DE102006009942A1 - Laterales Halbleiterbauelement mit niedrigem Einschaltwiderstand - Google Patents

Laterales Halbleiterbauelement mit niedrigem Einschaltwiderstand Download PDF

Info

Publication number
DE102006009942A1
DE102006009942A1 DE102006009942A DE102006009942A DE102006009942A1 DE 102006009942 A1 DE102006009942 A1 DE 102006009942A1 DE 102006009942 A DE102006009942 A DE 102006009942A DE 102006009942 A DE102006009942 A DE 102006009942A DE 102006009942 A1 DE102006009942 A1 DE 102006009942A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
zone
drift
semiconductor
drift control
zones
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102006009942A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102006009942B4 (de
Inventor
Stefan Dr. Sedlmaier
Anton Dr. Mauder
Armin Willmeroth
Frank Dr. Pfirsch
Hans-Joachim Dr. Schulze
Franz Dr. Hirler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies Austria AG
Original Assignee
Infineon Technologies Austria AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to DE102006009942A priority Critical patent/DE102006009942B4/de
Application filed by Infineon Technologies Austria AG filed Critical Infineon Technologies Austria AG
Priority to US11/996,906 priority patent/US8461648B2/en
Priority to CN2006800358918A priority patent/CN101288179B/zh
Priority to EP06776463A priority patent/EP1908119B1/de
Priority to PCT/EP2006/007450 priority patent/WO2007012490A2/de
Priority to KR1020087004624A priority patent/KR101015767B1/ko
Priority to EP10182785A priority patent/EP2261992A3/de
Priority to JP2008523245A priority patent/JP5087542B2/ja
Priority to EP10184344A priority patent/EP2267785A3/de
Publication of DE102006009942A1 publication Critical patent/DE102006009942A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102006009942B4 publication Critical patent/DE102006009942B4/de
Priority to JP2012085845A priority patent/JP5580361B2/ja
Priority to JP2012085846A priority patent/JP5586650B2/ja
Priority to US13/915,277 priority patent/US9190511B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
    • H01L29/861—Diodes
    • H01L29/872—Schottky diodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0607—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
    • H01L29/0611—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
    • H01L29/0615—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
    • H01L29/063—Reduced surface field [RESURF] pn-junction structures
    • H01L29/0634—Multiple reduced surface field (multi-RESURF) structures, e.g. double RESURF, charge compensation, cool, superjunction (SJ), 3D-RESURF, composite buffer (CB) structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0642—Isolation within the component, i.e. internal isolation
    • H01L29/0649—Dielectric regions, e.g. SiO2 regions, air gaps
    • H01L29/0653—Dielectric regions, e.g. SiO2 regions, air gaps adjoining the input or output region of a field-effect device, e.g. the source or drain region
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/402—Field plates
    • H01L29/407—Recessed field plates, e.g. trench field plates, buried field plates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66674—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/66681—Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7816—Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7816—Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors
    • H01L29/7817—Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors structurally associated with at least one other device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7816—Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors
    • H01L29/7817—Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors structurally associated with at least one other device
    • H01L29/7818—Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors structurally associated with at least one other device the other device being a pn-junction diode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7816—Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors
    • H01L29/7824—Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors with a substrate comprising an insulating layer, e.g. SOI-LDMOS transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7816—Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors
    • H01L29/7825—Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors with trench gate electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0607—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
    • H01L29/0611—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
    • H01L29/0615—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0607—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
    • H01L29/0611—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
    • H01L29/0615—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
    • H01L29/0619—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE] with a supplementary region doped oppositely to or in rectifying contact with the semiconductor containing or contacting region, e.g. guard rings with PN or Schottky junction
    • H01L29/0623—Buried supplementary region, e.g. buried guard ring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0684—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
    • H01L29/0692—Surface layout
    • H01L29/0696—Surface layout of cellular field-effect devices, e.g. multicellular DMOS transistors or IGBTs

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement, das aufweist: - einen Halbleiterkörper (100) mit einer ersten lateralen Richtung (x), - eine erste Bauelementzone (12; 71) und eine zweite Bauelementzonde (14), die in der ersten lateralen Richtung (x) des Halbleiterkörpers (100) beabstandet zu der ersten Bauelementzone (12) angeordnet ist, - wenigstens eine Driftzone (11), die zwischen der ersten und zweiten Bauelementzone (12, 14) angeordnet ist, - eine Driftsteuerzone (41) aus einem Halbleitermaterial, die benachbart zu der wenigstens einen Driftzone (11) in dem Halbleiterkörper (104) angeordnet ist und die an die zweite Bauelementzone (14) gekoppelt ist, - ein Akkumulationsdielektrikum (51), das zwischen der wenigstens einen Driftzone (11) und der wenigstens einen Driftsteuerzone (41) angeordnet ist, - wobei ein Quotient aus einer Netto-Dotierstoffladung der Driftsteuerzone (41) in einem sich an das Akkumulationsdielektrikum (51) angrenzenden Bereich und aus der Fläche des zwischen der Driftsteuerzone (41) und der Driftzone (11) angeordneten Akkumulationsdielektrikums (51) kleiner ist als die Durchbruchsladung des Halbleitermaterials der Driftsteuerzone (41).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein laterales Halbleiterbauelement, insbesondere ein Leistungshalbleiterbauelement, mit niedrigem Einschaltwiderstand.
  • Ein wesentliches Ziel bei der Entwicklung von Leistungshalbleiterbauelementen besteht darin, möglichst hochsperrende Bauelemente zu erhalten, die dennoch einen niedrigen Einschaltwiderstand haben und die gleichzeitig möglichst geringe Schaltverluste aufweisen.
  • Eine Möglichkeit, den Einschaltwiderstand eines Leistungshalbleiterbauelements bei einer gegebenen Sperrfähigkeit zu reduzieren, ist die Verwendung des Kompensationsprinzips, das beispielsweise in US 4,754,310 (Coe), US 5,216,275 A1 (Chen), US 5,438,215 (Tihanyi) oder DE 43 09 764 C2 (Tihanyi) beschrieben ist. Das Kompensationsprinzip besteht darin, in der Driftzone eines Leistungshalbleiterbauelements komplementär zueinander dotierte Halbleiterzonen vorzusehen, die sich im Sperrfall gegenseitig an Ladungsträgern ausräumen. Das Kompensationsprinzip stößt allerdings bei einer zunehmenden Verkleinerung der Strukturbreiten an seine Grenzen, da für ein ordnungsgemäßes Funktionieren eine Mindestbreite der Driftzone in einer Richtung quer zur Stromflussrichtung erforderlich ist.
  • Der Einschaltwiderstand eines Leistungshalbleiterbauelements kann auch dadurch reduziert werden, dass eine höhere Dotierung der Driftzone vorgesehen wird und dass benachbart zu der Driftstrecke des Bauelements eine Feldelektrode angeordnet wird, die bei sperrend angesteuertem Bauelement eine Gegenladung zu der in der Driftzone vorhandenen, aus der Dotierung resultierenden Ladung bereitstellt. Diese Gegenladung kompen siert Ladungsträger der Driftzone, so dass bei einer gegebenen Sperrspannung eine höhere Dotierung der Driftzone, und damit ein niedrigerer Einschaltwiderstand, oder bei einer gegebenen Dotierung eine höhere Sperrspannung möglich ist. Derartige Bauelemente sind beispielsweise in US 4,903,189 (Ngo), US 4,941,026 (Temple), US 6,555,873 B2 (Disney), US 6,717,230 B2 (Kocon), US 6,853,033 B2 (Liang) beschrieben. Problematisch sind hierbei die unter Umständen hohen Spannungen, die bei sperrendem Bauelement über der Isolationsschicht zwischen der Driftzone und der Feldelektrode auftreten können, so dass diese Isolationsschicht entsprechend dick sein muss, um eine ausreichende Spannungsfestigkeit zu besitzen. Dies beeinträchtigt allerdings das Akkumulationsverhalten.
  • Die EP 1 073 123 A2 (Yasuhara) beschreibt einen lateralen Leistungs-MOSFET, der mehrere in einer Driftzone des Bauelements angeordnete Hilfselektroden aufweist, die durch ein Dielektrikum gegenüber der Driftzone isoliert sind. Diese Hilfselektroden bestehen aus einem halbisolierenden Polysilizium (SIPOS), einem Widerstandsmaterial, und sind zwischen einen Source- und einen Drainanschluss des Bauelements geschaltet. Die Hilfselektroden bewirken die Ausbildung einer Verarmungszone (depletion layer) in der Driftzone bei sperrend angesteuertem Bauelement.
  • Die GB 2 089 118 A beschreibt einen Leistungs-MOSFET, der eine Widerstandsschicht aufweist, die sich entlang der Driftzone zwischen einer Gateelektrode und einer Drainelektrode erstreckt und die ein elektrisches Feld in der Driftzone mit dem Ziel einer Erhöhung der Spannungsfestigkeit "auf spreizt".
  • Die US 5,844,272 (Söderbärg) beschreibt einen lateralen Hochfrequenztransistor mit einer in lateraler Richtung eines Halbleiterkörpers verlaufenden Driftzone und mit einer oberhalb des Halbleiterkörpers benachbart zu der Driftzone angeordneten weiteren Halbleiterzone, die durch eine Isolationsschicht gegenüber der Driftzone isoliert ist. Diese weitere Halbleiterzone ist über eine Diode an die Drainzone angeschlossen und bewirkt bei leitend angesteuertem Bauelement die Ausbildung eines Akkumulationskanals in der Driftzone entlang der Isolationsschicht.
  • Die US 2003/0073287 A1 (Kocon) schlägt vor, entlang der Driftstrecke mehrere Feldelektroden, die auf unterschiedlichem Potential liegen, vorzusehen. Dies ist allerdings sehr aufwendig in der Realisierung.
  • Bei einem IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) wird der Einschaltwiderstand durch die Überschwemmung der Driftstrecke mittels zusätzlicher Injektion eines zweiten Ladungsträgertyps abgesenkt. Hierdurch ergeben sich jedoch deutlich erhöhte Schaltverluste, da diese zusätzlichen Ladungsträger beim Abschalten des Bauelements wieder entfernt werden müssen.
    •
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein laterales Leistungshalbleiterbauelement, mit einer Driftstrecke bereitzustellen, das einen niedrigen Einschaltwiderstand aufweist und das platzsparend realisierbar ist.
  • Dieses Ziel wird durch ein laterales Leistungshalbleiterbauelement nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Das erfindungsgemäße Leistungshalbleiterbauelement umfasst einen Halbleiterkörper mit einer ersten Seite und einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite. In diesem Halbleiterkörper sind eine erste Bauelementzone und eine zweite Bauelementzone in einer ersten lateralen Richtung des Halbleiterkörpers beabstandet zueinander angeordnet, und zwischen der ersten und zweiten Bauelementzone ist eine Driftzone angeordnet.
  • Das Bauelement weist außerdem eine Driftsteuerzone aus einem dotierten oder undotierten bzw. intrinsisch dotierten Halb leitermaterial auf, die in dem Halbleiterkörper angeordnet ist und die an die zweite Bauelementzone gekoppelt ist, wobei ein Akkumulationsdielektrikum zwischen der Driftzone und der Driftsteuerzone angeordnet ist.
  • Die Dotierung der Driftsteuerzone des Leistungshalbleiterbauelements ist so gewählt, dass ein Quotient aus der Netto-Dotierstoffladung der Driftsteuerzone in einem an das Akkumulationsdielektrikum angrenzenden Bereich und aus der Fläche des Akkumulationsdielektrikums kleiner ist als die Durchbruchsladung des Halbleitermaterials der Driftsteuerzone. Die Driftsteuerzone dient bei leitend angesteuertem Bauelement zur Steuerung eines Akkumulationskanals, d.h. eines Bereiches mit lokal stark erhöhter Ladungsträgerdichte, in der Driftzone entlang des Akkumulationsdielektrikums. zur Ausbildung dieses Kanals ist eine Potentialdifferenz zwischen der Driftsteuerzone und der Driftzone erforderlich. Die Art der Ladungsträger, also Elektronen oder Löcher, die sich entlang des Akkumulationsdielektrikums akkumulieren, ist dabei von der Polung der Potentialdifferenz nicht jedoch von der Grunddotierung der Driftzone, die auch als undotierte bzw. intrinsisch dotierte Zone realisiert sein kann, abhängig.
  • Das Vorhandensein eines solchen Akkumulationskanals führt zu einer erheblichen Reduktion des Einschaltwiderstandes des Leistungshalbleiterbauelements im Vergleich zu Bauelementen, die keine solche Driftsteuerzone aufweisen. Bei gleichem Einschaltwiderstand kann die Grunddotierung der Driftzone des erfindungsgemäßen Bauelements im Vergleich zur Grunddotierung der Driftzone herkömmlicher Bauelemente reduziert werden, woraus eine höhere Spannungsfestigkeit des erfindungsgemäßen Bauelements im Vergleich zu herkömmlichen Bauelementen resultiert.
  • Die Driftzone ist über das Akkumulationsdielektrikum kapazitiv mit der Driftsteuerzone gekoppelt, wodurch die Ausbildung des Akkumulationskanals bei leitend angesteuertem Bauelement möglich wird. Diese kapazitive Kopplung und die Einhaltung der oben angegebenen Dotierungsbedingung für die Driftsteuerzone führen dazu, dass sich bei sperrendem Bauelement, also dann, wenn sich eine Raumladungszone in der Driftzone ausbreitet, in der Driftsteuerzone ebenfalls eine Raumladungszone ausbreitet. Diese sich in der Driftsteuerzone ausbreitende Raumladungszone führt dazu, dass der Potentialverlauf in der Driftsteuerzone dem Potentialverlauf in der Driftzone folgt. Eine Potentialdifferenz bzw. eine elektrische Spannung zwischen der Driftzone und der Driftsteuerzone wird dadurch begrenzt. Diese Spannungsbegrenzung ermöglicht die Verwendung eines dünnen Akkumulationsdielektrikums, was den Vorteil einer verbesserten kapazitiven Kopplung zwischen der Driftsteuerzone und der Driftzone mit sich bringt.
  • Die erste Bauelementzone bildet mit der Driftzone insbesondere einen Bauelementübergang, ausgehend von dem sich bei Anlegen einer Sperrspannung zwischen der Driftzone und der ersten Bauelementzone eine Raumladungszone in der Driftzone ausbreitet.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement handelt es sich insbesondere um ein unipolares Leistungshalbleiterbauelement, wie beispielsweise einen Leistungs-MOSFET oder eine Leistungs-Schottky-Diode. Eine aus einem dotierten oder undotierten Halbleitermaterial bestehende, durch ein Akkumulationsdielektrikum gegenüber einer Driftzone isolierte Driftsteuerzone, die die oben angegebene Dotierungsbedingung erfüllt, kann jedoch auch bei bipolaren Bauelementen, wie Dioden oder IGBTs, vorgesehen werden.
  • Bei einem MOSFET, einem IGBT oder einer Diode ist der Bauelementübergang zwischen der ersten und zweiten Bauelementzone ein pn-Übergang. Die erste Bauelementzone bildet bei einem MOSFET oder IGBT dessen Bodyzone, bei einer Diode eine der p- oder n-Emitterzonen. Die zweite Bauelementzone bildet bei einem MOSFET dessen Drainzone, bei einem IGBT oder bei einer Diode die Emitterzone. Ohne Einschränkung wird nachfolgend der Begriff Driftzone für die zwischen der ersten und zweiten Bauelementzone angeordnete Zone des Halbleiterkörpers verwendet.
  • Bei einer Schottky-Diode ist der Bauelementübergang zwischen der ersten Bauelementzone und der Driftzone ein Schottky-Kontakt, und die erste Bauelementzone besteht aus einem Schottky-Metall. Die erste Bauelementzone ist bei einer Schottky-Diode deren aus einem Schottky-Metall bestehende Anodenzone.
    •
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert.
  • 1 zeigt ein als MOSFET ausgebildetes erfindungsgemäßes laterales Leistungshalbleiterbauelement, das mehrere Driftsteuerzonen aufweist, die jeweils durch ein Akkumulationsdielektrikum gegenüber einer Driftzone isoliert sind, anhand verschiedener Schnittdarstellungen eines Halbleiterkörpers in dem bzw. auf dem das Bauelement integriert ist.
  • 2 zeigt ein als MOSFET ausgebildetes Leistungshalbleiterbauelement, bei dem Driftsteuerzonen abschnittsweise durch Tunneldielektrika von der Driftzone getrennt sind.
  • 3 zeigt in perspektivischer Schnittdarstellung einen auf einem SOI-Substrat basierenden lateralen Leistungs-MOSFET mit einer Driftzone und einer Driftsteuerzone.
  • 4 zeigt ein als MOSFET ausgebildete laterales Leistungshalbleiterbauelement, bei dem sich Driftsteuerzonen in einer lateralen Richtung über die gesam te Länge jeweils benachbarter Driftzonen erstrecken.
  • 5 zeigt ein gegenüber dem Bauelement gemäß 4 abgewandeltes Bauelement, bei dem eine Driftsteuerzone abschnittsweise benachbart zu einer Bodyzone des Leistungs-MOSFET angeordnet ist.
  • 6 zeigt ein weiteres gegenüber dem Bauelement gemäß 4 abgewandeltes Bauelement, bei der eine Gateelektrode als durchgehende streifenförmige Elektrode realisiert ist.
  • 7 zeigt ein gegenüber dem Bauelement gemäß 4 abgewandeltes Bauelement, das auf Basis eines SOI-Substrates realisiert ist.
  • 8 zeigt ausschnittsweise ein als Leistungs-MOSFET realisiertes Bauelement, bei dem die Driftsteuerzone über eine erste Diode an eine Drainelektrode und über eine integrierte zweite Diode an eine Sourceelektrode gekoppelt ist.
  • 9 zeigt ausschnittsweise einen Leistungs-MOSFET, bei dem die Driftsteuerzone unmittelbar an die Drainelektrode und über eine Diode an die Sourceelektrode gekoppelt ist.
  • 10 zeigt ausschnittsweise einen Leistungs-MOSFET, bei dem eine Kapazität und eine integrierte Diode zwischen die Driftsteuerzone und die Sourceelektrode geschaltet sind.
  • 11 zeigt ein gegenüber dem Bauelement in 10 abgewandeltes Bauelement mit externer Diode.
  • 12 zeigt ein gegenüber dem Bauelement in 10 abgewandeltes Bauelement, bei dem eine weitere Diode zwischen die Driftsteuerzone und eine Gateelektrode geschaltet ist.
  • 13 zeigt ein als MOSFET realisiertes laterales Leistungshalbleiterbauelement, bei dem eine Gateelektrode in einem Graben angeordnet ist und bei dem ein durch die Gateelektrode gesteuerter Inversionskanal in einer vertikalen Richtung verläuft.
  • 14 zeigt einen gegenüber dem MOSFET in 13 abgewandelten Leistungs-MOSFET, bei dem ein durch die Gateelektrode gesteuerter Inversionskanal in einer lateralen Richtung verläuft.
  • 15 zeigt einen lateralen Leistungs-MOSFET, der mehrere Gateelektrodenabschnitte aufweist, die in lateraler Richtung jeweils in Verlängerung einer Driftsteuerzone angeordnet sind.
  • 16 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines auf einem SOI-Substrat basierenden lateralen Leistungs-MOSFET, dessen Bodyzone an ein Halbleitersubstrat angeschlossen ist.
  • 17 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines auf einem SOI-Substrat basierenden lateralen Leistungs-MOSFET, dessen Bodyzone an ein Halbleitersubstrat angeschlossen ist.
  • 18 veranschaulicht ein mögliches Verfahren zur Herstellung einer mittels eines Akkumulationsdielektrikums von einer Driftzone getrennten Driftsteuerzone.
  • 19 zeigt in perspektivischer Darstellung ein als Schottky-Diode realisiertes laterales Leistungshalbleiterbauelement.
  • 20 zeigt einen lateralen Leistungs-MOSFET mit einer parallel zu einer Vorderseite eines Halbleiterkörpers verlaufenden Driftsteuerzone und einer oberhalb der Vorderseite angeordneten Gateelektrode.
  • 21 zeigt ein gegenüber dem Bauelement in 20 abgewandeltes Bauelement, bei dem die Gateelektrode in einem Graben angeordnet ist.
  • 22 zeigt ein gegenüber dem Bauelement in 21 abgewandeltes Bauelement, bei dem die Gateelektrode mehrere Gateelektrodenabschnitte aufweist, die jeweils in Verlängerung einer Driftsteuerzone angeordnet sind.
  • 23 veranschaulicht ein Verfahren zur Herstellung eines Anschlusskontakts, der vergrabene Halbleiterzonen kontaktiert.
  • 24 zeigt ausschnittsweise eine Driftzone eines Leistungshalbleiterbauelements mit darin angeordneten streifenförmigen Driftsteuerzonen.
  • 25 zeigt eine gegenüber der Anordnung in 24 abgewandelte Anordnung.
  • 26 zeigt eine weitere gegenüber der Anordnung in 24 abgewandelte Anordnung.
  • 27 zeigt ausschnittsweise eine Driftsteuerzone eines Leistungshalbleiterbauelements mit darin angeordneten streifenförmigen Driftzonen.
  • 28 zeigt ausschnittsweise eine Driftzone eines Leistungshalbleiterbauelements mit darin angeordneten balkenförmigen Driftsteuerzonen.
  • 29 zeigt ausschnittsweise eine Driftsteuerzone eines Leistungshalbleiterbauelements mit darin angeordneten balkenförmigen Driftzonen.
  • 30 zeigt ausschnittsweise eine Driftzone eines Leistungshalbleiterbauelements mit einer darin angeordneten Driftsteuerzone, die einen mäanderförmigen Umfang aufweist.
  • 31 zeigt ausschnittsweise eine Driftsteuerzone eines Leistungshalbleiterbauelements mit einer darin angeordneten Driftzone, die einen mäanderförmigen Umfang aufweist.
  • In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Bauelementbereiche mit gleicher Bedeutung.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Schnittdarstellungen eines Halbleiterkörpers 100 erläutert, der eine erste Seite 101, die nachfolgend als Vorderseite bezeichnet wird, und eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite 102, die nachfolgend als Rückseite bezeichnet wird, aufweist. Eine vertikale Richtung v dieser Halbleiterkörper verläuft senkrecht zu der Vorder- und Rückseite 101, 102 zwischen diesen beiden Seiten 101, 102. Laterale Richtung der Halbleiterkörper verlaufen jeweils parallel zu der Vorder- und Rückseite 101, 102 und damit senkrecht zu der vertikalen Richtung v. Laterale Schnittebenen bezeichnen nachfolgend Schnittebenen parallel zu der Vorder- und Rückseite 101, 102, während vertikale Schnittebenen nachfolgend Schnittebenen senkrecht zu der Vorder- und Rückseite 101, 102 bezeichnen.
  • Als MOSFET ausgebildete Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Halbleiterbauelemente werden – ohne Beschränkung der Allgemeingültigkeit der Erfindung – nachfolgend anhand von n-Kanal-MOSFET (n-MOSFET) erläutert, die eine n-dotierte Driftzone 11, eine p-dotierte Bodyzone 12 und n-dotierte Source- und Drainzonen 13, 14 aufweisen. Die Driftzone 11 eines n-Kanal-MOSFET kann allerdings auch undotiert bzw. intrinsisch dotiert sein.
  • Die Erfindung ist selbstverständlich jedoch auch auf einen p-Kanal-MOSFET (p-MOSFET) anwendbar, wobei die nachfolgend für einen n-MOSFET erläuterten Bauelementzonen einschließlich des noch erläuterten Halbleitersubstrats 103 bei einem p-MOSFET komplementär zu dotieren sind.
  • Die 1A bis 1D zeigen ein als MOSFET ausgebildetes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen lateralen Leistungshalbleiterbauelements anhand verschiedener Querschnitte eines Halbleiterkörpers 100, in dem Bauelementstrukturen des MOSFET integriert sind. 1A zeigt den Halbleiterkörper 100 in einer lateralen Schnittebene Z-Z, die 1B und 1C zeigen den Halbleiterkörper 100 in unterschiedlichen vertikalen Schnittebenen A-A, B-B, deren laterale Position in 1A dargestellt ist. 1D zeigt ausschnittsweise eine perspektivische Schnittdarstellung des Halbleiterkörpers 100.
  • Der in 1 dargestellte Leistungs-MOSFET weist eine Sourcezone 13 und eine Drainzone 14 auf, die in einer ersten lateralen Richtung x des Halbleiterkörpers 100 beabstandet zueinander angeordnet und die jeweils n-dotiert sind. An die Drainzone 14 schließt sich eine Driftzone 11 an, die in dem Beispiel vom gleichen Leitungstyp wie die Drainzone 14 ist, die jedoch schwächer als die Drainzone 14 dotiert ist, die allerdings auch undotiert sein kann. Zwischen der Sourcezone 12 und der Driftzone 11 ist eine komplementär zu der Sourcezone 13 und der Driftzone 11 dotierte Bodyzone 12 angeordnet, die mit der Driftzone 11 einen pn-Übergang bildet, ausgehend von dem sich bei sperrend angesteuertem Bauelement eine Raumladungszone (depletion zone, Verarmungszone) in der Driftzone 11 ausbreiten kann. Diese Bodyzone 12 ist ebenfalls in der ersten lateralen Richtung x beabstandet zu der Drainzone 14 angeordnet.
  • Zur Steuerung eines Inversionskanals 15 in der Bodyzone 12 zwischen der Sourcezone 13 und der Driftzone 11 ist eine Gateelektrode 21 vorhanden, die mittels eines Gatedielektrikums 22 isoliert gegenüber dem Halbleiterkörper 100 angeordnet ist. Diese Gateelektrode 21 ist benachbart zu der Bodyzone 12 angeordnet und erstreckt sich von der Sourcezone 13 bis zu der Driftzone 11. Bei Anlegen eines geeigneten Ansteuerpotentials an die Gateelektrode 21 bildet sich in der Bodyzone 12 ein Inversionskanal entlang des Gatedielektrikums 22 zwischen der Sourcezone 13 und der Driftzone 11 aus.
  • Die Gateelektrode 21 ist in dem dargestellten Beispiel oberhalb der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100 angeordnet, so dass der Inversionskanal 15 in der Bodyzone 12 in der ersten lateralen Richtung x entlang der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100 verläuft. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist diese Gateelektrode in der perspektivischen Darstellung in 1D nicht eingezeichnet.
  • Die Sourcezone 13 ist durch eine Sourceelektrode 31 und die Drainzone 14 ist durch eine Drainelektrode 32 kontaktiert, die in dem Beispiel jeweils oberhalb der Vorderseite angeordnet sind und deren Position bezogen auf die einzelnen Halbleiterzonen in 1A durch strichpunktierte Linien dargestellt ist. Die Sourceelektrode 31 kontaktiert dabei zusätzlich die Bodyzone 12, um dadurch die Sourcezone 13 und die Bodyzone 12 kurzzuschließen.
  • Die Sourcezone 13, die Bodyzone 12 und die Drainzone 14 sind in dem Beispiel in einer eine n-Grunddotierung aufweisenden Halbleiterschicht 104 angeordnet und erstrecken sich bezugnehmend auf 1A streifenförmig in einer senkrecht zu der ersten lateralen Richtung x verlaufenden zweiten lateralen Richtung y. Die Gateelektrode 21 und die Source- und Drainelektroden 31, 32 verlaufen ebenfalls streifenförmig in der zweiten lateralen Richtung y.
  • Der Leistungs-MOSFET umfasst mehrere Driftsteuerzonen 41 aus einem dotierten oder undotierten Halbleitermaterial, die benachbart zu der Driftzone 11 in dem Halbleiterkörper 104 angeordnet sind und die durch eine erste Dielektrikumsschicht gegenüber der Driftzone 11 isoliert sind. Der Bereich dieser Dielektrikumsschicht, der unmittelbar zwischen der Driftzone 11 und der Driftsteuerzone 41 angeordnet ist, wird nachfolgend als Akkumulationsdielektrikum 51 bezeichnet. Die Driftsteuerzonen 41 sind jeweils solche Zonen, die sich in einer Richtung senkrecht zur Fläche des Akkumulationsdielektrikums 51 an das Akkumulationsdielektrikum 51 anschließen und die somit in einer noch zu erläuternden Weise geeignet sind, einen Akkumulationskanal in der Driftzone 11 zu steuern.
  • Die Driftsteuerzonen 41 sind an die Drainzone 14 gekoppelt, was in dem dargestellten Beispiel dadurch erreicht wird, dass die Driftsteuerzonen 41 über Anschlusszonen 42, die vom gleichen Leitungstyp wie die Driftsteuerzonen 41, jedoch höher als diese dotiert sind, an die Drainelektrode 32 angeschlossen sind. Die Anschlusszonen 42 bewirken hierbei einen niederohmigen Anschlusskontakt zwischen den Driftsteuerzonen 41 und der Drainelektrode 32.
  • In noch zu erläuternder Weise können die Driftsteuerzonen 41 jeweils über eine Diode an die Drainelektrode 32 angeschlossen sein. Diese Diode ist bei einem n-Kanal-MOSFET von der Drainelektrode 32 zu der Driftsteuerzone 41 in Flussrichtung gepolt und kann bezugnehmend auf 1C durch einen pn-Übergang zwischen der Driftsteuerzone 41 und einer komplementär zu der Driftsteuerzone 41 dotierten Anschlusszone 43 ge bildet sein. Die Drainelektrode 32 kontaktiert hierbei die komplementär dotierte Anschlusszone 43. Optional kann die komplementär dotierte Anschlusszone 43 in einer in 1C dargestellten Weise in die Anschlusszone 42 desselben Leitungstyps wie die Driftsteuerzone eingebettet sein, wobei der pn-Übergang in diesem Fall zwischen den beiden Anschlusszonen 42, 43 gebildet ist.
  • Bei einer alternativen Ausführungsform ist die Driftsteuerzone 41 vom gleichen Leitungstyp wie die Bodyzone 12, aber niedriger als diese dotiert oder gar undotiert.
  • Die Driftsteuerzonen 41 besitzen in dem Beispiel eine plattenförmige bzw. streifenförmige Geometrie und sind in der zweiten lateralen Richtung y beabstandet zueinander und jeweils benachbart zu Abschnitten der Driftzone 11 angeordnet. In der zweiten lateralen Richtung ist hierbei eine Schichtstruktur bzw. Plattenstruktur vorhanden, in der sich Driftzonen 11 und Driftsteuerzonen 41 jeweils getrennt durch ein Akkumulationsdielektrikum abwechseln.
  • In vertikaler Richtung v des Halbleiterkörpers 100 erstrecken sich die Driftsteuerzonen 14 ausgehend von der Vorderseite 101 in den Halbleiterkörper 100 hinein, und reichen in dem dargestellten Beispiel bis an das Halbleitersubstrat 103 gegenüber dem sie durch eine weitere Isolationsschicht 52, beispielsweise eine Oxidschicht, isoliert sind. Das Substrat 103 ist dabei von einem zum Leitfähigkeitstyp der Driftzone 11 komplementären Leitfähigkeitstyp. In der ersten lateralen Richtung x erstrecken sich die Driftsteuerzonen ausgehend von der Drainzone 14, an die sie elektrisch gekoppelt sind, in Richtung der Bodyzone 12. Die Driftsteuerzonen 41 können in der ersten lateralen Richtung x hierbei vor der Bodyzone 12 enden oder können sich in dieser Richtung bis in die Bodyzone 12 hinein erstrecken (nicht dargestellt).
  • In noch näher zu erläuternder Weise dienen die Driftsteuerzonen 14 bei leitend angesteuertem Bauelement zur Steuerung eines Akkumulationskanals in der Driftzone 11 entlag des Akkumulationsdielektrikums 51. Vorzugsweise sind die Driftsteuerzonen 41 so ausgebildet, dass sie möglichst nahe bis an den Bereich heranreichen, in dem der durch die Gateelektrode 21 gesteuerte Inversionskanal 15 (1A) der Bodyzone 12 in die Driftzone 11 übergeht. Dieser Inversionskanal 15 bildet sich bei dem Bauelement gemäß 1 unterhalb der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100 aus, die Driftsteuerzonen reichen daher in vertikaler Richtung v bis an die Vorderseite 101 und in der ersten lateralen Richtung x annähernd bis an die Bodyzone 12.
  • Der Inversionskanal 15 und ein sich entlang des Akkumulationsdielektrikums 51 einer Driftsteuerzone 41 in der Driftzone 11 ausbildende Akkumulationskanal, der in 1A mit dem Bezugszeichen 16 bezeichnet ist, verlaufen jeweils um 90° gegeneinander verdreht. Der Inversionskanal 15 breitet sich entlang der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100 aus, während sich die Akkumulationskanäle 16 entlang der in vertikaler Richtung verlaufenden "Seitenwände" der Driftsteuerzonen 41 an dem Akkumulationsdielektrikum in der Driftzone 11 ausbilden.
  • Die Driftsteuerzonen 41 bestehen aus einem dotierten oder undotierten, vorzugsweise einkristallinen, Halbleitermaterial, das vom gleichen Leitungstyp wie die Dotierung der Driftzone 11 oder von einem zu dieser Dotierung komplementären Leitungstyp sein kann. Die Driftsteuerzone 41 weist in der Richtung, in der die Driftsteuerzone 41 und die Driftzone 11 parallel zueinander zwischen der Drainzone 14 und der Bodyzone 12 verlaufen – d.h. in 1 in der ersten lateralen Richtung x – vorzugsweise denselben Dotierungsverlauf auf, wie der sich in dieser Richtung über denselben Bereich wie die Driftsteuerzone 41 erstreckende Abschnitt der Driftzone 11.
  • Die Driftsteuerzonen 41 sind derart dotiert, dass für jede der Driftsteuerzonen 41 ein Quotient aus der Netto-Dotierstoffladung der Driftsteuerzone 41 und aus der Fläche des des Akkumulationsdielektrikums 51 kleiner ist als die Durchbruchsladung des Halbleitermaterials der Driftsteuerzone 41. Die Netto-Dotierstoffladung bezeichnet dabei das Integral der Netto-Dotierstoffkonzentration der Driftsteuerzone 41 bezogen auf das Volumen der Driftsteuerzone 41.
  • Für die Ermittlung dieses Quotienten ist dabei nur die Fläche des Akkumulationsdielektrikums 51 heranzuziehen, die unmittelbar zwischen der Driftsteuerzone 41 und der Driftzone 11 liegt, wobei für den in 1 dargestellten Fall, bei dem eine Driftsteuerzone 41 in der zweiten lateralen Richtung y von beiden Seiten – getrennt durch das Akkumulationsdielektrikum 51 – an die Driftzone 11 angrenzt, die Fläche des Akkumulationsdielektrikums 51 auf beiden Seiten der Driftsteuerzone 41 für die Ermittlung des Quotienten heranzuziehen ist.
  • Zur weiteren Erläuterung sei nachfolgend eine der in 1 dargestellten Driftsteuerzonen 41 betrachtet, die in der zweiten lateralen Richtung y nach zwei Seiten und in Richtung der Bodyzone 12 von der das Akkumulationsdielektrikum bildenden Dielektrikumsschicht 51 begrenzt sind. Zu Zwecken der Erläuterung sei nachfolgend außerdem der Spezialfall angenommen, dass die Driftsteuerzonen 41 jeweils homogen dotiert und vom gleichen Leitungstyp wie die Drainzone 14 sind und dass die Fläche eines Abschnitts 54 der Dielektrikumsschicht 51, der die Driftsteuerzone 41 in Richtung der Bodyzone 12 begrenzt, klein ist im Vergleich zu "Seitenflächen" der Dielektrikumsschicht 51, die die Driftsteuerzone 41 in der zweiten lateralen Richtung y von der Driftzone 11 trennen. Für diesen Spezialfall ist die zuvor angegebene Dotiervorschrift gleichbedeutend damit, dass das Integral der ionisierten Dotierstoffkonzentration der Driftsteuerzone 41 in einer Richtung r (die in dem Beispiel der zweiten lateralen Richtung y entspricht) senkrecht zu der Dielektrikumsschicht 51 und betrachtet über die gesamte Abmessung der Driftsteuerzone 41 kleiner ist als der zweifache Wert der Durchbruchsladung des Halbleitermaterials der Driftsteuerzone 41. Für Silizium als Halbleitermaterial beträgt diese Durchbruchsladung etwa 1,2·1012 e/cm2, wobei e die Elementarladung bezeichnet.
  • Betrachtet man eine nicht näher dargestellte homogen dotierte Driftsteuerzone, an die sich nur an einer Seite eine Driftzone anschließt, die durch ein Akkumulationsdielektrikum von der Driftsteuerzone getrennt ist, so gilt für diese Driftsteuerzone, dass das Integral der Dotierstoffkonzentration in der Richtung senkrecht zu der Dielektrikumsschicht kleiner ist als der einfache Wert der Durchbruchsladung.
  • Die Einhaltung der zuvor erläuterten Dotiervorschrift für die Driftsteuerzone 41 bewirkt, dass sich in der Driftsteuerzone 41 in Richtung der Dielektrikumsschicht 51 unabhängig von einem in der Driftzone 11 vorhandenen elektrischen Potential ein elektrisches Feld aufbauen kann, dessen Feldstärke allerdings stets unter der Durchbruchsfeldstärke des Halbleitermaterials der Driftsteuerzone 41 liegt.
  • Vorzugsweise bestehen die Driftsteuerzonen 41 aus demselben Halbleitermaterial wie die Driftzone 11 und besitzen die gleiche Dotierungskonzentration, wobei deren Abmessungen insbesondere in der zweiten lateralen Richtung y so gewählt sind, dass die oben angegebene Bedingung bezüglich der Netto-Dotierstoffladung bezogen auf die Fläche der Dielektrikumsschicht 51 erfüllt ist.
  • Die Funktionsweise des erläuterten lateralen Leistungs-MOSFET wird nachfolgend zunächst für eine leitende Ansteuerung und anschließend für eine sperrende Ansteuerung des Bauelements erläutert.
  • Der MOSFET ist leitend angesteuert bei Anlegen eines geeigneten Ansteuerpotentials an die Gateelektrode 21 und durch Anlegen einer geeigneten – im Fall eines n-Kanal-MOSFET positiven – Spannung zwischen Drainzone 14 und Sourcezone 12 bzw. zwischen Drainelektrode 32 und Sourceelektrode 31. Für einen p-Kanal-MOSFET sind die Spannungen bzw. Potentiale entsprechend zu invertieren. Das elektrische Potential der Driftsteuerzonen 41, die an die Drainelektrode 32 angeschlossen sind, folgt hierbei dem elektrischen Potential der Drainzone 14, wobei das elektrische Potential der Driftsteuerzone 41 um den Wert der Durchlassspannung eines pn-Übergangs geringer sein kann als das Potential der Drainzone 14, wenn die Driftsteuerzone 41 über einen pn-Übergang an die Drainzone 14 angeschlossen ist.
  • Bedingt durch einen unvermeidlich vorhandenen elektrischen Widerstand der Driftzone 11 nimmt bei leitend angesteuertem Bauelement das elektrische Potential in der Driftzone 11 in Richtung der Body-Zone 12 ab. Die an die Drainelektrode 32 angeschlossene Driftsteuerzone 41 liegt dadurch auf einem höheren Potential als die Driftzone 11, wobei die über dem Akkumulationsdielektrikum 51 anliegende Potentialdifferenz mit zunehmendem Abstand von der Drainzone 14 in Richtung der Bodyzone 12 zunimmt. Diese Potentialdifferenz bewirkt, dass in der Driftzone 11 benachbart zu dem Akkumulationsdielektrikum 51 eine Akkumulationszone bzw. ein Akkumulationskanal entsteht, in der/dem Ladungsträger akkumuliert werden. Diese Ladungsträger sind Elektronen, wenn die Driftsteuerzone 41 – wie in dem Beispiel – auf einem höheren elektrischen Potential als die Driftzone 11 liegt, und im umgekehrten Fall Löcher. Der Akkumulationskanal bewirkt eine Reduktion des Einschaltwiderstandes des Bauelements im Vergleich zu einem herkömmlichen Bauelement, das eine entsprechend der Driftzone 11 dotierte Driftzone jedoch keine Driftsteuerzone aufweist.
  • Die bei dem Bauelement erreichte Akkumulationswirkung ist außer von der Spannungsdifferenz zwischen der Driftsteuerzone 41 und der Driftzone 11 von der Dicke (d in 1A) des Akkumulationsdielektrikum 51 in der zweiten lateralen Richtung y und von dessen (relativer) Dielektrizitätskonstante abhängig. Die Akkumulationswirkung verstärkt sich hierbei mit abnehmender Dicke d diese Akkumulationsdielektrikums 51 und mit zunehmender Dielektrizitätskonstante. Eine minimal mögliche Dicke dieses Dielektrikums ergibt sich bei leitend angesteuertem Bauelement aus einer maximal vorhandenen Potentialdifferenz zwischen der Driftsteuerzone 41 und der Driftzone 11 und damit aus der maximalen dauerhaften Feldstärkebelastung des Akkumulationsdielektrikums.
  • Als Material des Akkumulationsdielektrikums 51 eignet sich beispielsweise ein Halbleiteroxid des zur Realisierung der Driftzone 11 oder der Driftsteuerzone 41 verwendeten Halbleitermaterials, beispielsweise Silizium. Bei typischen dauerhaften Spannungsbelastungen des Akkumulationsdielektrikums 51 von deutlich unter etwa 100V, beispielsweise zwischen 5V bis 20V, und bei Verwendung von Siliziumoxid als Akkumulationsdielektrikum 51 ist die Dicke d des Dielektrikums 51 kleiner als etwa 500nm und liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 25nm bis etwa 150nm.
  • Das Bauelement ist sperrend angesteuert, wenn kein geeignetes Ansteuerpotential an der Gateelektrode 21 anliegt und wenn eine – im Fall eines n-Kanal-MOSFET positive – Drain-Source-Spannung, d.h. eine – im Fall eines n-Kanal-MOSFET positive – Spannung zwischen der Drainzone 14 und Sourcezone 13 anliegt. Der pn-Übergang zwischen der Driftzone 11 und der Bodyzone 12 ist dadurch in Sperrrichtung gepolt, so dass sich in der Driftzone 11 ausgehend von diesem pn-Übergang in Richtung der Drainzone 14 eine Raumladungszone ausbildet. Die anliegende Sperrspannung wird dabei in der Driftzone 11 abgebaut, d.h. die über der Driftzone 11 anliegende Spannung entspricht annähernd der anliegenden Sperrspannung.
  • Bedingt durch die sich in der Driftzone 11 ausbreitende Raumladungszone breitet sich im Sperrfall auch in der Driftsteuerzone 41 des Bauelements eine Raumladungszone aus, die im wesentlichen durch die geringe Dotierungskonzentration der Driftsteuerzone bedingt ist, die sich bei Einhaltung der oben angegebenen Dotierungsvorschrift für die Driftsteuerzone 41 ergibt. Der Spannungsabfall an dem Akkumulationsdielektrikum 51 ist dabei auf einen oberen Maximalwert begrenzt, der nachfolgend hergeleitet wird.
  • Das Akkumulationsdielektrikum 51 mit seiner Dicke dAkku bildet zusammen mit der Driftsteuerzone 41 und der Driftzone 11 eine Kapazität, für deren flächenbezogenen Kapazitätsbetrag C' gilt. C' = ε0εr/dAkku (1)ε0 bezeichnet dabei die Dielektrizitätskonstante für das Vakuum und εr bezeichnet die relative Dielektrizitätskonstante des verwendeten Dielektrikums, die für Siliziumoxid (SiO2) etwa 4 beträgt.
  • Die Spannung über dem Dielektrikum 51 ist in bekannter Weise gemäß U = Q'/C' (2)abhängig von der gespeicherten Ladung, wobei Q' die auf die Fläche des Dielektrikums 51 bezogene gespeicherte Ladung bezeichnet.
  • Die durch diese Kapazität speicherbare Ladung ist durch die Netto-Dotierstoffladung der Driftsteuerzone 41 begrenzt. Unter der Annahme, dass die auf die Fläche des Dielektrikums bezogene Netto-Dotierstoffladung der Driftsteuerzone 41 kleiner ist als die Durchbruchsladung QBr gilt für die über dem Dielektrikum 51 anliegende Spannung U:
    Figure 00210001
  • Die maximal über dem Dielektrizitätskonstante 51 anliegende Spannung steigt also mit dessen Dicke dAkku linear und damit in erster Näherung etwa genauso stark an, wie seine Spannungsfestigkeit. Für SiO2 mit einem εr von etwa 4 und 100nm Dicke ergibt sich eine maximale Spannungsbelastung U von 6,8V, die deutlich unter der zulässigen Dauerbelastung eines solchen Oxids von etwa 20V liegt. Die Durchbruchsladung von Silizium liegt dabei etwa bei 1,2·1012/cm2.
  • Im Sperrfall baut sich in der Driftsteuerzone 41 damit eine Raumladungszone auf, deren Potentialverlauf sich von dem Potentialverlauf der Driftzone 11 maximal um den Wert der über dem Dielektrikum 51 anliegenden, durch die niedrige Dotierung der Driftsteuerzone begrenzten Spannung unterscheiden kann. Die Spannung über dem Akkumulationsdielektrikum 51 ist dabei stets geringer als dessen Durchbruchsspannung.
  • Die Spannungsfestigkeit des Bauelements ist maßgeblich bestimmt durch die Dotierungskonzentration der Driftzone 11 und durch deren Abmessungen in der Richtung, in der sich die Raumladungszone ausbreitet, d.h. der ersten lateralen Richtung x bei dem Bauelement gemäß 1. Diese Abmessung wird nachfolgend als "Länge" der Driftzone 11 bezeichnet. Die Spannungsfestigkeit ist hierbei bei genügend schwacher Dotierung um so größer, je größer diese Länge ist und ist annähernd linear von dieser Länge abhängig, wobei bei Verwendung von Silizium als Halbleitermaterial eine Länge von etwa 10μm bei einer gewünschten Spannungsfestigkeit von 100V benötigt wird. Die Spannungsfestigkeit nimmt wiederum mit zunehmender Dotierung der Driftzone 11 ab.
  • Der Einschaltwiderstand des erfindungsgemäßen Bauelements ist von der Ausbildung des Akkumulationskanals abhängig und nur in geringem Maß von der Dotierungskonzentration der Driftzone 11 abhängig. Die Driftzone 11 kann bei dem erfindungsgemäßen Bauelement zugunsten einer hohen Spannungsfestigkeit niedrig dotiert werden, während ein niedriger Einschaltwiderstand dank des durch die Driftsteuerzone 41 gesteuerten Akkumulationskanals erreicht wird.
  • Die maximale Dotierstoffkonzentration N in der Driftzone 11 hängt dabei von der zu sperrenden Spannung Umax und der kritischen elektrischen Feldstärke Ekrit ab, bei der im Halbleitermaterial im Sperrfall der Durchbruch wegen Lawinenmultiplikation (Avalanche Durchbruch) einsetzt und welche bei Silizium etwa bei 200kV/cm liegt. Für einseitig abrupte pn-Übergänge gilt folgende Beziehung zwischen Dotierung und Sperrspannung:
    Figure 00220001
  • Für Silizium-Bauelemente mit 600V Sperrfähigkeit muss die Donator- bzw. Akzeptordotierung N der Driftzone 11 also unter etwa 2·1014/cm3 liegen.
  • Da die Spannungsbelastung des Akkumulationsdielektrikums 51 aus den zuvor erläuterten Gründen stets unter der maximal zulässigen Spannungsbelastung des Akkumulationsdielektrikums 51 liegt, begrenzt das Akkumulationsdielektrikum 51 bei den zuvor angegebenen typischen Dimensionierungen die Spannungsfestigkeit des Bauelements – anders als bei bekannten Feldplattenbauelementen – nicht.
  • Bei dem zuvor anhand der 1A bis 1D erläuterten Bauelement, sind die Driftsteuerzonen 41 ausschließlich an die Drainzone 14 angeschlossen. Bei sperrend angesteuertem Bauelement können in den Driftsteuerzonen 41, die in dem Beispiel n-dotiert sind, bedingt durch eine thermische Generati on von Elektronen-Loch-Paaren Löcher akkumuliert werden, die nicht abfließen können. Über der Zeit kann eine dadurch akkumulierte Ladungsmenge so weit ansteigen, dass die maximal zulässige Feldstärke des Akkumulationsdielektrikums 51 erreicht wird und diese Dielektrikum 51 durchbricht.
  • Bezugnehmend auf 2, die eine Abwandlung des Bauelements gemäß 1 zeigt, kann dies dadurch vermieden werden, dass das Akkumulationsdielektrikum 51 abschnittsweise als Tunneldielektrikum 53 ausgebildet ist, welches einen Abfluss der akkumulierten Ladungsträger in die Driftzone 11 ermöglicht, sobald die Durchbruchfeldstärke des Tunneldielektrikums 53 erreicht ist und noch bevor die Durchbruchfeldstärke des übrigen Akkumulationsdielektrikums 51 erreicht ist. Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Tunneldielektrikum 53 im Bereich des der Bodyzone 12 zugewandten Endes der Driftsteuerzonen 41 angeordnet.
  • Als Tunneldielektrikum eignen sich beispielsweise Schichten aus Siliziumoxid (SiO2) oder Siliziumnitrid (Si3N4) oder auch mehrlagige Schichten aus Siliziumoxid und Siliziumnitrid. Ebenfalls möglich sind Misch-Dielektrika aus Silizium, Sauerstoff und Stickstoff. Typische Tunnel-Durchbruchsfeldstärken liegen im Bereich von 1...2V/nm. Für ein Tunneloxid 53 mit einer Dicke von 13nm ergeben sich dadurch maximale Spannungen von 13...26V, die oberhalb der während des normalen Sperrbetriebs an dem Akkumulationsdielektrikum 51 anliegenden Spannung liegt und die von einem Akkumulationsdielektrikum 51 aus Siliziumoxid mit einer Dicke von beispielsweise 100nm problemlos ausgehalten wird.
  • Vorteilhaft an einer Ladungsträgerakkumulation in der Driftsteuerzone 41 während des Sperrbetriebs ist wiederum, dass die akkumulierten Löcher die Ausbildung des Akkumulationskanals in der Driftzone 11 bei leitend angesteuertem Bauelement unterstützen. Diese Wirkung hält so lange an, bis die Differenz zwischen dem Potential der Driftzone 11 und der Drainzo ne 14 unter den Wert der Tunnelspannung abgesunken ist. Danach fließen überzählige Löcher aus der Driftsteuerzone 41 in Richtung der Drainzone 14 bzw. der Drainelektrode 32 ab. Das Tunneldielektrikum 53 dient außerdem dazu, einen durch thermische Ladungsträgergeneration erzeugten Leckstrom abzuführen, sobald aus der Ladungsanhäufung am Tunneldielektrikum 53 eine Spannungsdifferenz an dem Tunneldielektrikum 53 gegenüber der Driftzone 11 resultiert, die die Tunnelspannung überschreitet.
  • 3 zeigt ein gegenüber dem Bauelement gemäß 1 abgewandeltes Bauelement ausschnittsweise in perspektivischer Darstellung. Entsprechend der Darstellung in 1D sind aus Gründen der Übersichtlichkeit die Drain- und Sourceelektroden, die die Drain- und Sourcezonen 14, 13 kontaktieren, bei dem Bauelement in 3 nicht dargestellt.
  • Der Halbleiterkörper 100 ist bei diesem Bauelement als sogenanntes SOI-Substrat realisiert und umfasst zwischen dem Halbleitersubstrat 103 und der Halbleiterschicht 104, in der die Driftzone 11 und die Driftsteuerzone 41 sowie die Source- und Drainzonen 13, 14 integriert sind, eine durchgehende Isolationsschicht 105. Diese Isolationsschicht, die beispielsweise aus einem Halbleiteroxid besteht, isoliert hierbei sowohl die Driftzone 11 als auch die Driftsteuerzone 41 gegenüber dem Substrat 103. Das Halbleitersubstrat 103 kann vom selben Leitungstyp wie die Halbleiterschicht 104 oder von einem zu dem Leitungstyp der Halbleiterschicht 104 komplementären Leitungstyp sein.
  • Um im Sperrbetrieb eine unerwünschte Ladungsträgerakkumulation in dem Substrat 103 an der Grenzfläche zu der Isolationsschicht 105 zu verhindern, können unter der Sourcezone 13 und/oder unter der Drainzone 14 Aussparung 106 in der Isolationsschicht 105 vorgesehen werden. Diese Aussparung 106 sind mit einem dotiertem oder undotiertem Halbleitermaterial ausgefüllt, das eine Verbindungszone 26 zwischen der Driftzone 11 und dem Substrat 103 bildet. Die Verbindungszone 26 unter der Drainzone 14 bzw. Drainelektrode ist dabei geeignet, in dem Substrat 103 an der Grenzfläche zu der Isolationsschicht 105 akkumulierte Elektronen zur Drainzone 14 abzuführen. Im Falle von im Substrat 103 an der Grenzfläche zur Isolationsschicht 105 akkumulierten Löchern ist die Verbindungszone 26 unter der Sourcezone 13 geeignet, diese Löcher zur Sourcezone 13 abzuführen.
  • Die Gateelektrode 21 ist bei dem Bauelement gemäß 3 entsprechend dem Bauelement in 1 oberhalb der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100 angeordnet. Diese Gateelektrode 21 und das darunter liegende Gatedielektrikum sind streifenförmig ausgebildet und erstrecken sich in dem Beispiel in der zweiten lateralen Richtung y nur jeweils über die Breite b der einzelnen Abschnitte der Driftzone. Diese Breite b der Driftzone 11 ist gegeben durch den gegenseitigen Abstand zweier unmittelbar benachbarter Driftsteuerzonen 41. In nicht näher dargestellter Weise kann sich die Gateelektrode 21 in der zweiten lateralen Richtung y über den gesamten Bereich des Halbleiterkörpers 100 oder Teile davon erstrecken, in dem Driftsteuerzonen 41 und Abschnitte der Driftzone 11 angeordnet sind. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass eine seitliche Überlappung der Gateelektrode 21 über Driftsteuerzone 41 erlaubt ist, genauso wie eine Realisierung der Gateelektrode 21 derart, dass diese in der zweiten lateralen Richtung y schmäler ist als die Driftzone 11 in dieser Richtung.
  • Die 4A bis 4D zeigen eine weitere Abwandlung des in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Leistungs-MOSFET. Entsprechend der 1A bis 1D zeigt 4A das Bauelement in einer nahe der Vorderseite 101 gelegenen lateralen Schnittebene bzw. in Draufsicht auf die Vorderseite 101, die 4B und 4C zeigen das Bauelement in zwei unterschiedlichen vertikalen Schnittebenen C-C bzw. D-D, und 4D zeigt das Bauelement in perspektivischer Schnittdarstellung.
  • Während die Driftsteuerzonen 41 bei dem Bauelement gemäß 1 lediglich eine Anschlusszone 42 zum Anschließen an die Drainzone 14 bzw. die Drainelektrode 32 aufweist, weisen die Driftsteuerzonen 41 des Bauelements gemäß 4 jeweils eine zweite Anschlusszone 44 auf, die in der ersten lateralen Richtung x beabstandet zu der ersten Anschlusszone 42 angeordnet ist. Diese zweiten Anschlusszonen 44 können in noch zu erläuternder Weise vom gleichen Leitungstyp wie die Dotierung der Driftsteuerzone 41 sein, die zweiten Anschlusszonen 44 können jedoch auch komplementär zu der Dotierung der Driftsteuerzone 41 dotiert sein. In dem dargestellten Beispiel stimmen die geometrischen Abmessungen der zweiten Anschlusszonen 44 mit den geometrischen Abmessungen der in der zweiten lateralen Richtung y jeweils benachbart angeordneten Bodyzonen 12 überein. Die zweiten Anschlusszonen 44 beginnen in der ersten lateralen Richtung x somit auf Höhe der Bodyzonen 12 und erstrecken sich in der vertikalen Richtung v genauso tief in den Halbleiterkörper 100 hinein, wie die Bodyzonen 12. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Bodyzonen 12 und die zweiten Anschlusszonen 44 durch gleiche Verfahrensschritte, d. h. gleiche Implantations- und/oder Diffusionsschritte, hergestellt werden.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die Abmessungen der zweiten Anschlusszonen 44 in lateraler und vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers 100 jedoch nicht mit den Abmessungen der Bodyzonen 12 übereinstimmen müssen. Insbesondere besteht die Möglichkeit, dass sich die Driftsteuerzone 41 und die Bodyzone 12 in der ersten lateralen Richtung x des Halbleiterkörpers 100 überlappen, wie dies in 5 in einer der Schnittdarstellung gemäß 4A entsprechenden Schnittdarstellung dargestellt ist. Um hierbei Auswirkungen der Driftsteuerzone 41 auf die Schalteigenschaften des Bauelements zu vermeiden, sind benachbart zu der Driftsteuerzone 41 in der Bodyzone 12 hochdotierte Halbleiterzonen 16 vorhanden, die vom gleichen Leitungstyp wie die Bodyzone 12 sind.
  • Die Grenzen der zweiten Anschlusszonen 44 und der hochdotierten Halbleiterzonen 16 können in der ersten lateralen Richtung x auch, anders als in 5 dargestellt, gegeneinander versetzt sein.
  • Bei dem Bauelement gemäß 4A sind die Sourcezone 13 und die Bodyzone 12 gemeinsam durch die Sourceelektrode 31 kontaktiert, während die Drainzone 14 bzw. die mehreren Drainzonenabschnitte durch eine Drainelektrode bzw. durch Drainelektrodenabschnitte 32 kontaktiert sind. Die ersten Anschlusszonen 42 der Driftsteuerzonen 41 sind in dem Beispiel jeweils an erste Anschlusselektroden 33 angeschlossen, deren Verschaltung mit den Drainelektroden 32 noch erläutert werden wird. Die zweiten Anschlusszonen 44 der Driftsteuerzonen 41 sind an zweite Anschlusselektroden der Driftsteuerzonen 41 angeschlossen, deren weitere Verschaltung ebenfalls noch erläutert werden wird.
  • Bei dem in den 4A bis 4D dargestellten Leistungs-MOSFET weist die Gateelektrode 21 mehrere Gateelektrodenabschnitte auf, die sich in der zweiten lateralen Richtung y jeweils nur über die Breite der einzelnen Driftzonen 11 erstrecken. Das Gatedielektrikum 22 kann Bezug nehmend auf 4D dabei als durchgehende streifenförmige Dielektrikumsschicht ausgebildet sein. Das Bezugszeichen 23 bezeichnet in den 4B und 4C eine Isolations- bzw. Passivierungsschicht, welche die Gateelektrode 21 gegenüber der Sourceelektrode 31 isoliert und die die Driftzonen 11 und die Driftsteuerzonen 41 oberhalb der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers überdeckt.
  • In nicht näher dargestellter Weise können die Abmessungen der Gateelektroden 21 und/oder des Gatedielektrikums 22 in der zweiten lateralen Richtung y auch von den Abmessungen der Driftzonen 11 in dieser Richtung abweichen. So kann insbesondere eine gemeinsame Gateelektrode 21 vorgesehen sein, die – entsprechend des Gatedielektrikums 22 in 4D – als durchgehende Elektrodenschicht realisiert ist.
  • Bezug nehmend auf 6, die ein gegenüber dem Bauelement gemäß 4 abgewandeltes Bauelement zeigt, kann die Gateelektrode 21 in der zweiten lateralen Richtung y auch als durchgehende streifenförmige Elektrode 21 realisiert sein, die sich in dieser zweiten lateralen Richtung y somit sowohl über die Bodyzonen 12 als auch über die Driftsteuerzonen 41 bzw. deren zweite Anschlusszonen (in der Darstellung gemäß 6 nicht sichtbar) verläuft.
  • 7 zeigt eine weitere Abwandlung des in 4 dargestellten Leistungs-MOSFET. Bei diesem Bauelement ist der Halbleiterkörper entsprechend des Bauelements in 3 als SOI-Substrat realisiert und weist ein Halbleitersubstrat 103, eine auf dem Halbleitersubstrat 103 angeordnete Isolationsschicht 105 sowie eine auf der Isolationsschicht angeordnete Halbleiterschicht 104 auf, in der die Driftzonen 11, die Driftsteuerzonen 41, die Sourcezonen 13, die Bodyzonen 12, die Drainzonen 14 sowie die Anschlusszonen 42, 44 der Driftsteuerzonen 41 angeordnet sind. Die Gateelektrode 21 erstreckt sich bei dem Bauelement gemäß 7 jeweils nur über die Breite einer Driftzone 11, kann jedoch beliebig von der Breite der Driftzone 11 abweichen und kann entsprechend des Bauelements gemäß 6 insbesondere auch als durchgehende streifenförmige Gateelektrode realisiert sein (nicht dargestellt).
  • Die Driftsteuerzone 41 bzw. deren erste und zweite Anschlusselektroden 33, 34 können auf unterschiedliche Weise kontaktiert werden, wie nachfolgend erläutert wird.
  • Bei einer ersten in den 8A und 8B dargestellten Ausführungsform ist vorgesehen, die Driftsteuerzone 41 an ihrem drainseitigen Ende über eine erste Diode 61 an die Drainzone 14 bzw, die Drainelektrode 32 und an ihrem sourceseitigen En de über eine zweite Diode 62 an die Sourcezone bzw. die Sourceelektrode 31 anzuschließen. Diese beiden Dioden 61, 62 sind in dem Beispiel in dem Halbleiterkörper 100 integriert. Die erste Diode 61 ist durch die im Zusammenhang mit 1 erläuterten Anschlusszonen 42, 43 gebildet, von denen eine 42 vom gleichen Leitungstyp wie die Driftsteuerzone 41 und eine 43 komplementär zu der Driftsteuerzone 41 dotiert ist. Die Drainelektrode 32 und die erste Anschlusselektrode 33 sind bei diesem Bauelement als gemeinsame Elektrode realisiert, die streifenförmig ausgebildet ist und die Driftzonen 14 und die komplementär zu den ersten Anschlusszonen 42 dotierten Anschlusszonen 43 kontaktiert.
  • Die erste Diode 61 kann auch als externe Diode (nicht dargestellt) zwischen der Drainelektrode 32 und der ersten Anschlusselektrode 34 realisiert sein.
  • Die zweite Diode 62 ist in dem Beispiel dadurch realisiert, dass die zweite Anschlusszone 44 der Driftsteuerzonen 41 als komplementär zu den Driftsteuerzonen 41 dotierte Halbleiterzonen realisiert ist. Die Sourceelektrode 31 und die zweite Anschlusselektrode 34 sind dabei elektrisch leitend miteinander verbunden und können entsprechend der in 8B dargestellten Drainelektrode 32 als gemeinsame streifenförmige Elektrode realisiert sein (nicht dargestellt).
  • Zur Reduktion eines Kontaktwiderstandes zwischen der zweiten Anschlusselektrode 34 und der zweiten Anschlusszone 44 kann optional eine höher dotierte Halbleiterzone 45 innerhalb der zweiten Anschlusszone 44 vorhanden sein, die durch die zweite Anschlusselektrode 34 kontaktiert ist.
  • Die Funktionsweise des in den 8A und 8B dargestellten Bauelements wird nachfolgend erläutert.
  • Der dargestellte n-Kanal-MOSFET leitet bei Anlegen eines geeigneten Ansteuerpotentials an die Gateelektrode 21, durch das sich ein Inversionskanal in der Bodyzone 12 zwischen der Sourcezone 13 und der Driftzone 11 ausbreitet, und bei Anlegen einer positiven Drain-Source-Spannung zwischen der Drainelektrode 32 und der Sourceelektrode 31. Die erste Diode 61 ist während dieses Betriebszustandes in Flussrichtung gepolt, während die zweite Diode 62 in Sperrrichtung gepolt ist. Die zweite Diode 62 ist dabei so dimensioniert, dass deren Spannungsfestigkeit höher ist als die bei leitend angesteuertem Bauelement anliegende Drain-Source-Spannung. Bedingt durch die während des leitenden Betriebszustandes in Flussrichtung gepolte erste Diode 61 entspricht das elektrische Potential der Driftsteuerzone 41 dem Drainpotential abzüglich der Durchlassspannung der ersten Diode 61. Dieses Potential der Driftsteuerzone 41 ist wegen des in der Driftzone 11 fließenden Laststroms und des dadurch in der Driftzone 11 erzeugten Bahnspannungsabfalls über weite Bereiche der Driftzone 11 größer als das elektrische Potential in der Driftzone 11, wodurch der über dem Akkumulationsdielektrikum 51 anliegende Spannungsabfall die Ausbildung des Akkumulationskanals entlang des Akkumulationsdielektrikums 51 in der Driftzone 11 bewirkt.
  • Bei sperrend angesteuertem Bauelement, also bei einer hohen positiven Drain-Source-Spannung, jedoch nicht vorhandenem Inversionskanal, breitet sich in der Driftsteuerzone 11 eine Raumladungszone aus. Die Spannung über dem Akkumulationsdielektrikum 51 ist in bereits erläuterter Weise durch die geringe Dotierstoffmenge in den Driftsteuerzonen 41 in der zweiten lateralen Richtung y nach oben hin begrenzt. Die zweite Diode 62 ist auch während dieses Betriebszustandes in Sperrrichtung gepolt, wobei die sich bei sperrendem Bauelement in der Driftsteuerzone 41 ausbreitende, durch die Driftzone 11 gesteuerte Raumladungszone, die zweite Diode 62 vor einem Spannungsdurchbruch schützt. Vorzugsweise besitzen die zweite Diode 62 gegen die Driftsteuerzone 41 und die Bodyzone 12 gegen die Driftzone 11 eine ähnlich hohe Sperrfähigkeit, insbesondere wenn die zweite Diode 62 und die Bodyzone 12 während der gleichen Prozess-Schritte hergestellt worden sind.
  • Die zweite Diode 62, über welche die Driftsteuerzone 41 an die Sourcezone bzw. Sourceelektrode 31 angeschlossen ist, ermöglicht bei dem in den 8A und 8B dargestellten Bauelement im Sperrbetriebsfall ein Abfließen thermisch generierter Ladungsträger aus der Driftsteuerzone 41, wodurch ein Spannungsdurchbruch des Akkumulationsdielektrikums 51 in Folge akkumulierter thermischer Ladungsträger verhindert wird.
  • Eine zweite Funktion (d.h. Einsperren der Ladung, siehe unten) tritt hier nicht ein, da generierte Löcher immer über das p-Gebiet abfließen können. Wenn – wie im dargestellten Fall – das p-Gebiet direkt mit der Source verbunden ist, kommt es zu keiner Ladungsspeicherung. Wenn das p-Gebiet jedoch über eine externe Diode oder mit einem Kondensator und ggf. einer weiteren Diode zur Begrenzung der Spannung über dem Kondensator mit der Source verbunden ist, tritt der beschriebene Effekt auf.
  • Ein "Einsperren" der Ladung in der Driftsteuerzone 41 funktioniert in noch erläuterter Weise dann, wenn eine Verschaltung entsprechend der 11 oder 12 vorliegt. Die Dioden 61 und/oder 66 können dabei sowohl integriert oder extern eingebaut werden. Im unteren bzw. rechten Teil der Driftsteuerzone 41 muss lediglich die n+-dotierte Zone 42 vorhanden sein.
  • Die erste Diode 61 verhindert bei leitend angesteuertem Bauelement hierbei ein Abfließen der Löcher aus der Driftsteuerzone 41 an die Drainelektrode 32.
  • Bezug nehmend auf 9 kann auf diese erste Diode 61 auch verzichtet werden. Die Folge hiervon sind jedoch erhöhte Durchlassverluste, da keine akkumulierte Löcherladung in der Driftsteuerzone 41 auftreten kann, sondern lediglich der Bahnspannungsabfall in der Driftzone und eine entsprechend erhöhte Drainspannung für die Ausbildung eines Kanals genutzt werden kann.
  • Optional besteht die Möglichkeit, zwischen die Source-Elektrode 31 und die Anschlusselektrode 34 eine weitere Diode 65 zu schalten, die in 9 gestrichelt dargestellt ist. Diese weitere Diode 65 kann – entsprechend der Diode 61 – als internes oder externes Bauelement realisiert werden und ermöglicht, dass bei sperrend angesteuertem Bauelement in der komplementär zu der Driftsteuerzone 41 dotierten zweiten Anschlusszone 44 p-Ladungsträger, d. h. Löcher, in solchen Bereichen des Akkumulationsdielektrikums 51 akkumuliert werden, die benachbart zu der Bodyzone 12 (deren Position gestrichelt dargestellt ist) liegen. Diese Löcher werden bei einer nachfolgenden leitenden Ansteuerung des Bauelements in der Driftsteuerzone 41 benötigt, um den Akkumulationskanal in der Driftzone 11 entlang des Akkumulationsdielektrikums 51 zu steuern. Bei einem solchen Einschalten werden diese Löcher aus dem nahe der Bodyzone 12 gelegenen Bereich der Driftsteuerzone abgezogen und in Richtung der Drainzone 14 bzw. der ersten Anschlusszone 42 der Driftsteuerzone verschoben. Die Löcherladung aus der als Speicherkapazität bei sperrend angesteuertem Bauelement funktionierenden zweiten Diode 62 werden bei nachfolgend leitend angesteuertem Bauelement in die durch die Driftzone 11, das Akkumulationsdielektrikum 51 und die Driftsteuerzone 41 gebildete "Akkumulationskapazität" verschoben.
  • Der zuvor erläuterte Ladungsspeichereffekt kann bezug nehmend auf 10 auch durch eine Kapazität 63 erreicht werden, die zwischen die Sourceelektrode 31 und die zweite Anschlusselektrode 33 geschaltet ist. Diese Kapazität, die in 10 schematisch als Kondensator 63 dargestellt ist, kann auf beliebige Weise innerhalb oder außerhalb des Halbleiterkörpers realisiert werden.
  • Zur Begrenzung der Spannung über diesem Kondensator 63, der über den Leckstrom im Sperrfall geladen wird, kann bezugnehmend auf 11 eine Diode 66 parallel zu dem Kondensator 63 vorgesehen werden, deren Durchbruchspannung an die Spannungsfestigkeit des Kondensators 63 angepasst ist.
  • Sowohl bei dem Bauelement gemäß 10 als auch bei dem Bauelement gemäß 11 ist die erste Diode 61 zwischen dem drainseitigen Ende der Driftsteuerzone 41 und der Drainzone 14 bzw. Drainelektrode 32 optional vorhanden und daher in den Figuren gestrichelt dargestellt. Diese Diode 61 kann insbesondere – wie die Diode 66 – über Leitbahnen mit den Anschlusselektroden 33 bzw. 34 verbunden werden und vorzugsweise als Diodenstruktur im monokristallinen Halbleitermaterial oder als sog. "Poly-Diode" oberhalb des monokristallinen Halbleiterkörpers 100 angeordnet werden.
  • Bei einem weiteren, in 12 dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, die externe Speicherkapazität 63 über eine weitere Diode 64 an die Gateelektrode 21 anzuschließen. Die Anode dieser weiteren Diode 64 ist dabei an die Gateelektrode 21 und die Kathode ist an die zweite Anschlusselektrode 33 bzw. an den dieser zweiten Anschlusselektrode 33 zugewandten Anschluss der Kapazität 63 angeschlossen. Die weitere Diode 64 bewirkt, dass p-Ladungsträger aus dem Gate-Ansteuerkreis nachgeliefert werden. Selbst bei Vorhandensein der ersten Diode 61, die ein Abfließen von Löchern aus der Driftsteuerzone 41 an die Drainelektrode 32 verhindert, gehen unvermeidlich p-Ladungsträger durch Rekombination oder über Leckströme verloren und müssen daher nachgeliefert werden. Die weitere Diode 64 bewirkt insbesondere, dass die Kapazität 63 beim ersten leitenden Ansteuern des MOSFET aus dem Gatekreis aufgeladen wird, sofern sie nicht bereits vorher durch einen thermisch in der Driftsteuerzone 41 generierten Sperrstrom aufgeladen wurde. Die Spannungsbegrenzungs-Diode 65 kann hierbei optional parallel zu dem Kondensator 63 geschaltet sein.
  • Bei den zuvor erläuterten Bauelementen, bei denen die Gateelektrode 21 oberhalb der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers angeordnet ist, verläuft der Inversionskanal in der Bodyzone 12 unterhalb des Gatedielektrikums 22 im Bereich der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100. Die effektive Kanalweite ist dabei in etwa bestimmt durch die gesamte Breite der Driftzone 11, d. h. die Summe der Breiten b (1A) der einzelnen zwischen zwei Driftsteuerzonen 41 liegenden Driftzonenabschnitte 11. Bei leitend angesteuertem Bauelement konzentriert sich ein Stromfluss innerhalb der Driftzone 11 in den Akkumulationskanälen, die sich in der Driftzone 11 entlang des Akkumulationsdielektrikums 51 ausbilden. Die Abmessungen dieser Akkumulationszone sind in einer Richtung senkrecht zu dem Akkumulationsdielektrikum 51, also in der zweiten lateralen Richtung y bei den zuvor erläuterten Bauelementen sehr gering), so dass bei dem erfindungsgemäßen Bauelement der gegenseitige Abstand zweier Driftsteuerzonen 14 bzw. die Breite b der einzelnen Driftzonenabschnitte 11 sehr gering gewählt und annähernd bis auf den zweifachen Wert der Abmessungen des Akkumulationskanals reduziert werden kann, ohne den Einschaltwiderstand des Bauelements wesentlich zu beeinflussen. Mit zunehmender Verringerung des Abstandes zweier Driftsteuerzonen 41, d. h. mit einer zunehmenden Verringerung der Breite b eines Driftzonenabschnitts 11 verringert sich bei den zuvor erläuterten Bauelementen auch die Kanalweite des für den jeweiligen Driftzonenabschnitt 11 wirksamen Inversionskanals der Bodyzone 12. Die Abmessungen des Akkumulationsdielektrikums in der zweiten lateralen Richtung liegen beispielsweise im Bereich von weniger als 50 nm.
  • Dieses Problem wird bei den nachfolgend anhand der 13 bis 15 erläuterten Bauelementen vermieden, bei denen sich die Gateelektrode 21 ausgehend von der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers in vertikaler Richtung in den Halbleiterkörper 100 hinein erstreckt. Die 13A, 14A und 15A zeigen die Bauelemente dabei jeweils in Draufsicht auf die Vorderseite des Halbleiterkörpers 100, in dem sie jeweils integriert sind, während die 13B, 14B, 15B die Bauelemente in einer ersten vertikalen Schnittebene und die 13C, 14C, 15C die Bauelemente in einer zweiten vertikalen Schnittebene zeigen.
  • Bei dem Bauelement gemäß 13 ist die Sourcezone 13 innerhalb der Bodyzone 12 angeordnet und die Gateelektrode 21 erstreckt sich in vertikaler Richtung durch die Sourcezone 13, die Bodyzone 12 bis in die Driftzone 11. Die Gateelektrode 21 ist dabei in der ersten lateralen Richtung x in Verlängerung der Driftzone 11 und in der zweiten lateralen Richtung y jeweils beabstandet zu dem Akkumulationsdielektrikum 51 angeordnet. Bei leitender Ansteuerung des Bauelements verläuft ein Inversionskanal in vertikaler Richtung entlang des Gatedielektrikums 21 von der Sourcezone 13 durch die Bodyzone 12 zu der Driftzone 11. Die Kanallänge dieses Inversionskanals ist hierbei bestimmt durch die Abmessungen der Bodyzone 12 in vertikaler Richtung v zwischen der Sourcezone 13 und der Driftzone 11. Diese Kanallänge ist in den 13B und 13C mit 1 bezeichnet. 13B zeigt hierbei einen vertikalen Querschnitt durch den Halbleiterkörper 100 im Bereich der Gateelektrode 21, während 13C einen Querschnitt durch den Halbleiterkörper 100 in einem Bereich zwischen der Gateelektrode 21 und dem Akkumulationsdielektrikum 51 zeigt.
  • Auf die Darstellung eines Querschnitts der Driftsteuerzone und deren Anschlusszonen 42, 44 ist in 13 verzichtet. Dieser Querschnitt entspricht dem anhand von 4C bereits erläuterten Querschnitt, wobei die Driftsteuerzone 41 in nicht näher dargestellter Weise entsprechend der Ausführungen zu den 8 bis 12 mit der Source- und Drainelektrode verschaltet sein kann oder entsprechend der Ausführungen zu l nur an die Drainzone 14 angeschlossen sein kann.
  • Der Halbleiterkörper 100 des in 13 dargestellten Bauelements kann in nicht näher dargestellter Weise entsprechend des Halbleiterkörpers in 1 realisiert sein, bei dem eine Halbleiterschicht 104 unmittelbar auf ein Halbleitersubstrat 103 aufgebracht ist, während die Driftsteuerzone 41 durch eine weitere Isolationsschicht 52 gegenüber dem Halbleitersubstrat 103 isoliert ist. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, das Bauelement gemäß 13 entsprechend dem Bauelement in 3 in einem SOI-Substrat zu realisieren, bei dem zwischen einem Halbleitersubstrat 103 und einer Halbleiterschicht 104 eine durchgehende Isolationsschicht 105 vorhanden ist.
  • 14 zeigt eine Abwandlung des in 13 dargestellten, als Leistungs-MOSFET ausgebildeten Halbleiterbauelements. Bei dem in 14 dargestellten Bauelement ist eine Länge des Inversionskanals bestimmt durch den Abstand zwischen der Sourcezone 13 und der Driftzone 11 in der ersten lateralen Richtung x. Die Gateelektrode 21 erstreckt sich bei diesem Bauelement in vertikaler Richtung v in den Halbleiterkörper hinein und ist so angeordnet, dass sie sich in der ersten lateralen Richtung x isoliert durch das Gatedielektrikum 22 von der Sourcezone 13 durch die Bodyzone 12 bis in die Driftzone 11 erstreckt. Bei leitend angesteuertem Bauelement verläuft der Inversionskanal, der eine Länge l aufweist, in der ersten lateralen Richtung x entlang des Gatedielektrikums 22.
  • Die Sourcezone 13 ist Bezug nehmend auf die 14B und 14C in der Bodyzone 12 angeordnet und somit sowohl in der ersten lateralen Richtung x als auch in der vertikalen Richtung v durch die Bodyzone 13 von der Driftzone 11 getrennt. Wie in den 14B und 14C strichpunktiert dargestellt ist, besteht auch die Möglichkeit, die Sourcezone 13 und die Bodyzone 12 jeweils so zu realisieren, dass sie sich in vertikaler Richtung v von der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100 bis an ein unter der Halbleiterschicht 104 angeordnetes Halbleitersubstrat 103 oder an eine Isolationsschicht 105, bei Verwendung eines SOI-Substrats, erstrecken.
  • Alternativ kann auch die Gateelektrode 21 analog zu einem Bauelement nach 13 in vertikaler Richtung v tiefer reichen, als das Bodygebiet 12, so dass sich im eingeschalteten Zustand ein Inversionskanal sowohl in der ersten lateralen Richtung x, als auch in vertikaler Richtung v ausbilden kann.
  • 15 zeigt eine Abwandlung des in 14 dargestellten Bauelements. Bei diesem Bauelement ist die Gateelektrode 21 in der ersten lateralen Richtung x in Verlängerung der Driftsteuerzone 41 und in der zweiten lateralen Richtung y benachbart zu der Bodyzone 12 angeordnet. Das Akkumulationsdielektrikum 51 und das Gatedielektrikum 22 werden bei diesem Bauelement durch eine gemeinsame Dielektrikumsschicht gebildet, die in der zweiten lateralen Richtung y die Driftzone 11 von der Driftsteuerzone 41 und die Bodyzone 12 sowie Abschnitte der Sourcezone 13 und der Driftzone 11 von der Gateelektrode 21 trennt. In der ersten lateralen Richtung x ist die Gateelektrode 21 durch eine weitere Dielektrikumsschicht bzw. Isolationsschicht 24 von der Driftsteuerzone 41 getrennt.
  • Bezug nehmend auf die 15B und 15C ist der Halbleiterkörper 100 dieses Bauelements als SOI-Substrat mit einem Halbleitersubstrat 103, einer Isolationsschicht 105 und einer Halbleiterschicht 104 realisiert. Bezug nehmend auf 15B erstrecken sich die Body- und Sourcezonen 12, 13 in vertikaler Richtung v des Halbleiterkörpers 100 bis an die Isolationsschicht 105. Gleiches gilt für die Gateelektrode 21, die sich in vertikaler Richtung v ebenfalls bis an die Isolationsschicht 105 erstreckt. Ein Inversionskanal bildet sich bei diesem Bauelement in der ersten lateralen Richtung x in der Bodyzone 12 zwischen der Sourcezone 13 und der Driftzone 11 entlang des Gatedielektrikums 22 aus.
  • In nicht näher dargestellter Weise kann die Bodyzone 13 auch oberhalb der Isolationsschicht 105 enden und die Sourcezone 13 kann vollständig innerhalb der Bodyzone 12 angeordnet sein, um dadurch entsprechend dem Bauelement gemäß 13 einen Leistungs-MOSFET mit einem sich in vertikaler Richtung v erstreckenden Inversionskanal zu erhalten.
  • Die Driftsteuerzone 41 des Bauelements gemäß 15 kann entsprechend der Erläuterungen zu den 8 bis 12 verschaltet werden. Eine zweite Anschlusszone 44 der Driftsteuerzone 41 kann hierbei in der ersten lateralen Richtung x benachbart zu der weiteren Isolationsschicht 24 der Gateelektrode 21 in der Driftsteuerzone 41 angeordnet sein.
  • Die zweite Anschlusszone 44 kann sich in nicht näher dargestellter Weise in der vertikalen Richtung v über die gesamte Tiefe des Bodygebiets 12 erstrecken und/oder kann in dieser vertikalen Richtung bis zur Isolationsschicht 105 reichen.
  • Entsprechend der Ausführungen zu den 1 bis 3 besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, die Driftsteuerzone lediglich über die erste Anschlusselektrode 33 unter Zwischenschaltung oder ohne Zwischenschaltung einer Diode an das Drainpotential zu koppeln.
  • Die 16 und 17 zeigen weitere Ausführungsbeispiele eines auf einem SOI-Substrat basierenden lateralen Leistungs-MOSFET. Der Halbleiterkörper 100, in dem der MOSFET integriert ist, weist hierbei jeweils ein Halbleitersubstrat 103, eine auf dem Halbleitersubstrat 103 angeordnete Isolationsschicht 105 sowie eine oberhalb der Isolationsschicht 105 angeordnete Halbleiterschicht 104 auf, in der die aktiven Bauelementzonen des MOSFET integriert sind.
  • Bei diesen Bauelementen gemäß der 16 und 17 weist diese Isolationsschicht 105 eine Aussparung 106 auf, durch welche sich eine an die Bodyzone 12 angrenzende Verbindungszone 17 durch die Isolationsschicht 105 bis in das Halbleitersubstrat 103 erstreckt. Diese Verbindungszone ist vom gleichen Leitungstyp wie die Bodyzone 12. Das Halbleitersubstrat 103 ist komplementär zu der Verbindungszone 17 dotiert.
  • Bei dem Bauelement gemäß 16 sind in dem Halbleitersubstrat 103 komplementär zu dem Substrat dotierte Feldzonen 18A, 18B, 18C, 18D angeordnet, die in der ersten lateralen Richtung x beabstandet zueinander angeordnet sind und die sich unmittelbar an die Isolationsschicht 105 anschließen. In der zweiten lateralen Richtung y sind diese Feldzonen 18A-18D in nicht näher dargestellter Weise streifenförmig ausgebildet. Die zu der Verbindungszone 17 nächstliegende Feldzone 18A ist hierbei unmittelbar an die Verbindungszone 17 angeschlossen. Der laterale Abstand zweier benachbarter Feldzonen 18A-18D vergrößert sich vorzugsweise mit zunehmendem Abstand zu der Verbindungszone 17.
  • Die Feldzonen 18A-18D erfüllen die Funktion von Feldringen, wie sie von Randabschlüssen bei Leistungshalbleiterbauelementen bekannt sind und beeinflussen durch die dielektrische Isolationsschicht 105 hindurch die Feldverteilung in der Driftzone 11 mit dem Ziel einer Reduktion der Spannungsbelastung der Isolationsschicht 105 bei einem auf einem gegebenen Potential liegenden Halbleitersubstrat 103. Dieses Potential kann ein Massepotential bzw. Bezugspotential sein, kann jedoch auch dem Drainpotential entsprechen.
  • Dasselbe Ziel wird bei dem Bauelement gemäß 17 durch eine komplementär zu dem Halbleitersubstrat 103 dotierte Feldzone 19 erreicht, die so realisiert ist, dass deren in vertikaler Richtung v betrachtete Dotierstoffdosis mit zunehmendem Abstand zu der Verbindungszone 17 abnimmt. Eine solche Zone wird auch als VLD-Zone (VLD = Variation of Lateral Doping) bezeichnet.
  • Bezug nehmend auf 17 kann in der Isolationsschicht 105 unterhalb der Drainzone 14 eine Aussparung 106 vorgesehen werden, durch die eine Verbindungszone 28 von der Drainzone 14 bis an das Halbleitersubstrat 103 reicht. Im Bereich der Aussparung ist optional eine Halbleiterzone 27 vorhanden, die in der ersten lateralen Richtung bis unter die Isolationsschicht 105 reicht und die durch die Verbindungszone 28 kontaktiert ist. Optional können in dem Substrat im Bereich unterhalb der Drainzone 14 Feldringe 29A, 29B vorgesehen sein, deren Funktion der Funktion der Feldringe in 16 entspricht. Die Verbindungszone 28, die Halbleiterzone 27 in dem Substrat 27 und die Feldringe sind vorzugsweise vom gleichen Leitungstyp wie die Drainzone 14. Vorzugsweise sind diese Zonen höher dotiert als die Driftzone 11.
  • Bei den in den 16 und 17 dargestellten Bauelementen ist die Gateelektrode 21 als planare Elektrode oberhalb der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers angeordnet. Selbstverständlich kann diese Gateelektrode in nicht näher dargestellter Weise auch als Grabenelektrode entsprechend der Ausführungsbeispiele in den 13 bis 15 realisiert werden.
  • Des Weiteren ist bei den Bauelementen gemäß der 16 und 17 die Driftsteuerzone 41 über eine Diode, die durch den pn-Übergang zwischen der ersten Anschlusszone 42 und der komplementär zu dieser dotierten Halbleiterzone 43 gebildet ist, an die Drainelektrode 32 angeschlossen. Die Driftsteuerzone 41 ist außerdem über die zweite Anschlusselektrode 34 kontaktiert. Die Verschaltung der Driftsteuerzone 41 kann auf beliebige, anhand der 8 bis 12 bereits erläuterte Weise erfolgen. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, die Driftsteuerzone 41 lediglich an Drainpotential zu koppeln, wie dies für die Ausführungsbeispiele in den 1 bis 3 erläutert wurde.
  • Bei den zuvor erläuterten Bauelementen, die nicht auf einem SOI-Substrat basieren, bei denen die Driftzone 11 also unmittelbar an ein darunter liegendes, beispielsweise komplementär zu der Driftzone 11 dotiertes Halbleitersubstrat 103 angrenzt, ist in erläuterter Weise eine Isolationsschicht 52 erforderlich, die die Driftsteuerzone 41 gegenüber dem Halbleitersubstrat 103 isoliert (vgl. beispielsweise 1D). Diese Bauelemente basieren auf einer Grundstruktur, die ein Halbleitersubstrat 103, auf dem Halbleitersubstrat 103 angeordnete Driftzonen 11 und in lateraler Richtung benachbart zu den Driftzonen 11 angeordnete Driftsteuerzonen 41 aufweist, wobei die Driftsteuerzonen durch ein Akkumulationsdielektrikum 51 von den Driftzonen 11 und durch eine weitere Isolations- bzw. Dielektrikumsschicht 52 gegenüber dem Halbleitersubstrat 103 isoliert sind.
  • Ein mögliches Verfahren zur Herstellung einer solchen Bauelementgrundstruktur wird nachfolgend anhand von 18 erläutert.
  • Bezug nehmend auf 18A bildet den Ausgangspunkt des Verfahrens die Bereitstellung eines Halbleitersubstrats 103.
  • Bezug nehmend auf 18B wird auf einer der Seiten dieses Halbleitersubstrats 103 eine Isolationsschicht 52' hergestellt. Diese Isolationsschicht 52' ist beispielsweise eine Oxidschicht, die durch thermische Oxidation hergestellt werden kann, oder ein abgeschiedenes Oxid, wie beispielsweise TEOS (Tetraethylorthosilikat).
  • Die Isolationsschicht 52' wird anschließend durch Entfernen einzelner Abschnitte der Isolationsschicht 52' derart strukturiert, dass streifenförmige Isolationsschichten 52 entstehen, was im Ergebnis in den 18B und 18C dargestellt ist. 18B zeigt dabei einen Querschnitt durch die Anordnung mit dem Halbleitersubstrat 103 und der strukturierten Isolationsschicht, während 18C eine Draufsicht zeigt. Die einzelnen streifenförmigen Isolationsschichten 52 sind dabei in einer lateralen Richtung, die der zweiten lateralen Richtung y des späteren Bauelements entspricht, beabstandet zueinander angeordnet. Die Breite der verbleibenden Isolationsschichten 52 in dieser zweiten lateralen Richtung y legt die Breite der späteren Driftsteuerzonen fest, während der gegenseitige Abstand zweier solcher Isolationsschichten 52 die Breite der späteren Driftzonen 11 definiert.
  • Bezug nehmend auf 18E wird anschließend mittels eines Epitaxieverfahrens eine Halbleiterschicht 104 auf dem Substrat 103 mit der strukturierten Isolationsschicht 52 abgeschieden, wobei die Isolationsschichten 52 hierbei epitaktisch überwachsen werden.
  • Je dicker die Halbleiterschicht 104 ausgeführt wird, desto niedriger ist der Einschaltwiderstand des fertigen Transistors. Die Dicke ist begrenzt durch die technischen Möglichkeiten der nachfolgenden Ätz- und Verfüllprozesse und deren Kosten. Typische Dicken liegen im Bereich von 2μm bis 40μm.
  • Bezug nehmend auf 18F werden anschließend unter Verwendung einer Ätzmaske 200 ausgehend von der Vorderseite 101 des aus dem Halbleitersubstrat 103 und der Halbleiterschicht 104 gebildeten Halbleiterkörpers 100 Gräben in den Halbleiterkörper 100 geätzt, die in der zweiten lateralen Richtung y beabstandet zueinander angeordnet sind und die derart positioniert sind, dass jeweils ein Graben im Bereich eines seitlichen Randes der Isolationsschichten 52 angeordnet ist. Das Ätzen erfolgt beispielsweise mittels eines Ätzmittels, welches die Halbleiterschicht 104 selektiv gegenüber dem Material der Isolationsschicht 52 ätzt, so dass die Isolationsschichten 52 beim Ätzen als Ätzstoppschichten dienen.
  • Die Breite der Gräben 107 ist durch die maximale Spannungsbelastung zwischen der späteren Driftzone 11 und Driftsteuerzone 41 gegeben sowie durch das Verfahren zur Erzeugung der Dielektrikumsschicht. Wird die Dielektrikumsschicht durch thermische Oxidation des Halbleitermaterials hergestellt, so ist der Verbrauch an Halbleitermaterial bei der Grabenbreite zu berücksichtigen. Typische Grabenbreiten liegen zwischen etwa 20nm und etwa 100nm bei thermisch oxidierten Dielektri kumsschichten sowie zwischen etwa 30nm und etwa 200nm bei dielektrischer Verfüllung der Gräben.
  • In diesen Gräben 107 wird anschließend eine Dielektrikumsschicht hergestellt. Diese Dielektrikumsschicht ist beispielsweise eine Oxidschicht und kann vor oder nach Entfernen der Ätzmaske 200 durch eine thermische Oxidation freiliegender Bereiche des Halbleiterkörpers 100 oder durch Abscheidung einer Isolatorschicht beispielsweise in einem CVD-Prozess oder einer Kombination beider Varianten erfolgen. Sofern die thermische Oxidation nach Entfernen der Ätzmaske 200 erfolgt, entsteht eine Oxidschicht auch oberhalb der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100, die dann – beispielsweise mittels eines anisotropen Ätzverfahrens – wieder zu entfernen ist.
  • 18G zeigt den Halbleiterkörper 100 nach Durchführung dieser Verfahrensschritte. Basierend auf dieser in 18G dargestellten Grundstruktur können die zuvor erläuterten Halbleiterbauelemente realisiert werden, indem mittels üblicher, hinlänglich bekannter Dotierverfahren, die beispielsweise Implantations- und/oder Diffusionsschritte umfassen, die Body-, Source- und Drainzonen 12, 13, 14 der MOSFET-Struktur sowie die Anschlusszonen 33, 34 der Driftsteuerzonen 41 hergestellt werden.
  • Die Verwendung einer niedrigdotierten Driftsteuerzone 41 zur Steuerung eines Akkumulationskanals in einer Driftzone 11 eines Leistungshalbleiterbauelements ist nicht auf Leistungs-MOSFET beschränkt, sondern auf beliebige, eine Driftzone aufweisende Leistungshalbleiterbauelemente anwendbar. Der Einsatz einer solchen Driftsteuerzone ist insbesondere anwendbar auf IGBT. Solche IGBT unterscheiden sich von den bisher anhand der Figuren erläuterten Leistungs-MOSFET dadurch, dass die Drainzone 14, die bei einem IGBT auch als Emitterzone bezeichnet wird, komplementär zu der Driftzone dotiert ist. Besondere Vorteile bietet die Verwendung einer niedrigdotierten Driftsteuerzone 41 zur Steuerung eines Akkumulationska nals in einer Driftzone 11 bei unipolaren Leistungshalbleitern.
  • Ein weiteres Anwendungsbeispiel für eine niedrigdotierte, benachbart zu einer Driftzone angeordnete Driftsteuerzone sind Leistungs-Schottky-Dioden. Derartige Schottky-Dioden unterscheiden sich von den bisher erläuterten Leistungs-MOSFET dadurch, dass anstelle der Bodyzone 12 eine Schottky-Metallzone vorhanden ist und das darüber hinaus keine Gateelektrode vorhanden ist.
  • 19 zeigt in Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß 3 ein Beispiel einer solchen Leistungs-Schottky-Diode. Das Bezugszeichen 71 bezeichnet hierbei die Schottky-Metallzone, die sich an die Driftzone 11 anschließt und die mit der Driftzone 11 einen Bauelementübergang 72 bildet, ausgehend von dem sich bei sperrendem Bauelement, eine Raumladungszone in der Driftzone 11 ausbreitet. Die Schottky-Metallzone 71 bildet bei diesem Bauelement eine Anodenzone, während die in der Driftzone 11 angeordnete hochdotierte Halbleiterzone 14, die bei einem MOSFET dessen Drainzone bildet, eine Kathodenzone der Schottky-Diode bildet. Diese Schottky-Diode sperrt, wenn eine positive Spannung zwischen der Kathodenzone 14 und der Anodenzone 61 anliegt.
  • Bei den bisher erläuterten erfindungsgemäßen Leistungsbauelementen sind die Driftzone 11 und die Driftsteuerzone 41 in der zweiten lateralen Richtung y des Halbleiterkörpers 100 benachbart zueinander und durch das Akkumulationsdielektrikum 51 voneinander getrennt angeordnet. Eine Fläche des Akkumulationsdielektrikums 51, entlang derer sich der Akkumulationskanal in der Driftzone 11 bei leitend angesteuertem Bauelement ausbreitet, verläuft hierbei senkrecht zu der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers.
  • Die 20A bis 20D zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen lateralen Leistungshalbleiter bauelements. Driftsteuerzonen 41 sind bei diesem Bauelement in einer vertikalen Richtung v eines Halbleiterkörpers 100 benachbart zu einer Driftzone 11 bzw. zu einzelnen Abschnitten dieser Driftzone 11 angeordnet. 20A zeigt dieses Halbleiterbauelement in Draufsicht auf eine Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100, 20B zeigt dieses Bauelement in einem vertikalen Querschnitt J-J, 20C zeigt das Bauelement in einem weiteren vertikalen Querschnitt K-K und 20D zeigt das Bauelement in einer parallel zur Vorderseite 101 verlaufenden lateralen Schnittebene L-L.
  • Die einzelnen Driftsteuerzonen 41 sind durch ein Akkumulationsdielektrikum 51 gegenüber der Driftzone 11 isoliert und sind elektrisch an die Drainzone 14 bzw. die Drainelektrode 32 gekoppelt, was in den 20B und 20C schematisch durch eine die einzelnen Driftsteuerzonen 41 und die Drainelektrode 32 kontaktierende Leitungsverbindung dargestellt ist.
  • Zur Kontaktierung der Driftsteuerzonen 41 ist eine erste Anschlusselektrode 33 vorhanden, die sich ausgehend von der Vorderseite 101 in vertikaler Richtung in den Halbleiterkörper hineinerstreckt und die jeweils die Driftsteuerzonen 41 kontaktiert, die gegenüber der Driftzone 11 jedoch isoliert ist. 20E zeigt das Bauelement im Bereich dieses Anschlusskontakts 33 im Querschnitt. Der Anschlusskontakt 33 befindet sich dabei an dem der Drainzone 14 zugewandten Ende der Driftsteuerzonen 41. In der zweiten lateralen Richtung y kann dieser Anschlusskontakt an einer beliebigen Position angeordnet sein. In 20A ist eine mögliche Position dieses Anschlusskontakts 33, der beispielsweise einen quadratischen Querschnitt besitzt, eingezeichnet.
  • Der Anschlusskontakt 33 ist oberhalb der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers mittels einer Anschlussverbindung 35 an die Drainelektrode 32 angeschlossen und oberhalb der Vorderseite mittels einer Isolationsschicht 56 zumindest gegenüber der Driftzone 11 isoliert. Das Bezugszeichen 55 in 20E bezeichnet eine vertikale Isolationsschicht, welche die Driftzone 11 innerhalb des Halbleiterkörpers 100 gegenüber der sich in den Halbleiterkörper 100 hineinerstreckenden Anschlusselektrode 33 isoliert.
  • Um die Driftsteuerzonen 41 an ihrem der Bodyzone 12 bzw. der Sourcezone 13 zugewandten Ende kontaktieren zu können ist eine zu der erläuterten ersten Anschlusselektrode 33 entsprechende zweite Anschlusselektrode 34 vorhanden, die sich am body- bzw. sourceseitigen Ende der Driftsteuerzonen 41 in vertikaler Richtung in den Halbleiterkörper 100 hineinerstreckt und die die Driftsteuerzonen 41 kontaktiert, gegenüber den Driftzonen 11 jedoch isoliert ist. Eine mögliche Position dieser zweiten Anschlusselektrode 34, die optional vorhanden ist, ist in 20A ebenfalls gestrichelt eingezeichnet. In den Driftsteuerzonen sind in dem Beispiel zweite Anschlusszonen 44 vorhanden, die komplementär zu den Driftsteuerzonen 41 dotiert sind und die durch die zweite Anschlusselektrode kontaktiert sind.
  • Die Driftsteuerzonen 41 können auf eine beliebige, anhand der 8 bis 12 erläuterten Weise an die Drainelektrode 32 und die Sourceelektrode 31 angeschlossen werden. Um die Driftsteuerzonen 41 beispielsweise über eine Diode an die Drainelektrode 32 anzuschließen, können in den Driftsteuerzonen 41 im Bereich des Anschlusskontakts 35 Anschlusszonen 43 vorgesehen sein, die komplementär zu den übrigen Bereichen der Driftsteuerzone 41 dotiert sind. Solche Anschlusszonen sind in 20E dargestellt. Insbesondere kann zwischen die Anschlusszone 43 und die Driftsteuerzone 41 eine hochdotierte Zone eingebracht werden, die komplementär zur Anschlusszone 43 dotiert ist, und bei Anliegen einer sperrenden Drainspannung den Abfluss akkumulierter Löcher aus der Driftsteuerzone zur Anschlusselektrode 33 hin verhindern kann. Entsprechend können zum Anschließen der Driftsteuerzonen 41 an die Sourceelektrode 31 in den Driftsteuerzonen 41 im Bereich des wei teren Anschlusskontakts 37 komplementär zu der Driftsteuerzone 41 dotierte Anschlusszonen 44 vorgesehen sein.
  • Bei dem in 20 dargestellten Bauelement weist die Bodyzone 12 komplementär zu der Driftzone 11 dotierte Abschnitte 18 auf, die sich in der ersten lateralen Richtung x in Richtung der Drainzone 14 erstrecken. Durch diese Gestaltung der Bodyzonen 18 sind die sperrenden pn-Übergänge von Driftzonen 11 und Driftsteuerzonen 41 in der ersten vertikalen Richtung x übereinander und somit der Verlauf der elektrischen Feldstärke und der Raumladungszonen in diesen beiden Halbleiterbereichen praktisch gleich. Dadurch reduziert sich die statische Spannungsbelastung über dem Akkumulationsdielektrikum 51 im Sperrbetrieb.
  • Die Gateelektrode 21 des in 20 dargestellten MOSFET ist als planare Elektrode oberhalb der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers angeordnet. Die Sourcezone 13 ist vollständig von der Bodyzone 12 umgeben, wobei sich bei leitend angesteuertem Bauelement unterhalb der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100 ein Inversionskanal in der ersten lateralen Richtung x zwischen der Sourcezone 13 und der Driftzone 11 ausbildet. Die Flächen des Akkumulationsdielektrikums 51 zwischen den Driftsteuerzonen 41 und der Driftzone 11 verlaufen im dargestellten Beispiel parallel zur Vorderseite 101, so dass sich Akkumulationskanäle in den Driftzonen 11 bei leitend angesteuertem Bauelement ebenfalls parallel zur Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers ausbilden.
  • Die 21A bis 21C zeigen eine Abwandlung des in 20 dargestellten Bauelements. Bei diesem Bauelement ist die Gateelektrode 21 als Trench-Elektrode realisiert, die sich ausgehend von der Vorderseite 101 in vertikaler Richtung in den Halbleiterkörper 100 hineinerstreckt. 21A zeigt eine Draufsicht auf die Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit auf die Darstellung von Source-, Drain- und Gateelektroden verzichtet ist. 21B zeigt einen durch die Gateelektrode 21 gehenden vertikalen Querschnitt des Bauelements. 21C zeigt einen vertikalen Querschnitt des Bauelements in einer Ebene, die in der zweiten lateralen Richtung y beabstandet zu der Gateelektrode 21 liegt.
  • Die Gateelektrode 21 des Bauelements ist derart angeordnet, dass sie sich umgeben von dem Gatedielektrikum 22 in der ersten lateralen Richtung x von der Sourcezone 13 durch die Bodyzone 12 bis in die Driftzone 11 erstreckt. Bei leitend angesteuertem Bauelement bildet sich hierbei ein Inversionskanal in der Bodyzone 12 entlang der Seitenflächen der Gateelektrode 21 in der ersten lateralen Richtung aus.
  • Die Driftsteuerzonen 41 sind in nicht näher dargestellter Weise entsprechend der Driftsteuerzonen 41 des Bauelements in 20 über die erste Anschlusselektrode 33 (21A) an die Drainelektrode 32 und über die optional vorhandene zweite Anschlusselektrode 34 (21A) an die Sourceelektrode 31 anschließbar.
  • Die Gatestruktur kann auch entsprechend der Ausführungen zu 14, einschließlich der dort angegebenen Alternativen ausgeführt sein.
  • Die 22A bis 22D zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines lateralen Leistungs-MOSFET, bei dem Driftsteuerzonen 41 in vertikaler Richtung v eines Halbleiterkörpers 100 benachbart zu Abschnitten einer Driftzone 11 angeordnet sind. 22A zeigt dabei eine Draufsicht auf die Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers, die 22B und 22C zeigen vertikale Querschnitte des Halbleiterkörpers in zwei in der zweiten lateralen Richtung y beabstandet zueinander angeordneten Schnittebenen O-O und P-P. 22D zeigt einen lateralen Querschnitt durch den Halbleiterkörper in einer in den 22B und 22C dargestellten Schnittebene Q-Q.
  • Die Gateelektrode 21 weist bei diesem Bauelement mehrere Elektrodenabschnitte auf, die in vertikaler Richtung v des Halbleiterkörpers 100 beabstandet zueinander angeordnet sind. Die einzelnen Gateelektrodenabschnitte 21 sind in der ersten lateralen Richtung x bei diesem Bauelement jeweils benachbart zu den Driftsteuerzonen 41 angeordnet und durch eine Isolationsschicht 24 gegenüber diesen Driftsteuerzonen 41 isoliert. Die Bodyzone 12 weist mehrere Bodyzonenabschnitte auf, von denen jeweils einer in der ersten lateralen Richtung x anschließend an einen Abschnitt der Driftzone 11 und in vertikaler Richtung v benachbart zu mindestens einem Abschnitt der Gateelektrode 21 angeordnet ist. Das zwischen einem Gateelektrodenabschnitt 21 und einem Bodyzonenabschnitt 12 angeordnet Gatedielektrikum 22 und das Akkumulationsdielektrikum 51, das zwischen der zu dem Gateelektrodenabschnitt 21 benachbarten Driftsteuerzone 41 und der anschließend an den Bodyzonenabschnitt 12 angeordneten Driftzone 11 ausgebildet ist, ist bei diesem Bauelement durch eine gemeinsame Dielektrikumsschicht gebildet.
  • An die Bodyzonenabschnitte 12 schließen sich in der ersten lateralen Richtung x jeweils Abschnitte der Sourcezone 13 an, die durch eine Sourceelektrode 31 kontaktiert sind, die sich ausgehend von der Vorderseite 101 in vertikaler Richtung in den Halbleiterkörper 100 hineinerstreckt.
  • Die einzelnen Gateelektrodenabschnitte 21, die einzelnen Bodyzonenabschnitte 12 sowie die einzelnen Sourcezonenabschnitte 13 sind bei diesem Bauelement entsprechend der Driftsteuerzonen 41 und der Driftzonen 11 in der zweiten lateralen Richtung y streifenförmig ausgebildet.
  • Entsprechend der Sourcezone 13 weist die Drainzone 14 bei diesem Bauelement ebenfalls mehrere Abschnitte auf, wobei sich jeweils ein Drainzonenabschnitt 14 an einen Driftzonenabschnitt 11 anschließt. Die einzelnen Drainzonenabschnitte 14 sind durch eine Drainelektrode 32 kontaktiert, die sich ausgehend von der Vorderseite 101 in vertikaler Richtung in den Halbleiterkörper 100 hineinerstreckt. Die einzelnen Drainzonenabschnitte 14 sind entsprechend der Sourcezonenabschnitte 13 in der zweiten vertikalen Richtung y streifenförmig, und damit langgestreckt ausgebildet.
  • Die Driftsteuerzonen 41 sind bei diesem Bauelement in der ersten lateralen Richtung x durch vertikale Isolationsschichten 57 gegenüber der Drainelektrode 32 bzw. gegenüber einer Halbleiterzone 45, die zwischen diese Isolationsschicht 57 und der Drainelektrode 32 angeordnet ist, isoliert.
  • Die Driftsteuerzonen 41 sind in nicht näher dargestellter Weise entsprechend der Driftsteuerzonen 41 des Bauelements in 20 über die erste Anschlusselektrode 33 (21A) an die Drainelektrode 32 und über die optional vorhandene zweite Anschlusselektrode 34 (21A) an die Sourceelektrode 31 anschließbar. Eine mögliche Position der ersten und zweiten Anschlusselektroden 33, 34 ist in 22A dargestellt. Bezug nehmend auf 22A können innerhalb der einzelnen Driftsteuerzonen 41 komplementär zu der Driftsteuerzone 41 dotierte Anschlusszonen 44 vorhanden sein, die durch die Anschlusselektrode 34 kontaktiert sind. Auf diese Weise kann eine Diode zum Anschließen der Driftsteuerzone 41 an die Sourceelektrode 31 bzw. die Sourcezone 13 realisiert werden.
  • Das Vorsehen von Driftsteuerzonen 41, die in vertikaler Richtung eines Halbleiterkörpers jeweils benachbart zu Driftzonenabschnitten 11 angeordnet sind, ist selbstverständlich nicht auf die in den 20 bis 22 erläuterten Leistungs-MOSFET beschränkt, sondern solche Driftsteuerzonen 41 können bei beliebigen, eine Driftzone aufweisenden Leistungsbauelementen, insbesondere Schottky-Dioden, vorgesehen werden. Schottky-Dioden unterscheiden sich von den zuvor erläuterten MOSFET dadurch, dass keine Gateelektroden vorhanden sind und das anstelle der Body- und Sourcezonen eine Schottky- Metallzone vorgesehen ist, die sich an die Driftzone anschließt.
  • Bei den anhand der 20 bis 22 erläuterten lateralen Leistungsbauelementen sind stapelartige Bauelementstrukturen vorhanden, bei denen in vertikaler Richtung v des Halbleiterkörpers 100 aufeinanderfolgend eine Halbleiterschicht als Driftzone 11, eine Dielektrikumsschicht als Akkumulationsdielektrikum 51 und eine weitere Halbleiterschicht als Driftsteuerzone 41 und auf dieser Driftsteuerzone eine weitere Dielektrikumsschicht als weiteres Akkumulationsdielektrikum 51 vorhanden sind. Diese Struktur kann sich in vertikaler Richtung mehrfach wiederholen, um in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers jeweils abwechselnd mehrere Driftzonen 11 und mehrere Driftsteuerzonen 41 zu realisieren, die jeweils durch ein Akkumulationsdielektrikum 51 voneinander getrennt sind. Die Halbleiterschichten, die die einzelnen Driftzonen 11 bzw. die einzelnen Driftzonenabschnitte und die einzelnen Driftsteuerzonen 41 bilden, können dabei in vertikaler Richtung jeweils gleiche Abmessungen besitzen und jeweils gleiche Dotierungskonzentrationen aufweisen.
  • Schichtanordnungen, bei denen abwechselnd eine Halbleiterschicht und eine Dielektrikumsschicht vorhanden ist, lassen sich auf unterschiedliche Weise erzeugen:
    Ein mögliches Verfahren zur Herstellung eines solchen Schichtstapels besteht darin, in einer Halbleiterschicht in unterschiedlichen Tiefen vergrabene Isolationsschichten herzustellen. Hierzu werden Sauerstoffionen über eine Oberfläche in die Halbleiterschicht implantiert. An diese Sauerstoffimplantation schließt sich ein Temperaturschritt an, der in den Bereichen, in die Sauerstoff eingebracht wurde, die Entstehung eines Halbleiteroxids bewirkt, welches eine Isolationsschicht bildet. Die Implantationsenergie, mit der die Sauerstoffionen in den Halbleiterkörper implantiert werden, bestimmt die Eindringtiefe der Sauerstoffionen und damit die Position der Isolationsschicht in vertikaler Richtung der Halbleiterschicht. Durch Anwendung unterschiedlicher Implantationsenergien lassen sich durch dieses Verfahren mehrere Isolationsschichten erzeugen, die in der Bestrahlungsrichtung beabstandet zueinander angeordnet sind.
  • Mittels dieses Verfahrens lassen sich auch Isolationsschichten erzeugen, die senkrecht zur Oberfläche der Halbleiterschicht verlaufen. Hierzu erfolgt die Sauerstoffimplantation maskiert unter Verwendung einer Maske, wobei die Maske die Position und die Abmessungen der Isolationsschicht in lateraler Richtung der Halbleiterschicht und die angewendete Implantationsenergie die Position und die Abmessungen dieser Isolationsschicht in vertikaler Richtung der Halbleiterschicht bestimmen.
  • Ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Schichtstapels, der abwechselnd eine Halbleiterschicht und eine Dielektrikumsschicht aufweist, sieht zunächst die Herstellung eines Halbleiterschichtstapels vor, der abwechselnd eine Siliziumschicht und eine Silizium-Germanium-Schicht aufweist. Ein solcher Halbleiterschichtstapel kann durch epitaktische Abschaltung in bekannter Weise hergestellt werden. Die Abmessungen der Silizium-Germanium-Schichten in vertikaler Richtung des entstehenden Schichtstapels, d. h. senkrecht zu den einzelnen Schichten, sind dabei geringer als die Abmessungen der einzelnen Siliziumschichten. In diesen Schichtstapeln werden anschließend ausgehend von der Vorderseite Gräben erzeugt, über welche durch ein Ätzmittel selektiv Bereiche der Silizium-Germanium-Schichten ausgehend von den Gräben weggeätzt werden, so dass Hohlräume zwischen jeweils zwei in vertikaler Richtung jeweils benachbarten Siliziumschichten entstehen. In diesen Hohlräumen wird anschließend ein Halbleiteroxid erzeugt, indem bei geeigneten Oxidationstemperaturen ein oxidierendes Gas über den zuvor erzeugten Graben in die Hohlräume des Schichtstapels eingebracht wird.
  • Ein weiteres Verfahren zur Erzeugung eines Schichtstapels, der abwechselnd Halbleiterschichten und Isolationsschichten aufweist, besteht darin, das anhand der 18A bis 18E erläuterte Verfahren, bei dem Isolationsschichten epitaktisch mit einer Halbleiterschicht überwachsen werden, mehrfach durchzuführen, d. h. auf eine aufgewachsene Epitaxieschicht erneut eine strukturierte Isolationsschicht und auf diese erneut eine Epitaxieschicht aufzuwachsen.
  • Ein Schichtstapel, der abwechselnd Halbleiterschichten und Isolationsschichten aufweist, kann außerdem durch Anwendung des sogenannten SmartCut-Verfahrens hergestellt werden. Bei einem SmartCut-Verfahren ist grundsätzlich vorgesehen, von einer Halbleiterschicht eine dünne Halbleiterschicht dadurch "abzusprengen", dass Wasserstoffionen in eine gegebene Tiefe implantiert und anschließend ein Temperaturschritt durchgeführt wird. Dieses SmartCut-Verfahren lässt sich zur Herstellung eines Halbleiter-Isolator-Schichtstapels verwenden, indem mittels eines Waferbonding-Verfahrens eine eine Isolationsschicht aufweisende Halbleiterschicht derart auf eine weitere, an der Oberfläche oxidierte Halbleiterschicht aufgebracht wird, dass die Isolationsschicht zwischen diesen beiden Halbleiterschichten angeordnet ist. Mittels des SmartCut-Verfahrens wird die aufgebondete Halbleiterschicht dann derart abgesprengt, dass auf der Trägerschicht die Isolationsschicht und eine dünne Schicht der aufgebondeten Halbleiterschicht verbleibt. Auf diese dünne Halbleiterschicht, die anschließend oxidiert wird, wird dann erneut eine mit einer Isolationsschicht versehene Halbleiterschicht aufgebondet und die aufgebondete Schicht wird erneut mittels des SmartCut-Verfahrens abgesprengt. Diese Verfahrensschritte können mehrfach durchgeführt werden, um einen Halbleiter-Isolator-Schichtstapel herzustellen.
  • Ein weiteres mögliches Verfahren zur Herstellung vergrabener Oxidschichten besteht darin, in eine Halbleiterschicht Gräben zu ätzen und die Halbleiterschicht anschließend in einer Was serstoffatmosphäre aufzuheizen. Durch diesen Temperaturschritt entstehen aus den Gräben abgeschlossene Hohlräume in der Halbleiterschicht, die anschließend oxidiert werden. Die Positionierung der einzelnen Hohlräume ausgehend von einer Oberfläche der Halbleiterschicht wird hierbei durch die Tiefe, der in die Halbleiterschicht geätzten Gräben und die Wahl des Ätzprozesses, der die Seitenwandgeometrie bestimmt, vorgegeben. So werden beispielsweise beim sogenannten "Boschprozess" anisotrope und isotrope, die Seitenwand passivierende Phasen bei der Grabenätzung abwechselnd durchgeführt, was zu einer regelmäßigen Struktur der Grabenwand mit Ausbuchtungen, den sogenannten "Scallops" führt. Durch geeignete Wahl des Verhältnisses der Breiten der mit isotroper Ausbuchtungen anisotrop und damit schmaler geätzten Bereichen lässt sich das Bilden von Kammern begünstigen. Die Oxidation des Halbleitermaterials in den Hohlräumen mit dem Ziel, eine Isolationsschicht in dem Hohlraum herzustellen, erfordert die Herstellung eines weiteren Grabens, durch welchen die Hohlräume geöffnet werden.
  • Ein zu lösendes Problem bei der Herstellung der anhand der 20 bis 22 erläuterten Bauelemente, bei denen die Driftsteuerzonen 41 und die Driftzonen 11 in vertikaler Richtung übereinander liegend angeordnet sind, besteht darin, eine Anschlusselektrode, wie beispielsweise die zuvor erläuterten Anschlusselektroden 33, 34 der Driftsteuerzone 41 oder die die Drainelektrode 32 des Bauelements gemäß 22 herzustellen, die sich ausgehend von der Vorderseite 101 in den Halbleiterkörper hineinerstrecken, und die nur jede zweite Halbleiterschicht des Schichtstapels, d. h. entweder nur jede Driftzone 11 oder nur jede Driftsteuerzone 41 kontaktiert. Ein Verfahren, welches dieses Problem löst wird nachfolgend anhand der 23A bis 23F für die Herstellung einer nur die Driftzonen 11 kontaktierenden Drainelektrode 32 erläutert. Das Verfahren ist dabei entsprechend auf die Herstellung der ersten und zweiten Anschlusselektroden 33, 34 der Bauelemente der 20 bis 22 anwendbar.
  • 23A zeigt den Halbleiterkörper 100 zu Beginn des Verfahrens, in dem in vertikaler Richtung v die Driftzonen 11 und die Driftsteuerzonen 41 übereinanderliegend und jeweils getrennt durch ein Akkumulationsdielektrikum 51 angeordnet sind. Erste Halbleiterschichten, die die späteren Driftzonen 11 des Bauelements bilden, sind dabei mit dem Bezugszeichen 111 bezeichnet, und zweite Halbleiterschichten, die die späteren Driftsteuerzonen 41 des Bauelements bilden, sind dabei mit dem Bezugszeichen 141 bezeichnet. In den ersten Halbleiterschichten 111 sind in vertikaler Richtung v des Halbleiterkörpers 100 übereinander vertikale Isolationsschichten 57 angeordnet, die sich in vertikaler Richtung jeweils zwischen zwei Akkumulationsdielektrikumsschichten 51 erstrecken.
  • Bezug nehmend auf 23B wird in diese Anordnung anschließend ausgehend von der Vorderseite 101, auf die in dem Beispiel ebenfalls eine Isolationsschicht aufgebracht ist, ein Graben 117 erzeugt, der sich in vertikaler Richtung v ausgehend von der Vorderseite 101 in den Halbleiterkörper hinein erstreckt und der oberhalb oder auf der in vertikaler Richtung ausgehend von der Vorderseite untersten Dielektrikumsschicht 51' des Schichtstapels endet. Die Herstellung des Grabens erfolgt in der ersten lateralen Richtung x beabstandet zu den Isolationsbereichen 57 außerhalb des Bereichs der ersten Halbleiterschichten, die die späteren Driftzonen 11 bilden.
  • Die Herstellung des Grabens kann mittels eines Ätzverfahrens unter Verwendung einer die laterale Position und die lateralen Abmessungen des Grabens definierenden Ätzmaske erfolgen.
  • Bezug nehmend auf 23C werden anschließend mittels eines isotropen Ätzverfahrens ausgehend von Seitenwänden des Grabens 117 die zwischen jeweils zwei Dielektrikumsschichten 51 liegenden Halbleiterschichten 111, 141 in der ersten lateralen Richtung teilweise entfernt. Bei den Halbleiterschichten, die abschnittsweise die späteren Driftzonen 11 bilden, funktionieren die vertikalen Isolationsbereiche 57 als Ätzstopp, so dass im Bereich dieser Halbleiterschichten das Halbleitermaterial ausgehend von dem Graben 117 nur bis zu diesen Isolationsbereichen 57 entfernt wird. Das Ätzverfahren wird dabei so lange durchgeführt, bis im Bereich der zweiten Halbleiterschichten 141, die die späteren Driftsteuerzonen 41 bilden, das Halbleitermaterial in der ersten lateralen Richtung x bis hinter die in den ersten Halbleiterschichten 111 angeordneten Isolationsbereiche 57 entfernt wurde. Im Bereich der der Isolationsbereiche 57 gegenüberliegenden Seitenwand 117' des Grabens 117 werden die Halbleiterschichten während dieses isotropen Ätzverfahrens gleichermaßen entfernt.
  • Ergebnis dieses isotropen Ätzverfahrens ist, dass die Halbleiterschichten, die die späteren Driftzonen 11 bilden, in der ersten lateralen Richtung x auf einer Seite des ursprünglichen Grabens 117 weiter in Richtung der Aussparung ragen, als die Halbleiterschichten, die die späteren Driftsteuerzonen 41 bilden. Ausgehend von der durch das isotrope Ätzverfahren hergestellten Aussparung 118 sind die Driftsteuerzonen 41 in der ersten lateralen Richtung x somit gegenüber den Driftzonen 11 zurückgesetzt.
  • Während weiterer Verfahrensschritte, deren Ergebnis in 23D dargestellt ist, werden innerhalb der durch den isotropen Ätzprozess hergestellten Aussparung 118 Isolationsschichten 58, 59 auf freiliegenden Bereichen der Halbleiterschichten erzeugt. Dies sind auf einer Seite des Grabens nur die zweiten Halbleiterschichten 141, die die Driftsteuerzonen 41 bilden. Die neu erzeugten Isolationsschichten sind in diesem Bereich mit dem Bezugszeichen 58 bezeichnet. Auf der gegenüberliegenden Seite der Aussparung und an nicht dargestellten, in der zweiten lateralen Richtung y beabstandet zueinander angeordneten Seitenwänden, werden die vertikalen Isolationsschichten an freiliegenden Bereichen der ersten und zweiten Halbleiterschichten 111, 141 hergestellt und sind in 23D mit dem Bezugszeichen 59 bezeichnet.
  • 23E zeigt die Anordnung nach weiteren Verfahrensschritten, bei denen ausgehend von der Vorderseite 101 eine weitere Aussparung 119 in den Schichtstapel geätzt wird, die derart positioniert ist, dass deren eine Seitenfläche in der ersten lateralen Richtung zwischen den ursprünglich in den ersten Halbleiterschichten 111 vorhandenen ersten vertikalen Isolationsbereichen 57 und den später an den freiliegenden Seiten der zweiten Halbleiterschichten 141 erzeugten zweiten vertikalen Isolationsbereichen 58 angeordnet ist. Die ersten vertikalen Isolationsbereiche 57 werden hierbei entfernt, wodurch die ersten Halbleiterschichten 111 in der weiteren Aussparung 119 frei liegen, während die zweiten Halbleiterschichten in der Aussparung 119 durch die zweiten Isolationsbereiche überdeckt sind.
  • Auf der den ursprünglichen ersten Isolationsbereichen 57 gegenüberliegenden Seite der neu erzeugten Aussparung 119 liegt die Seitenwand dieser Aussparung innerhalb der zweiten Isolationsbereiche 58, so dass in diesem Bereich lediglich in der ersten lateralen Richtung x verlaufende Stege der Dielektrikumsschichten 51, jedoch kein Halbleitermaterial und auch keine der vertikalen Isolationsschichten 59 entfernt wird. Gleiches gilt an den nicht dargestellten in der zweiten lateralen Richtung y gegenüberliegenden Seiten der Aussparung 119.
  • Den Abschluss des Verfahrens bildet Bezug nehmend auf 23F das Abscheiden einer Elektrodenschicht in der Aussparung 119, wodurch eine Anschlusselektrode 32 entsteht. Diese Elektrode 32 bildet in dem Beispiel die Drainelektrode 32 und kontaktiert die nach Entfernen der Isolationsbereiche 57 an den Seitenwänden der Aussparung freiliegenden ersten Halbleiterschichten 111, die dort die Driftzonen 11 bilden. Gegenüber den zweiten Halbleiterschichten 141, die in Bereichen benachbart zu den Driftzonen 11 die Driftsteuerzonen 41 bilden, ist die Elektrode 32 durch die zweiten Isolationsbereiche 58 isoliert.
  • In nicht näher dargestellter Weise kann vor Abscheiden der Elektrodenschicht zur Herstellung der Elektrode 32 ein Implantationsverfahren durchgeführt werden, bei dem Dotierstoffatome in die freiliegenden Bereiche der Driftzonen 11 implantiert werden, um dadurch hochdotierte Anschlusszonen zu erzeugen. Die Implantation erfolgt hierbei unter einem Winkel schräg gegenüber der Senkrechten.
  • Das zuvor anhand der 23A bis 23F erläuterte Verfahren zur Herstellung einer nur jede zweite der Halbleiterschichten kontaktierenden Anschlusselektrode kann in entsprechender Weise auch zur Herstellung der die Driftsteuerzonen 41 kontaktierenden Anschlusselektroden (36, 37 in den 20 bis 22) verwendet oder zur Herstellung der Sourceelektrode 31 verwendet werden.
  • Die Driftsteuerzonen 41 der bislang erläuterten Leistungshalbleiterbauelemente sind jeweils in Stromflussrichtung des Bauelements langgestreckt in der Driftzone 11 ausgebildet. Diese Stromflussrichtung entspricht bei einem MOSFET der Richtung zwischen der Bodyzone 12 und der Drainzone 14 und stimmt bei den bislang erläuterten Ausführungsbeispielen mit der ersten lateralen Richtung x des Halbleiterkörpers 100 überein. In einer Richtung quer zu dieser Stromflussrichtung verlaufen die Driftsteuerzonen bei den Bauelementen gemäß der 1 bis 17 und 19 jeweils senkrecht zur Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers und bei den Ausführungsbeispielen der 20 bis 22 jeweils parallel zur Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers. Bei den Bauelementen gemäß der 20 bis 22 können sich die Driftsteuerzonen in der zweiten lateralen Richtung y bis zu einem Rand des Halbleiterkörpers bzw. einem Randabschluss des Halbleiterkörpers erstrecken.
  • Bezug nehmend auf die nachfolgend erläuterten 24 bis 31 sind auch Kombinationen der bislang erläuterten Geometrien der Driftsteuerzonen 41 anwendbar. Die 24 bis 31 zeigen in perspektivischer Darstellung jeweils einen Abschnitt der Driftzonen 11 und Driftsteuerzonen 41 eines Leistungshalbleiterbauelements.
  • Bezug nehmend auf die 24A und 24B können die Driftsteuerzonen 41 streifenförmig ausgebildet und in der Driftzone 11 umgeben von dem Akkumulationsdielektrikum 51 angeordnet sein. Akkumulationskanäle können sich bei diesem Bauelement in der Driftzone 11 sowohl in vertikaler Richtung oberhalb und unterhalb der Driftsteuerzonen 41, als auch in lateraler Richtung benachbart zu den Driftsteuerzonen 41 ausbilden.
  • Der Halbleiterkörper 100 kann in bekannter Weise ein Halbleitersubstrat 103 und eine auf das Halbleitersubstrat aufgebrachte Halbleiterschicht 104 umfassen, wobei das Substrat 103 und die Halbleiterschicht 104 komplementär zueinander dotiert sein können oder vom gleichen Leitungstyp sein können. Eine Grunddotierung dieser Halbleiterschicht 104 kann hierbei der Dotierung der Driftzone 11 entsprechen.
  • Bezug nehmend auf 25 kann optional eine Isolationsschicht 105 zwischen dem Halbleitersubstrat 103 und der Halbleiterschicht 104 angeordnet sein, die damit die Driftzone 100 gegenüber dem Halbleitersubstrat 103 isoliert.
  • Bei den Bauelementen gemäß der 24 und 25 ist die ausgehend von der Vorderseite 101 unterste Driftsteuerzone 41 beabstandet zu dem Halbleitersubstrat 103 angeordnet. Eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß 24, bei der die unterste Driftsteuerzone 41 bis an das Halbleitersubstrat 103 reicht, ist in 26 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen der untersten dieser Driftsteuerzonen 41 und dem Halbleitersubstrat 103 eine Isolations schicht vorhanden, die diese Driftsteuerzone gegen das Halbleitersubstrat 103 isoliert.
  • 27 zeigt eine Abwandlung der in 26 dargestellten Anordnung. Hierbei sind die Driftzonen 11 streifenförmig ausgebildet und in der Driftsteuerzone 41 angeordnet. Zwischen der Driftsteuerzone 41 und den Driftzonen 11 ist entsprechend das Akkumulationsdielektrikum 51 vorhanden. Wenigstens zwischen der Driftsteuerzone 41 und dem Halbleitersubstrat 103 ist hierbei eine Isolationsschicht 52 angeordnet, während eine unterste der Driftzonen 11 sich unmittelbar an das Halbleitersubstrat 103 anschließt. Das Halbleitersubstrat 103 kann dabei vom gleichen Leitungstyp oder von einem zu der untersten Driftzone 11 komplementären Leitungstyp sein. Optional kann hierbei eine weitere Isolationsschicht zwischen der untersten Driftzone 11 und dem Halbleitersubstrat 103 vorgesehen werden (nicht dargestellt).
  • Bei den zuvor erläuterten streifenförmigen Ausgestaltungen der Driftsteuerzonen 41 oder der Driftzonen 11 sind die Abmessungen dieser Zonen 41, 11 in der zweiten lateralen Richtung y größer als in vertikaler Richtung, woraus eine streifenförmige Geometrie dieser Bauelementzonen resultiert. Alternativ kann die streifenförmige Ausgestaltung auch dadurch erreicht werden, dass die Abmessungen der Zonen 41, 11 in der vertikalen Richtung größer sind als in der zweiten lateralen Richtung y.
  • Die 28A und 28B zeigen eine Abwandlung des in 25 dargestellten Bauelements, wobei die Driftsteuerzonen 41 hierbei "balkenförmig" realisiert sind, d. h. in einer durch die vertikale Richtung v und die zweite laterale Richtung y gebildeten Schnittebene einen wenigstens annähernd quadratischen Querschnitt besitzen. In der ersten lateralen Richtung x sind diese Driftsteuerzonen entsprechend langgestreckt ausgebildet.
  • Eine in 28A dargestellte Isolationsschicht 105 zwischen dem Halbleitersubstrat 103 und der Halbleiterschicht 104 bzw. der Driftzone 11 ist optional vorhanden. Das Halbleitersubstrat 103 kann vom gleichen Leitungstyp wie die Driftzone 11 oder komplementär zu dieser Driftzone 11 dotiert sein.
  • Die 29A, 29B zeigen eine Abwandlung der Anordnung gemäß 28, wobei die Driftzonen 11 hierbei eine balkenförmige Geometrie aufweisen und getrennt durch das Akkumulationsdielektrikum 51 sowohl in vertikaler als auch lateraler Richtung von der Driftsteuerzone 41 umgeben sind. Die Driftsteuerzone 41 ist hierbei durch die weitere Isolationsschicht 52 gegenüber dem Halbleitersubstrat 103 isoliert. Das Halbleitersubstrat kann hierbei von einem zu der Driftsteuerzone 41 gleichen Leitungstyp oder komplementären Leitungstyp sein.
  • Bei der Anordnung gemäß der 30 ist die Driftsteuerzone 41 in der ersten lateralen Richtung x langgestreckt ausgebildet und weist eine derartige Geometrie auf, dass das Akkumulationsdielektrikum 51 in der vertikalen Richtung v eine mäanderartige Geometrie aufweist. Die Driftsteuerzone 41 ist hierbei getrennt durch das Akkumulationsdielektrikum 51 vollständig von der Driftzone 11 umgeben. Die Driftzone 11 und die Driftsteuerzone 41 sind in der Halbleiterschicht 104 angeordnet, die oberhalb des Halbleitersubstrat 103 angeordnet ist und die optional mittels einer Isolationsschicht 105 gegenüber dem Halbleitersubstrat 103 isoliert ist.
  • 31 zeigt eine Abwandlung der Anordnung gemäß 30, bei der die Driftzone 11 von der Driftsteuerzone 41 umgeben ist und bei der die Driftzone 11 eine solche Geometrie aufweist, dass das zwischen der Driftzone 11 und der Driftsteuerzone 41 angeordnete Akkumulationsdielektrikum 51 in vertikaler Richtung v eine mäanderartige Geometrie aufweist.
  • Eine solche mäanderartige Geometrie des Akkumulationsdielektrikums ist insofern vorteilhaft, da bei einem gegebenen Volumen des zur Realisierung der Driftzone 11 und der Driftsteuerzone 41 benötigten Halbleitermaterials eine große Fläche des Akkumulationsdielektrikums 51 und damit eine große Breite des sich bei leitend angesteuertem Bauelement ausbildenden Akkumulationskanals realisierbar ist.
    • 11
    Driftzone
    12
    Bodyzone
    13
    Sourcezone
    14
    Drainzone
    15
    Inversionskanal
    16
    Akkumulationskanal
    21
    Gateelektrode
    22
    Gatedielektrikum
    23, 24
    Isolationsschichten
    31
    Sourceelektrode
    32
    Drainelektrode
    33, 34
    Anschlusselektroden
    35
    Anschlussverbindung
    41
    Driftsteuerzone
    42-44
    Anschlusszonen
    51
    Akkumulationsdielektrikum
    52-59
    Isolationsschichten
    61, 62
    Dioden
    63
    Kapazität
    64, 65, 66
    Dioden
    71
    Schottky-Metall
    72
    Schottky-Übergang
    100
    Halbleiterkörper
    101
    Vorderseite des Halbleiterkörpers
    102
    Rückseite des Halbleiterkörpers
    103
    Halbleitersubstrat
    104
    Halbleiterschicht
    105
    Isolationsschicht
    106
    Aussparung der Isolationsschicht 105
    107
    Aussparung
    111
    Halbleiterschicht, spätere Driftzone 11
    117-119
    Aussparungen, Gräben
    117'
    Seitenwand
    141
    Halbleiterschicht, spätere Driftsteuerzone 41
    200
    Ätzmaske
    17
    Verbindungszone
    19
    Dotierte Halbleiterzone
    26
    Verbindungszone
    27
    Halbleiterzone
    28
    Verbindungszone
    29A, 29B
    Feldzonen

Claims (37)

  1. Halbleiterbauelement, das aufweist: – einen Halbleiterkörper (100) mit einer ersten lateralen Richtung (x), – eine erste Bauelementzone (12; 71) und eine zweite Bauelementzone (14), die in der ersten lateralen Richtung (x) des Halbleiterkörpers (100) beabstandet zu der ersten Bauelementzone (12) angeordnet ist, – wenigstens eine Driftzone (11), die zwischen der ersten und zweiten Bauelementzone (12, 14) angeordnet ist – eine Driftsteuerzone (41) aus einem Halbleitermaterial, die benachbart zu der wenigstens einen Driftzone (11) in dem Halbleiterkörper (104) angeordnet ist und die an die zweite Bauelementzone (14) gekoppelt ist, – ein Akkumulationsdielektrikum (51), das zwischen der wenigstens einen Driftzone (11) und der wenigstens einen Driftsteuerzone (41) angeordnet ist, – wobei ein Quotient aus einer Netto-Dotierstoffladung der Driftsteuerzone (41) in einem sich an das Akkumulationsdielektrikum (51) angrenzenden Bereich und aus der Fläche des zwischen der Driftsteuerzone (41) und der Driftzone (11) angeordneten Akkumulationsdielektrikums (51) kleiner ist als die Durchbruchsladung des Halbleitermaterials der Driftsteuerzone (41).
  2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem der Halbleiterkörper (100) eine senkrecht zu der ersten lateralen Richtung (x) verlaufende zweite laterale Richtung (y) aufweist und bei dem die wenigstens eine Driftsteuerzone (41) wenigstens abschnittsweise in der zweiten lateralen Richtung (y) getrennt durch das Akkumulationsdielektrikum (51) benachbart zu der Driftzone (11) angeordnet ist.
  3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 2, das mehrere in der zweiten lateralen Richtung (y) beabstandet zueinander angeordnete Driftzonen (11) und mehrere in der zweiten lateralen Richtung beabstandet zueinander angeordnete Driftsteuerzonen (41) aufweist.
  4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem der Halbleiterkörper (100) eine vertikale Richtung (v) aufweist und bei dem die wenigstens eine Driftsteuerzone (41) wenigstens abschnittsweise in der vertikalen Richtung (v) benachbart zu der Driftzone (11) angeordnet ist.
  5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, das mehrere in der vertikalen Richtung (v) beabstandet zueinander angeordnete Driftzonen (11) und mehrere in der vertikalen Richtung (v) beabstandet zueinander angeordnete Driftsteuerzonen (41) aufweist.
  6. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Halbleiterkörper (100) ein Halbleitersubstrat (103) und eine auf dem Halbleitersubstrat (103) angeordnete Halbleiterschicht (104) aufweist, wobei die wenigstens eine Driftzone (11) und die wenigstens eine Driftsteuerzone (41) in der Halbleiterschicht (104) angeordnet sind.
  7. Halbleiterbauelement nach Anspruch 6, bei dem die Driftzone (11) an das Halbleitersubstrat (103) angrenzt und bei dem eine Isolationsschicht (52) zwischen der Driftsteuerzone (41) und dem Halbleitersubstrat (103) angeordnet ist.
  8. Halbleiterbauelement nach Anspruch 6, bei dem eine Isolationsschicht (105) zwischen dem Halbleitersubstrat (103) und der Driftzone (11) und der Driftsteuerzone (41) angeordnet ist.
  9. Halbleiterbauelement nach Anspruch 8, bei dem das Halbleitersubstrat (103) eine Grunddotierung eines Leitungstyps aufweist und bei dem das Halbleitersubstrat (103) anschließend an die Isolationsschicht (105) wenigstens eine Halbleiterzone (18A-18D; 19) aufweist, die von einem zum Leitungstyp der Grunddotierung komplementären Leitungstyp ist.
  10. Halbleiterbauelement nach Anspruch 7, bei dem das Halbleitersubstrat (103) eine Grunddotierung eines Leitungstyps aufweist und bei dem das Halbleitersubstrat (103) wenigstens eine Halbleiterzone (18A-18D; 19) aufweist, die von einem zum Leitungstyp der Grunddotierung komplementären Leitungstyp ist.
  11. Halbleiterbauelement nach Anspruch 9 oder 10, bei dem die komplementär zu der Grunddotierung dotierte Halbleiterzone (18A-18D; 19) über eine Verbindungszone (17) an die erste Bauelementzone (12) angeschlossen ist.
  12. Halbleiterbauelement nach Anspruch 11, das mehrere komplementär zu der Grunddotierung des Halbleitersubstrats dotierte Halbleiterzonen ((18A-18D) aufweist, die in der ersten lateralen Richtung beabstandet zueinander angeordnet sind und von denen eine an die Verbindungszone (17) angeschlossen ist.
  13. Halbleiterbauelement nach Anspruch 11, bei dem eine Dotierungsdosis der komplementär zu der Grunddotierung des Halbleitersubstrats (103) dotierten Halbleiterzone (19) in der ersten lateralen Richtung (x) abnimmt.
  14. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Driftsteuerzone (41) über ein Gleichrichterelement (61) an die zweite Bauelementzone (14) gekoppelt ist.
  15. Halbleiterbauelement nach Anspruch 14, bei dem das Gleichrichterelement (61) eine Diode ist.
  16. Halbleiterbauelement nach Anspruch 14, bei dem die Diode durch einen pn-Übergang zwischen der Driftsteuerzone (41) und einer komplementär zu der Driftsteuerzone (41) dotierten Anschlusszone (43) oder durch einen pn-Übergang zwischen einer sich an die Driftsteuerzone (41) anschließenden, höher als diese dotierten Halbleiterzone (42) und einer komplementär zu der Driftsteuerzone (41) dotierten Anschlusszone (43) gebildet ist.
  17. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Driftsteuerzone (41) elektrisch an die erste Bauelementzone (12) gekoppelt ist.
  18. Halbleiterbauelement nach Anspruch 17, bei dem die Driftsteuerzone über ein Gleichrichterelement (62) an die erste Bauelementzone (12) gekoppelt ist.
  19. Halbleiterbauelement nach Anspruch 18, bei dem das Gleichrichterelement (62) eine Diode ist.
  20. Halbleiterbauelement nach Anspruch 19, bei dem die Diode (62) durch einen pn-Übergang zwischen der Driftsteuerzone (41) und einer komplementär zu der Driftsteuerzone (41) dotierten Anschlusszone (44) gebildet ist.
  21. Halbleiterbauelement nach Anspruch 16 und 20, bei dem die Anschlusszonen (43, 44) in der ersten lateralen Richtung beabstandet zueinander in der Driftsteuerzone (41) angeordnet sind.
  22. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 17 bis 21, bei dem ein kapazitives Bauelement zwischen die Driftsteuerzone (41) und die erste Bauelementzone (12) geschaltet ist.
  23. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei dem die erste Dielektrikumsschicht (51) abschnittsweise als Tunneldielektrikum (53) ausgebildet ist.
  24. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die erste Bauelementzone (12; 71) mit der Driftzone einen Bauelementübergang bildet, ausgehend von dem sich bei Anlegen einer Sperrspannung zwischen der Driftzone (11) und der ersten Bauelementzone (12) eine Raumladungszone in der Driftzone (11) ausbreitet.
  25. Halbleiterbauelement nach einem der vorabgehenden Ansprüche, das als MOS-Transistor ausgebildet ist bei dem die erste Bauelementzone (12) eine Bodyzone und die zweite Bauelementzone (14) eine Drainzone bildet und das folgende weitere Merkmale aufweist: – eine Sourcezone (12) die durch die Bodyzone (12) von der Driftzone (11) getrennt ist, – eine Gateelektrode (21), die mittels eines Gatedielektrikums gegenüber dem Halbleiterkörper (100) isoliert ist und die sich benachbart zu der Bodyzone (12) von der Sourcezone (13) bis zu der Driftzone (11) erstreckt.
  26. Halbleiterbauelement nach Anspruch 25, das als MOSFET ausgebildet ist, bei dem die Drainzone (14) vom gleichen Leitungstyp wie die Driftzone (11) ist.
  27. Halbleiterbauelement nach Anspruch 25, das als IGBT ausgebildet ist, bei dem die Drainzone (14) komplementär zu der Driftzone (11) dotiert ist.
  28. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 25 bis 27, bei dem die Gateelektrode (21) oberhalb der Vorderseite (101) des Halbleiterkörpers (100) angeordnet ist.
  29. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 25 bis 27, bei dem die Gateelektrode (21) in einem Graben des Halbleiterkörpers (100) angeordnet ist.
  30. Halbleiterbauelement nach Anspruch 28, bei dem sich die Gateelektrode (21) in der ersten lateralen Richtung des Halbleiterkörpers (100) von der Sourcezone (13) bis zu der Driftzone (11) erstreckt.
  31. Halbleiterbauelement nach Anspruch 30, bei dem die Gateelektrode (21) in der ersten lateralen Richtung benachbart zu der wenigstens einen Driftsteuerzone (41) angeordnet ist.
  32. Halbleiterbauelement nach Anspruch 29, bei dem sich die Gateelektrode (21) in der vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers (100) von der Sourcezone (13) bis zu der Driftzone (11) erstreckt.
  33. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 24, das als Schottky-Diode ausgebildet ist, bei der die erste Bauelementzone (12) eine Anodenzone und die zweite Bauelementzone (14) eine Kathodenzone bildet.
  34. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Driftsteuerzone (41) komplementär zu der Driftzone (11) dotiert ist.
  35. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Driftsteuerzone (41) vom gleichen Leitungstyp wie die Driftzone (11) ist.
  36. Halbleiterbauelement nach Anspruch 35, bei dem ein Dotierungsprofil der Driftsteuerzone (41) in der ersten lateralen Richtung wenigstens annäherungsweise einem Dotierungsprofil der Driftzone (11) entspricht.
  37. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Driftsteuerzone (41) eine dotierte, undotierte oder intrinsisch dotierte Halbleiterzone ist.
DE102006009942A 2005-07-27 2006-03-03 Laterales Halbleiterbauelement mit niedrigem Einschaltwiderstand Expired - Fee Related DE102006009942B4 (de)

Priority Applications (12)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006009942A DE102006009942B4 (de) 2006-03-03 2006-03-03 Laterales Halbleiterbauelement mit niedrigem Einschaltwiderstand
EP10184344A EP2267785A3 (de) 2005-07-27 2006-07-27 Halbleiterbauelement mit einer Driftzone und einer Driftsteuerzone
EP06776463A EP1908119B1 (de) 2005-07-27 2006-07-27 Halbleiterbauelement mit einer driftzone und einer driftsteuerzone
PCT/EP2006/007450 WO2007012490A2 (de) 2005-07-27 2006-07-27 Halbleiterbauelement mit einer driftzone und einer driftsteuerzone
KR1020087004624A KR101015767B1 (ko) 2005-07-27 2006-07-27 반도체 소자 및 전력 트랜지스터
EP10182785A EP2261992A3 (de) 2005-07-27 2006-07-27 Halbleiterbauelement mit einer Driftzone und einer Driftsteuerzone
US11/996,906 US8461648B2 (en) 2005-07-27 2006-07-27 Semiconductor component with a drift region and a drift control region
CN2006800358918A CN101288179B (zh) 2005-07-27 2006-07-27 具有漂移区和漂移控制区的半导体器件
JP2008523245A JP5087542B2 (ja) 2005-07-27 2006-07-27 ドリフト領域とドリフト制御領域とを有する半導体素子
JP2012085845A JP5580361B2 (ja) 2005-07-27 2012-04-04 ドリフト領域とドリフト制御領域とを有する半導体素子
JP2012085846A JP5586650B2 (ja) 2005-07-27 2012-04-04 ドリフト領域とドリフト制御領域とを有する半導体素子
US13/915,277 US9190511B2 (en) 2005-07-27 2013-06-11 Semiconductor component with a drift region and a drift control region

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006009942A DE102006009942B4 (de) 2006-03-03 2006-03-03 Laterales Halbleiterbauelement mit niedrigem Einschaltwiderstand

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102006009942A1 true DE102006009942A1 (de) 2007-09-06
DE102006009942B4 DE102006009942B4 (de) 2012-02-09

Family

ID=38329260

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102006009942A Expired - Fee Related DE102006009942B4 (de) 2005-07-27 2006-03-03 Laterales Halbleiterbauelement mit niedrigem Einschaltwiderstand

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102006009942B4 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7880224B2 (en) 2008-01-25 2011-02-01 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor component having discontinuous drift zone control dielectric arranged between drift zone and drift control zone and a method of making the same
US8097880B2 (en) 2009-04-09 2012-01-17 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor component including a lateral transistor component
US8461648B2 (en) 2005-07-27 2013-06-11 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor component with a drift region and a drift control region
US8963244B2 (en) 2013-05-15 2015-02-24 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor device, integrated circuit and method of manufacturing a semiconductor device
US9054181B2 (en) 2013-03-14 2015-06-09 Infineon Technologies Ag Semiconductor device, integrated circuit and method of manufacturing a semiconductor device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9202910B2 (en) 2013-04-30 2015-12-01 Infineon Technologies Austria Ag Lateral power semiconductor device and method for manufacturing a lateral power semiconductor device

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2089118A (en) * 1980-12-10 1982-06-16 Philips Electronic Associated Field-effect semiconductor device
EP0073123A2 (de) * 1981-08-21 1983-03-02 National Research Development Corporation Blutdruckmessung
US4754310A (en) * 1980-12-10 1988-06-28 U.S. Philips Corp. High voltage semiconductor device
US4903189A (en) * 1988-04-27 1990-02-20 General Electric Company Low noise, high frequency synchronous rectifier
US4941026A (en) * 1986-12-05 1990-07-10 General Electric Company Semiconductor devices exhibiting minimum on-resistance
US5216275A (en) * 1991-03-19 1993-06-01 University Of Electronic Science And Technology Of China Semiconductor power devices with alternating conductivity type high-voltage breakdown regions
US5237193A (en) * 1988-06-24 1993-08-17 Siliconix Incorporated Lightly doped drain MOSFET with reduced on-resistance
DE4309764A1 (de) * 1993-03-25 1994-09-29 Siemens Ag Leistungs-MOSFET
US5844272A (en) * 1996-07-26 1998-12-01 Telefonaktiebolaet Lm Ericsson Semiconductor component for high voltage
EP1300886A2 (de) * 2001-09-07 2003-04-09 Power Integrations, Inc. Hochspannungshalbleiteranordnungen
US20030073287A1 (en) * 2001-10-17 2003-04-17 Fairchild Semiconductor Corporation Semiconductor structure with improved smaller forward voltage loss and higher blocking capability
US6853033B2 (en) * 2001-06-05 2005-02-08 National University Of Singapore Power MOSFET having enhanced breakdown voltage
DE102004041198A1 (de) * 2004-08-25 2006-03-02 Infineon Technologies Austria Ag Entladestruktur und Eckstruktur für ein laterales Halbleiterbauelement mit einer Feldelektrode

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3971062B2 (ja) * 1999-07-29 2007-09-05 株式会社東芝 高耐圧半導体装置

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2089118A (en) * 1980-12-10 1982-06-16 Philips Electronic Associated Field-effect semiconductor device
US4754310A (en) * 1980-12-10 1988-06-28 U.S. Philips Corp. High voltage semiconductor device
EP0073123A2 (de) * 1981-08-21 1983-03-02 National Research Development Corporation Blutdruckmessung
US4941026A (en) * 1986-12-05 1990-07-10 General Electric Company Semiconductor devices exhibiting minimum on-resistance
US4903189A (en) * 1988-04-27 1990-02-20 General Electric Company Low noise, high frequency synchronous rectifier
US5237193A (en) * 1988-06-24 1993-08-17 Siliconix Incorporated Lightly doped drain MOSFET with reduced on-resistance
US5216275A (en) * 1991-03-19 1993-06-01 University Of Electronic Science And Technology Of China Semiconductor power devices with alternating conductivity type high-voltage breakdown regions
US5438215A (en) * 1993-03-25 1995-08-01 Siemens Aktiengesellschaft Power MOSFET
DE4309764A1 (de) * 1993-03-25 1994-09-29 Siemens Ag Leistungs-MOSFET
US5844272A (en) * 1996-07-26 1998-12-01 Telefonaktiebolaet Lm Ericsson Semiconductor component for high voltage
US6853033B2 (en) * 2001-06-05 2005-02-08 National University Of Singapore Power MOSFET having enhanced breakdown voltage
EP1300886A2 (de) * 2001-09-07 2003-04-09 Power Integrations, Inc. Hochspannungshalbleiteranordnungen
US6555873B2 (en) * 2001-09-07 2003-04-29 Power Integrations, Inc. High-voltage lateral transistor with a multi-layered extended drain structure
US20030073287A1 (en) * 2001-10-17 2003-04-17 Fairchild Semiconductor Corporation Semiconductor structure with improved smaller forward voltage loss and higher blocking capability
US6717230B2 (en) * 2001-10-17 2004-04-06 Fairchild Semiconductor Corporation Lateral device with improved conductivity and blocking control
DE102004041198A1 (de) * 2004-08-25 2006-03-02 Infineon Technologies Austria Ag Entladestruktur und Eckstruktur für ein laterales Halbleiterbauelement mit einer Feldelektrode

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8461648B2 (en) 2005-07-27 2013-06-11 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor component with a drift region and a drift control region
US9190511B2 (en) 2005-07-27 2015-11-17 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor component with a drift region and a drift control region
US7880224B2 (en) 2008-01-25 2011-02-01 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor component having discontinuous drift zone control dielectric arranged between drift zone and drift control zone and a method of making the same
US8097880B2 (en) 2009-04-09 2012-01-17 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor component including a lateral transistor component
US9054181B2 (en) 2013-03-14 2015-06-09 Infineon Technologies Ag Semiconductor device, integrated circuit and method of manufacturing a semiconductor device
US8963244B2 (en) 2013-05-15 2015-02-24 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor device, integrated circuit and method of manufacturing a semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006009942B4 (de) 2012-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1908119B1 (de) Halbleiterbauelement mit einer driftzone und einer driftsteuerzone
DE60035144T2 (de) MOS-Gate-Leistungsbauelement hoher Dichte und dessen Herstellungsverfahren
DE102007030755B3 (de) Halbleiterbauelement mit einem einen Graben aufweisenden Randabschluss und Verfahren zur Herstellung eines Randabschlusses
DE102008039845B4 (de) IGBT mit einem Halbleiterkörper
DE102005041322B4 (de) Trenchtransistorstruktur mit Feldelektrodenanordnung und Herstellungsverfahren hierfür
DE102005018378B4 (de) Halbleitervorrichtung der Bauart mit dielektrischer Isolierung
DE102010042971B4 (de) Transistorbauelement mit einer Feldelektrode
EP1421612B1 (de) LDMOS-Transistor und dessen Herstellungsverfahren
DE102005041838B3 (de) Halbleiterbauelement mit platzsparendem Randabschluss und Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauelements
DE102004046697A1 (de) Hochspannungsfestes Halbleiterbauelement mit vertikal leitenden Halbleiterkörperbereichen und einer Grabenstruktur sowie Verfahren zur Herstellung desselben
DE102010030179B4 (de) Halbleiterbauelement mit einer amorphen Kanalsteuerschicht
EP0888639A1 (de) Durch feldeffekt steuerbares halbleiterbauelement
DE102009002813B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Transistorbauelements mit einer Feldplatte
DE102007004323A1 (de) Bauelementanordnung mit einem eine Feldelektrode aufweisenden MOS-Transistor
WO2006015822A2 (de) Hochvolt-nmos-transistor und herstellungsverfahren
DE102004041198B4 (de) Laterales Halbleiterbauelement mit einer Feldelektrode und einer Entladestruktur
DE102007004320A1 (de) Halbleiterbauelement mit vertikalen Strukturen von hohem Aspektverhältnis und Verfahren zur Herstellung einer kapazitiven Struktur in einem Halbleiterkörper
DE102005039331A1 (de) Halbleiterbauelement mit niedrigem Einschaltwiderstand
DE102006009942B4 (de) Laterales Halbleiterbauelement mit niedrigem Einschaltwiderstand
DE102009029643A1 (de) MOS-Transistor mit erhöhter Gate-Drain-Kapazität
DE102005048447B4 (de) Halbleiterleistungsbauelement mit Ladungskompensationsstruktur und Verfahren zur Herstellung desselben
DE102005035153A1 (de) Halbleiterbauelement mit hoher Durchbruchsspannung und niedrigem Durchlasswiderstand
DE102015109538B3 (de) Transistor mit verbessertem Lawinendurchbruchsverhalten und Verfahren zur Herstellung
DE102005043916B3 (de) Leistungshalbleiterbauelement mit einer Feldelektrode und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102005003127B3 (de) Laterales Halbleiterbauelement mit hoher Spannungsfestigkeit und Verfahren zur Herstellung desselben

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8180 Miscellaneous part 1

Free format text: FOLGENDE DRUCKSCHRIFTEN WURDEN BERICHTIGT: US 447 54 310 IN 47 54 310 UND DIE EP 00 73 123 IN EP 10 73 123.

R018 Grant decision by examination section/examining division
R130 Divisional application to

Ref document number: 102006062936

Country of ref document: DE

Effective date: 20111104

R082 Change of representative
R020 Patent grant now final

Effective date: 20120510

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee