DE102007044209A1 - Compensation element e.g. planar transistor, has compensation zones arranged in direction transverse to current flow direction offset to zones in adjacent section in current flow direction - Google Patents

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Abstract

The element has a compensation structure (3) arranged in a conductive-type drift zone (11) and comprising two compensation structure sections arranged in a current flow direction of the element. Each section has multiple compensation zones (31A, 31B, 31C, 32, 33) arranged at a distance from each other in a direction transverse to the current flow direction. The zones are attachable to the zones in the adjacent section. The zones are arranged in a direction transverse to the current flow direction offset to the zones in adjacent section in the current flow direction.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kompensationsbauelement.The The present invention relates to a compensation component.

Als Kompensationsbauelemente werden Leistungshalbleiterbauelemente bezeichnet, die eine Driftzone und in der Driftzone angeordnete Kompensationszonen aufweisen, die komplementär zu der Driftzone dotiert ist. Solche Kompensationsbauelemente sind beispielsweise beschrieben in den Veröffentlichungen US 4,754,310 (Coe), US 5,216,275 A1 (Chen), US 5,438,215 oder DE 43 09 764 C2 (Tihanyi). Die Kompensationszonen kompensieren bei sperrendem Bauelement wenigstens einen Teil der in Driftzone vorhandenen Dotierstoffladung. Sie ermöglichen es, den Einschaltwiderstand eines Leistungshalbleiterbauelements bei einer gegebenen Sperrfähigkeit zu reduzieren, indem die Driftzone höher dotiert werden kann als bei Bauelementen ohne Kompensationszone, oder sie führen bei einer gegebenen Dotierungskonzentration und gegebenen Abmessungen der Driftzone zu einer erhöhten Spannungsfestigkeit des Bauelements.As compensation components power semiconductor components are referred to, which have a drift zone and arranged in the drift zone compensation zones, which is doped complementary to the drift zone. Such Kompensationsbauelemente are described for example in the publications US 4,754,310 (Coe) US 5,216,275 A1 (Chen) US 5,438,215 or DE 43 09 764 C2 (Tihanyi). The compensation zones compensate for blocking component at least a portion of the dopant charge present in the drift zone. They make it possible to reduce the on-resistance of a power semiconductor device for a given blocking capability by making the drift zone more highly doped than devices without compensation zone or, for a given doping concentration and given dimensions of the drift zone, increase the device's withstand voltage.

Bei Kompensationsbauelementen, die als MOS-Transistoren realisiert sind, ist es bekannt, die Kompensationszonen an die Bodyzone anzuschließen, die wiederum mit der Sourcezone kurzgeschlossen ist. Bei sperrendem Bauelement werden aus den Kompensationszonen bewegliche Ladungsträger abgezogen, die beim Wiedereinschalten des Bauelements wieder zugeführt werden müssen. EMV-Probleme durch eine von Zuleitungen zu dem Bauelement ausgehende elektromagnetische Störstrahlung können dabei sowohl beim Abschalten auftreten, wenn die Ladung zu schnell aus den Kompensationszonen fließt und das Bauelement zu schnell sperrt, als auch beim Wiedereinschalten, wenn die Ladung zu schnell zugeführt wird und das Bauelement damit schnell wieder einschaltet.at Compensation components, which are realized as MOS transistors, it is known to connect the compensation zones to the body zone, which in turn is shorted to the source zone. When blocking Component become from the compensation zones movable charge carriers withdrawn, which fed again when the device is switched on again Need to become. EMC problems due to one of supply lines to the component outgoing electromagnetic interference can both occur when switching off when the charge is too fast from the compensation zones flows and the device to locks quickly, as well as when switching on again when the charge is too is supplied quickly and the device so fast turns back on.

Zur Verlangsamung des Schaltverhaltens könnte ein Gateanschluss des MOS-Transistors über einen Vorwiderstand angesteuert werden, was allerdings die Schaltverluste erhöht. Die zuvor genannten Probleme könnten weiterhin durch eine Reduzierung der Speicherladung reduziert werden. Hierzu könnte die Ladungsträgerlebensdauer in der Driftzone abgesenkt werden, was allerdings wieder zu anderen Problemen führen kann.to Slowing the switching behavior could be a gate connection of the MOS transistor driven via a series resistor which, however, increases the switching losses. The before These problems could continue to be reduced by reducing Storage charge can be reduced. This could be the charge carrier lifetime be lowered in the drift zone, but again to others Can cause problems.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kompensationsbauelement mit einem verbesserten, sanfteren Schaltverhalten zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird durch ein Bauelement gemäß Anspruch 1 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.task The present invention is to provide a Kompensationsbauelement with an improved, smoother switching behavior available to deliver. This object is achieved by a component according to claim 1 solved. Embodiments and developments of the invention are the subject of dependent claims.

Ein Kompensationsbauelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst einen Halbleiterkörper, eine in dem Halbleiterkörper angeordnete Driftzone eines ersten Leitungstyps und eine in der Driftzone angeordnete Kompensationsstruktur mit wenigstens zwei Kompensationsstrukturabschnitten, die in einer Stromflussrichtung des Bauelements aufeinanderfolgend angeordnet sind und die jeweils eine Anzahl von Kompensationszonen aufweisen, die in wenigstens einer Richtung quer zu der Stromflussrichtung beabstandet zueinander angeordnet sind. Die Kompensationszonen eines Kompensationsstrukturabschnitts schließen sich dabei an wenigstens einige der Kompensationszonen eines in der Stromflussrichtung benachbarten Kompensationsstrukturabschnitts an, und die Kompensationszonen eines Kompensationsstrukturabschnitts sind in einer Richtung quer zu der Stromflussrichtung versetzt zu den Kompensationszonen eines in der Stromflussrichtung benachbarten Kompensationsstrukturabschnitts angeordnet.One Compensation component according to an embodiment The invention comprises a semiconductor body, one in the Semiconductor body arranged drift zone of a first conductivity type and a compensation structure arranged in the drift zone at least two compensation structure sections, in a current flow direction the component are arranged successively and each have a number of compensation zones, which in at least a direction transverse to the current flow direction spaced from each other are arranged. The compensation zones of a compensation structure section close to at least some of the compensation zones a compensation structure portion adjacent in the current flow direction and the compensation zones of a compensation structure section are offset in a direction transverse to the direction of current flow the compensation zones of a neighboring in the current flow direction Compensation structure section arranged.

Aus dieser versetzten Anordnung der Kompensationszonen zueinander benachbarter Kompensationsstrukturabschnitte resultiert ein verlängerter Weg, den die Ladungsträger zumindest einiger der Kompensationszonen beim Ein- und Ausschalten des Bauele ments zurücklegen müssen, woraus ein verlangsamter Ladungsträgerfluss in der Kompensationsstruktur und dadurch ein sanfteres Schaltverhalten resultiert.Out this offset arrangement of the compensation zones adjacent to each other Compensation structure sections results in a lengthened path the charge carriers of at least some of the compensation zones have to cover when switching on and off the compo resulting in a slower charge carrier flow in the compensation structure and thereby a smoother switching behavior results.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Die Figuren dienen zur Erläuterung des Grundprinzips der Erfindung und sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht. In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Bauelementstrukturen mit gleicher Funktion und Bedeutung. Dotierte Halbleitergebiete sind in den Figuren nur schematisch als rechteckförmige Strukturen dargestellt, um das Prinzip darzustellen. In Realität sind die Kanten der dotierten Gebiete herstellungsbedingt eher abgerundet, so dass reale Geometrien der dotierten Halbleitergebiete von Rechtecken mit abgerundeten Ecken bis hin zu zylinderförmigen bzw. ellipsoiden Strukturen reichen können.embodiments The present invention will be described below with reference to FIGS explained in more detail. The figures are for explanation the basic principle of the invention and are not necessarily scale. In the figures, if not otherwise indicated, like reference numerals refer to like component structures with the same function and meaning. Doped semiconductor regions are only schematically in the figures as rectangular Structures presented to illustrate the principle. In reality the edges of the doped regions are rather round due to their production, so that real geometries of the doped semiconductor regions of rectangles with rounded corners up to cylindrical or ellipsoidal structures can reach.

1 zeigt einen Ausschnitt eines als planarer Transistor ausgebildeten Kompensationsbauelements in perspektivischer Ansicht. 1 shows a section of a planar transistor designed as a compensation component in perspective view.

2 zeigt einen Ausschnitt eines als Trenchtransistor ausgebildeten Kompensationsbauelements in perspektivischer Ansicht. 2 shows a section of a trench transistor designed as a compensation component in a perspective view.

3 zeigt einen horizontalen Querschnitt durch einen Halbleiterkörper eines als MOS-Transistor ausgebildeten Kompensationsbauelements mit quadratischen Transistorzellen. 3 shows a horizontal cross section through a semiconductor body of a MOS transistor designed as a compensation component square transistor cells.

4 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer in einer Driftzone angeordneten Kompensationsstruktur anhand eines in perspektivischer Ansicht dargestellten Ausschnitts eines Halbleiterkörpers. 4 1 illustrates an exemplary embodiment of a compensation structure arranged in a drift zone on the basis of a section of a semiconductor body shown in perspective view.

5 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer Kompensationsstruktur mit mehreren Kompensationsstrukturabschnitten, bei der nur einige Kompensationszonen eines Kompensationsstrukturabschnittes an Kompensationszonen eines benachbarten Kompensationsstrukturabschnittes angeschlossen sind. 5 illustrates an embodiment of a compensation structure having a plurality of compensation structure sections, in which only a few compensation zones of a compensation structure section are connected to compensation zones of an adjacent compensation structure section.

6 veranschaulicht eine Kompensationsstruktur mit streifenförmigen Kompensationszonen in Draufsicht. 6 illustrates a compensation structure with strip-shaped compensation zones in plan view.

7 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Kompensationsstruktur mit streifenförmigen Kompensationszonen, bei denen Kompensationszonen eines Kompensationsstrukturabschnittes im Bereich von Kontaktzonen einen reduzierten Querschnitt aufweisen. 7 shows an embodiment of a compensation structure with strip-shaped compensation zones, in which compensation zones of a compensation structure section in the region of contact zones have a reduced cross-section.

8 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Kompensationsstruktur mit streifenförmigen Kompensationszonen, bei denen die Kompensationszonen zweier benachbarter Kompensationsstrukturabschnitte einen Winkel kleiner als 90° einschließen. 8th shows an embodiment of a compensation structure with strip-shaped compensation zones, in which the compensation zones of two adjacent Kompensationsstrukturabschnitte an angle smaller than 90 °.

9 veranschaulicht ein Beispiel einer Kompensationsstruktur, bei dem sich Kompensationszonen zweier benachbarter Kompensationsstrukturabschnitte in Stromflussrichtung des Bauelements überlappen. 9 illustrates an example of a compensation structure in which compensation zones of two adjacent compensation structure sections overlap in the current flow direction of the device.

10 zeigt ein Beispiel einer Kompensationsstruktur mit mehreren Kompensationsstrukturabschnitten, die jeweils quaderförmige Kompensationszonen aufweisen. 10 shows an example of a compensation structure having a plurality of compensation structure sections, each having cuboid compensation zones.

11 zeigt ein Beispiel einer Kompensationsstruktur, die Kompensationszonen mit unterschiedlichen Abmessungen in Stromflussrichtung aufweist. 11 shows an example of a compensation structure having compensation zones with different dimensions in the current flow direction.

1 zeigt in perspektivischer Ansicht einen Ausschnitt eines Halbleiterkörpers 100 eines Kompensationsbauelementes gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das dargestellte Bauelement ist als MOS-Transistor realisiert und weist eine Driftzone 11 eines ersten Leitungstyps und eine in der Driftzone 11 angeordnete Kompensationsstruktur 3 mit Kompensationszonen 31, 32, 33 eines zweiten Leitungstyps auf. 1 shows a perspective view of a section of a semiconductor body 100 a compensation component according to an embodiment of the invention. The illustrated device is realized as a MOS transistor and has a drift zone 11 a first conductivity type and one in the drift zone 11 arranged compensation structure 3 with compensation zones 31 . 32 . 33 of a second conductivity type.

Die Driftzone 11 und die Kompensationsstruktur 3 grenzen an eine erste Bauelementzone 12 an, die vom gleichen Leitungstyp wie die Kompensationsstruktur 3 ist und die bei dem in 1 dargestellten MOS-Transistor eine Bodyzone bildet. An einer der Bodyzone 12 gegenüberliegenden Seite der Driftzone 11 schließt sich eine zweite Bauelementzone 14 an, die höher als die Driftzone 11 dotiert ist und die bei einem als MOSFET ausgebildeten MOS-Transistor vom gleichen Leitungstyp wie die Driftzone 11 und die bei einem als IGBT ausgebildeten MOS-Transistor komplementär zu der Driftzone 11 dotiert ist.The drift zone 11 and the compensation structure 3 borders on a first component zone 12 which are of the same conductivity type as the compensation structure 3 is and at the in 1 illustrated MOS transistor forms a bodyzone. At one of the bodyzone 12 opposite side of the drift zone 11 closes a second component zone 14 which is higher than the drift zone 11 is doped and the MOSFET formed in a MOS transistor of the same conductivity type as the drift zone 11 and in a MOS transistor formed as an IGBT, complementary to the drift zone 11 is doped.

Zwischen der zweiten Bauelementzone 14 und der Driftzone 11 kann optional eine weitere Bauelementzone angeordnet sein, welche in 1 nicht dargestellt ist und welche vom gleichen Leitungstyp wie die Driftzone 11 ist. Diese weitere Bauelementzone, die abhängig von den gewünschten Bauelementeigenschaften höher oder niedriger dotiert ist als die Driftzone 11, bildet eine sogenannte Sockelzone oder Feldstoppzone.Between the second component zone 14 and the drift zone 11 Optionally, a further component zone can be arranged, which in 1 not shown and which of the same conductivity type as the drift zone 11 is. This further device zone, which is doped higher or lower depending on the desired device properties than the drift zone 11 , forms a so-called base zone or field stop zone.

Der MOS-Transistor weist außerdem eine Sourcezone 13 des gleichen Leitungstyps wie die Driftzone 11 auf, die üblicherweise höher dotiert ist als die Driftzone 11. Diese Sourcezone 13 ist durch die Bodyzone 12 von der Driftzone 11 getrennt. Zur Steuerung eines leitenden Kanals in der Bodyzone 12 zwischen der Sourcezone 13 und der Driftzone 11 ist eine Gateelektrode 21 vorhanden, die benachbart zu der Bodyzone 12 angeordnet ist und die durch ein Gatedielektrikum 22 dielektrisch gegenüber dem Halbleiterkörper 100 isoliert ist. Diese Gateelektrode 21 ist bei dem MOS-Transistor gemäß 1 als planare Elektrode realisiert, die oberhalb einer Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers angeordnet ist. Die Drift zone 11 erstreckt sich bei diesem Bauelement abschnittsweise bis an die Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers.The MOS transistor also has a source region 13 of the same conductivity type as the drift zone 11 which is usually more highly doped than the drift zone 11 , This source zone 13 is through the bodyzone 12 from the drift zone 11 separated. To control a conductive channel in the body zone 12 between the source zone 13 and the drift zone 11 is a gate electrode 21 present, which is adjacent to the bodyzone 12 is arranged and passed through a gate dielectric 22 dielectric with respect to the semiconductor body 100 is isolated. This gate electrode 21 is in the MOS transistor according to 1 realized as a planar electrode, which is above a front side 101 the semiconductor body is arranged. The drift zone 11 extends in this component in sections to the front 101 of the semiconductor body.

Das in 1 dargestellte Bauelement ist als vertikales Bauelement realisiert. Die Sourcezone 13 und die Drainzone 14 sind hierbei in einer vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers 100 beabstandet zueinander angeordnet. Bei leitend angesteuertem Bauelement wird die Driftzone 11 – zumindest in einem Bereich etwa unterhalb eines leitenden Kanals in der Bodyzone 12 – in vertikaler Richtung von einem Strom durchflossen. Die Stromflussrichtung dieses Bauelements entspricht somit einer vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers 100, also einer senkrecht zu der Vorderseite 101 verlaufenden Richtung.This in 1 shown component is realized as a vertical component. The source zone 13 and the drainage zone 14 are here in a vertical direction of the semiconductor body 100 spaced apart from each other. When the component is turned on, the drift zone becomes 11 At least in an area approximately below a conductive channel in the body zone 12 - Traversed by a stream in the vertical direction. The current flow direction of this device thus corresponds to a vertical direction of the semiconductor body 100 so one perpendicular to the front 101 running direction.

Die in 1 angegebenen Dotierungstypen für die einzelnen Bauelementzonen beziehen sich auf einen n-Kanal-MOSFET bzw. einen n-Kanal-IGBT. Die Bodyzone 12 und die Kompensationsstruktur 3 sind hierbei p-dotiert, wobei bei einem MOSFET die Sourcezone 13, die Driftzone 11 und die Drainzone 14 n-dotiert sind und bei einem IGBT die Sourcezone 13 und die Driftzone 11 n-dotiert sind und die Drainzone 14 p-dotiert ist. Es sei darauf hingewiesen, dass diese Dotierungstypen lediglich als Beispiel zu verstehen sind. Die Erfindung ist selbstverständlich auch auf p-leitende Bauelemente anwendbar. In diesem Fall sind die einzelnen Bauelementzonen komplementär zu den in 1 angegebenen Dotierungstypen zu wählen.In the 1 The doping types specified for the individual component zones relate to an n-channel MOSFET or an n-channel IGBT. The body zone 12 and the compensation structure 3 are here p-doped, wherein in a MOSFET, the source zone 13 , the drift zone 11 and the drainage zone 14 n-doped and in an IGBT the source zone 13 and the drift zone 11 are n-doped and the drain zone 14 p-doped. It should be noted that these doping types are to be understood as examples only. The invention is of course applicable to p-type devices. In this case, the individual component zones are complementary to those in 1 selected doping types to choose.

Die Drainzone 14 bildet bei dem in 1 dargestellten Bauelement eine Rückseite 102 des Halbleiterkörpers. In nicht näher dargestellter Weise könnte das Bauelement auch als sogenannter Drain-Up-Transistor realisiert werden. In diesem Fall ist die Drainzone als vergrabene Halbleiterzone realisiert, die zwischen der Driftzone und einem komplementär zu der Drainzone dotierten Halbleitersubstrat angeordnet ist. Die Drainzone wird bei diesem Bauelement über eine Anschlusszone kontaktiert, die sich in vorgegebenen Bereichen des Halbleiterkörpers von der Vorderseite bis an die Drainzone erstreckt.The drain zone 14 forms at the in 1 shown component a back 102 of the semiconductor body. In a manner not shown, the device could also be realized as a so-called drain-up transistor. In this case, the drain zone is realized as a buried semiconductor zone, which is arranged between the drift zone and a semiconductor substrate doped in a manner complementary to the drain zone. The drain zone is contacted in this component via a connection zone which extends in predetermined regions of the semiconductor body from the front to the drain zone.

Die Sourcezone 13 und die Bodyzone 12 sind bei dem in 1 dargestellten Bauelement in grundsätzlich bekannter Weise kurzgeschlossen. Hierzu erstreckt sich beispielsweise eine Sourceelektrode 23 durch die Sourcezone 13 bis in die Bodyzone 12.The source zone 13 and the bodyzone 12 are at the in 1 shown component shorted in a basically known manner. For this purpose, for example, a source electrode extends 23 through the source zone 13 to the bodyzone 12 ,

Der in 1 dargestellte MOS-Transistor leitet bei Anlegen einer Spannung zwischen der Drainzone 14 bzw. einem Drain-Anschluss D und der Sourcezone 13 bzw. einem Source-Anschluss S und bei Anlegen eines geeigneten Ansteuerpotentials an die Gateelektrode 21. Bei einem n-MOSFET bzw. einem n-IGBT ist die zur leitenden Ansteuerung zwischen Drain und Source anzulegende Spannung eine positive Spannung. Das zur Ausbildung eines Inversionskanals in der Bodyzone 12 erforderliche Ansteuerpotential ist ein gegenüber Sourcepotential positives Potential. Das Bauelement sperrt, wenn kein zur Ausbildung eines Inversionskanals geeignetes Ansteuerpotential an der Gateelektrode 21 anliegt. Bei anliegender Spannung zwischen Drain D und Source S breitet sich in diesem Fall eine Raumladungszone in der Driftzone 11 ausgehend von dem pn-Übergang zwischen der Bodyzone 12 und der Driftzone 11 und ausgehend von den pn-Übergängen zwischen den Kompensationszonen 31–33 der Kompensationsstruktur 3 und der Driftzone 11 aus. Beim Übergang vom leitenden in den sperrenden Zustand fließen Ladungsträger aus der Kompensationsstruktur 3 sowie den an die Driftzone angrenzenden Bereichen der Bodyzone 12 über die Sourceelektrode 23 ab. Diese Ladungsträger sind bei den in 1 dargestellten Dotierungsverhältnissen, also bei einer p-dotierten Kompensationsstruktur 3, Löcher. Gleichzeitig fließt eine betragsmäßig gleiche Ladungsmenge – in dem Beispiel: Elektronen – aus der Driftzone 11 sowie ggf. aus den an die Driftzone 11 angrenzenden Bereichen der Drainzone 14 über die Drainelektrode ab. Über die verbliebenen Dotierungsrümpfe der Kompensationsstruktur 3, der Bodyzone 12 sowie der Driftzone 11 und ggf. der Drainzone 14 wird eine Raumladungszone aufgebaut. Diese Raumladungszone und das im Zusammenhang mit der Raumladungszone stehende elektrische Feld nehmen die zwischen Source S und Drain D am Bauelement anliegende Sperrspannung auf. Wird das Bauelement anschließend wieder leitend angesteuert, so müssen die zuvor aus der Kompensationsstruktur 3 bzw. der Driftzone 11 abgeflossenen Ladungsträger wieder zugeführt werden.The in 1 illustrated MOS transistor conducts upon application of a voltage between the drain zone 14 or a drain terminal D and the source zone 13 or a source terminal S and upon application of a suitable drive potential to the gate electrode 21 , In the case of an n-MOSFET or an n-type IGBT, the voltage to be applied between the drain and the source for the purpose of conductive driving is a positive voltage. The formation of an inversion channel in the body zone 12 required drive potential is a positive potential compared to source potential. The component blocks, if no suitable for forming an inversion channel driving potential at the gate electrode 21 is applied. When the voltage between drain D and source S is applied, a space charge zone in the drift zone spreads in this case 11 starting from the pn junction between the bodyzone 12 and the drift zone 11 and starting from the pn junctions between the compensation zones 31 - 33 the compensation structure 3 and the drift zone 11 out. During the transition from the conducting to the blocking state, charge carriers flow out of the compensation structure 3 and the areas of the body zone adjacent to the drift zone 12 via the source electrode 23 from. These charge carriers are at the in 1 Doping ratios shown, ie in a p-doped compensation structure 3 , Holes. At the same time, an amount of charge of equal magnitude flows - in the example: electrons - out of the drift zone 11 and possibly from the to the drift zone 11 adjacent areas of the drain zone 14 via the drain electrode. About the remaining doping fuselages of the compensation structure 3 , the body zone 12 as well as the drift zone 11 and possibly the drain zone 14 a space charge zone is built up. This space charge zone and the electric field associated with the space charge zone absorb the blocking voltage applied between source S and drain D on the component. If the component is subsequently activated again in a conductive manner, then the components must first be removed from the compensation structure 3 or the drift zone 11 discharged charge carriers are fed back.

Ein sanftes Schaltverhalten des Bauelements sowohl beim Einschalten als auch beim Ausschalten kann dadurch erreicht werden, dass ein Abfließen der Ladungsträger aus der Kompensationsstruktur 3 beim Übergang des Bauelements vom leitenden in den sperrenden Zustand und ein Zufließen dieser Ladungsträger beim Übergang des Bauelements vom sperrenden in den leitenden Zustand "gebremst" wird. Die komplementären Ladungszu- bzw. -abflüsse in die bzw. aus der Driftzone 11 verlaufen entsprechend der jeweiligen Ladungszu- bzw. -abflüsse der Gegenladung der Kompensationsstruktur. Zum "Bremsen" des Ladungsträgerflusses ist vorgesehen, die Kompensationsstruktur 3 so zu realisieren, dass diese mehrere – in dem Beispiel gemäß 1 drei – Kompensationsstrukturabschnitte mit jeweils mehreren Kompensationszonen aufweist. Die Kompensationsstrukturabschnitte sind in Stromflussrichtung des Bauelements, bei dem vertikalen Bauelement gemäß 1 also in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers 100, aufeinanderfolgend angeordnet. Die einzelnen Kompensationszonen eines Kompensationsstrukturabschnitts sind hierbei in einer Richtung quer zur Stromflussrichtung beabstandet zueinander angeordnet. Wenigstens einige der Kompensationszonen eines Kompensationsstrukturabschnittes sind an Kompensationszonen eines unmittelbar benachbarten Kompensationsstrukturabschnitts angeschlossen, und die Kompensationszonen eines Kompensationsstrukturabschnittes sind in der Richtung senkrecht zu der Stromflussrichtung – bei dem Bauelement gemäß 1 also in einer lateralen Richtung des Halbleiterkörpers 100 – versetzt zu den Kompensationszonen eines unmittelbar benachbarten Kompensationsstrukturabschnittes angeordnet.A smooth switching behavior of the device both when switching on and off can be achieved that a flow of the charge carriers from the compensation structure 3 during the transition of the device from the conductive to the blocking state and a flow of these charge carriers during the transition of the device from the blocking to the conductive state is "braked". The complementary charge inflows and outflows into and out of the drift zone 11 run according to the respective charge inflows and outflows of the counter-charge of the compensation structure. To "brake" the charge carrier flow is provided, the compensation structure 3 to realize that these several - in the example according to 1 three - Kompensationsstrukturabschnitte each having a plurality of compensation zones. The compensation structure sections are in the current flow direction of the device, in the vertical device according to 1 ie in the vertical direction of the semiconductor body 100 arranged consecutively. The individual compensation zones of a compensation structure section are in this case arranged at a distance from each other in a direction transverse to the direction of current flow. At least some of the compensation zones of a compensation structure section are connected to compensation zones of an immediately adjacent compensation structure section, and the compensation zones of a compensation structure section are in the direction perpendicular to the current flow direction - in the device according to FIG 1 that is, in a lateral direction of the semiconductor body 100 - Placed offset to the compensation zones of an immediately adjacent Kompensationsstrukturabschnittes.

Die Kompensationszonen 31, 32, 33 der einzelnen Kompensationsstrukturabschnitte sind bei dem Beispiel gemäß 1 streifenförmig mit einer Längserstreckung in lateraler Richtung des Halbleiterkörpers 100 ausgebildet, wobei die Kompensationszonen eines Kompensationsstrukturabschnitts parallel zueinander verlaufen können. Kompensationszonen benachbarter Kompensationsstrukturabschnitte sind hierbei dadurch versetzt zueinander angeordnet, dass die Kompensationszonen benachbarter Kompensationsstrukturabschnitte unter einem Winkel von größer als 0° relativ zueinander angeordnet sind. Dieser Winkel beträgt bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel 90°. Die Kompensationszonen benachbarter Kompensationsstrukturabschnitte sind also rechtwinklig zueinander angeordnet. Zwei benachbarte Kompensationsstrukturabschnitte bilden dabei eine gitterartige Kompensationsstruktur.The compensation zones 31 . 32 . 33 of the individual compensation structure sections are in accordance with the example 1 strip-shaped with a longitudinal extent in the lateral direction of the semiconductor body 100 formed, wherein the compensation zones of a compensation structure section can be parallel to each other. Compensation zones of adjacent Kompensationsstrukturab In this case, sections are offset relative to one another in that the compensation zones of adjacent compensation structure sections are arranged at an angle of greater than 0 ° relative to one another. This angle is at the in 1 illustrated embodiment 90 °. The compensation zones of adjacent compensation structure sections are thus arranged at right angles to one another. Two adjacent compensation structure sections form a grid-like compensation structure.

Durch diese versetzte Anordnung der Kompensationszonen der einzelnen Kompensationsstrukturabschnitte verlängert sich der Weg, den ein Teil der Ladungsträger beim Aufladen und Entladen der Kompensationsstruktur 3 zurücklegen muss, woraus eine Verlängerung der Lade- bzw. Entladedauer der Kompensationsstruktur 3, und somit ein sanfteres Schaltverhalten resultiert. Elektrisch betrachtet erhöht sich durch den längeren Weg der elektrische Widerstand für den Zu- bzw. Abfluss von Ladungsträgern, was zu einem langsameren Umladen der Raumladungskapazitäten und somit zu geringeren Spannungssteilheiten an diesen Kapazitäten, und damit zu dem beschriebenen sanfteren Schaltverhalten führt. Die eingangs beschriebene EMV-Störstrahlung durch zu steile Spannungsflanken wird damit reduziert. Nachstehend erfolgt die Beschreibung der Widerstandserhöhung durch die anschaulichere Beschreibung der Geometrie, also die Erhöhung der Wegstrecken. Die Verlängerung des Weges, den einzelne Ladungsträger aufgrund der versetzten Anordnung der Kompensationszonen zurücklegen müssen, sei bei spielhaft für Ladungsträger erläutert, die in der Kompensationsstruktur 3 in der Kompensationszone 32 eines zweiten Kompensationsstrukturabschnittes, der zwischen einem ersten und einem zweiten Kompensationsstrukturabschnitt angeordnet ist, gespeichert werden. Es sei angenommen, dass dieser Punkt 34 in lateraler Richtung des Halbleiterkörpers 100 versetzt zu Kreuzungspunkten zwischen der Kompensationszone 32 und Kompensationszonen 31A, 31B, 31C des ersten Kompensationsstrukturabschnittes angeordnet ist. Der kürzeste Weg dieser Ladungsträger zu der Bodyzone 12 führt über die Kompensationszonen 31B oder 31C des ersten Kompensationsstrukturabschnittes, die an Kreuzungspunkten zwischen diesen Kompensationszonen 31B, 31C und der Kompensationszone 32 des zweiten Kompensationsstrukturabschnittes an diese Kompensationszone 32 angeschlossen sind. Im Vergleich zu herkömmlichen Bauelementen, bei denen Kompensationszonen in Stromflussrichtung des Bauelementes aufeinanderfolgend und nicht versetzt zueinander angeordnet sind, verlängert sich der Weg, den die Ladungsträger bei dem in 1 gezeigten Beispiel zurücklegen müssen, um eine Wegkomponente d1 bzw. d2, die den Abstand der Position 34 der Ladungsträger zu dem nächsten Kreuzungspunkt bezeichnet.By this staggered arrangement of the compensation zones of the individual compensation structure sections, the path, which is part of the charge carriers during charging and discharging of the compensation structure, is increased 3 has to cover, resulting in an extension of the charging or discharging the compensation structure 3 , and thus a smoother switching behavior results. Seen electrically, the electrical resistance for the inflow and outflow of charge carriers increases as a result of the longer path, which leads to a slower transfer of the space charge capacities and thus to lower voltage gradients at these capacitances, and thus to the gentler switching behavior described. The initially described EMC interference radiation due to steep voltage edges is thus reduced. Below is the description of the increase in resistance by the descriptive description of the geometry, ie the increase in the distances. The extension of the path, the individual charge carriers must cover due to the staggered arrangement of the compensation zones, is explained by way of example for charge carriers that in the compensation structure 3 in the compensation zone 32 a second compensation structure section arranged between a first and a second compensation structure section are stored. It is assumed that this point 34 in the lateral direction of the semiconductor body 100 offset to crossing points between the compensation zone 32 and compensation zones 31A . 31B . 31C of the first compensation structure section is arranged. The shortest path of these charge carriers to the bodyzone 12 leads over the compensation zones 31B or 31C of the first compensation structure section, at points of intersection between these compensation zones 31B . 31C and the compensation zone 32 of the second compensation structure section to this compensation zone 32 are connected. Compared to conventional components, in which compensation zones are arranged in the current flow direction of the component consecutively and not offset from one another, the path lengthens the charge carrier in the in 1 Example shown to a distance component d1 or d2, the distance of the position 34 the carrier is referred to the next crossing point.

Der in 1 dargestellte Transistor ist zellenartig aufgebaut und weist eine Anzahl gleicher Transistorzellen mit jeweils einer Sourcezone 13, einer Bodyzone 12 und einer Gateelektrode 21 auf. Die Sourcezonen einzelner Transistorzellen sind hierbei elektrisch leitend miteinander verbunden, und die Gateelektroden einzelner Transistorzellen sind elektrisch leitend miteinander verbunden, um die einzelnen Transistorzellen parallel zu schalten. Gemeinsam ist allen Transistorzellen in dem dargestellten Beispiel die Driftzone 11 und die sich an die Driftzone 11 anschließende Drainzone 14. Die bei dem Bauelement gemäß 1 dargestellten Transistorzellen sind als sogenannte Streifenzellen realisiert. Die Sourcezone 13, die Bodyzonen 12 und die Gateelektroden 21 der einzelnen Transistorzellen sind hierbei streifenförmig mit einer Längs erstreckung in lateraler Richtung des Halbleiterkörpers 100 ausgebildet. An jede der Bodyzonen 12 der einzelnen Transistorzellen ist hierbei eine Kompensationszone 31A, 31B, 31C des am nächsten zu den Bodyzonen 12 angeordneten ersten Kompensationsstrukturabschnitts angeschlossen.The in 1 The transistor shown has a cell-like structure and has a number of identical transistor cells, each with a source zone 13 , a bodyzone 12 and a gate electrode 21 on. The source zones of individual transistor cells are in this case electrically conductively connected to one another, and the gate electrodes of individual transistor cells are electrically conductively connected to one another in order to switch the individual transistor cells in parallel. Common to all transistor cells in the example shown is the drift zone 11 and attached to the drift zone 11 subsequent drain zone 14 , The in the device according to 1 shown transistor cells are realized as so-called stripe cells. The source zone 13 , the body zones 12 and the gate electrodes 21 The individual transistor cells are in this case strip-shaped with a longitudinal extension in the lateral direction of the semiconductor body 100 educated. To each of the body zones 12 The individual transistor cells here is a compensation zone 31A . 31B . 31C the closest to the body zones 12 arranged first compensation structure section connected.

Die Realisierung der Gateelektrode als planare Gateelektrode mit einzelnen oberhalb der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers angeordneten Gateelektrodenabschnitten 21 ist lediglich als Beispiel zu verstehen. Die Verwendung einer Kompensationsstruktur 3 mit gegeneinander versetzten Kompensationszonen ist im Zusammenhang mit beliebigen Transistorzellstrukturen anwendbar. 2 zeigt in perspektivischer Ansicht einen Ausschnitt eines Halbleiterkörpers 100 eines Trenchtransistors mit einer solchen Kompensationsstruktur 3. Gateelektrodenabschnitte 21 sind bei diesem Bauelement in Gräben angeordnet, die sich ausgehend von der Vorderseite 101 in den Halbleiterkörper hinein erstrecken und die durch die Bodyzone 12 bis in die Driftzone 11 reichen. Entsprechend der planaren Gateelektrodenabschnitte 21 gemäß 1 sind die in dem Graben angeordneten Gateelektrodenabschnitte 21 gemäß 2 beispielsweise ebenfalls als langgestreckte Elektrodenabschnitte ausgebildet.The realization of the gate electrode as a planar gate electrode with individual above the front 101 of the semiconductor body arranged gate electrode sections 21 is to be understood as an example only. The use of a compensation structure 3 with mutually offset compensation zones is applicable in connection with any transistor cell structures. 2 shows a perspective view of a section of a semiconductor body 100 a trench transistor having such a compensation structure 3 , Gate electrode sections 21 are arranged in this element in trenches extending from the front 101 extend into the semiconductor body and through the body zone 12 into the drift zone 11 pass. According to the planar gate electrode sections 21 according to 1 are the gate electrode sections arranged in the trench 21 according to 2 for example, also designed as elongated electrode sections.

3 zeigt einen lateralen Querschnitt durch einen Halbleiterkörper 100 eines MOS-Transistors mit quadratischer Zellengeometrie. Die Bodyzonen 12 sind bei diesem Bauelement in Draufsicht quadratisch und umschließen die ebenfalls quadratischen Sourcezonen 13. Strichpunktiert sind in 3 Gateelektrodenabschnitte 21 dargestellt, die in vertikaler Richtung oberhalb der Bodyzone 12 angeordnet sind. Es sei in diesem Zusammenhang angemerkt, dass eine durchgehende Gateelektrode 21 vorgesehen werden könnte, die lediglich oberhalb der Sourcezonen Kontaktlöcher für die Sourceelektrode 23 aufweist. Gestrichelt dargestellt sind in 3 die unterhalb der Bodyzonen 12 angeordneten Kompensationszonen 31 des ersten Kompensationsstrukturabschnitts, die in dem Beispiel ge mäß 3 entsprechend der Beispiele in den 1 und 2 streifenförmig ausgebildet sind. An eine dieser streifenförmigen Kompensationszonen 31 sind in diesem Fall die Bodyzonen mehrerer Transistorzellen angeschlossen. 3 shows a lateral cross section through a semiconductor body 100 a MOS transistor with square cell geometry. The body zones 12 are square in plan view of this device and enclose the also square source zones 13 , Dashed are in 3 Gate electrode sections 21 shown in vertical direction above the bodyzone 12 are arranged. It should be noted in this context that a continuous gate electrode 21 could be provided, the contact holes for the source electrode only above the source zones 23 having. Dashed lines are shown in 3 the below the body zones 12 arranged compensation zones 31 of the first compensation structure section, which in the example according to 3 according to the examples in the 1 and 2 are formed strip-shaped. To one of these strip-shaped compensation zones 31 In this case, the body zones of several transistor cells are connected.

In nicht näher dargestellter Weise besteht auch die Möglichkeit, die einzelnen Transistorzellen als sechseckige oder beliebige mehreckige Transistorzellen zu realisieren. Die Bodyzonen und Sourcezonen besitzen dann eine sechseckige bzw. beliebig mehreckige Geometrie. Die Transistorzellen sind bei der Bauelementstruktur gemäß 3 in einem quadratischen Raster angeordnet, d. h. die einzelnen Transistorzellen sind jeweils an den Ecken eines gedachten/imaginären Quadrats angeordnet. Dieses Raster ist unabhängig von der Geometrie der Zellen, so dass die Zellen auch in einem hexagonalen oder einem beliebig anderen Raster angeordnet sein könnten. Dies gilt entsprechend für Transistorzellen mit einer anderen Zellengeometrie als einer quadratischen Geometrie. Um eine vollständige Kompensation der in der Driftzone 11 vorhandenen Dotierstoffladung bei sperrendem Bauelement zu erreichen, ist die Kompensationsstruktur beispielsweise so realisiert, dass die in der Kompensationsstruktur 3 vorhandene Netto-Dotierstoffladung der in der Driftzone 11 vorhandenen Netto-Dotierstoffladung entspricht.In a manner not shown, it is also possible to realize the individual transistor cells as hexagonal or any polygonal transistor cells. The body zones and source zones then have a hexagonal or arbitrarily polygonal geometry. The transistor cells are in accordance with the device structure 3 arranged in a square grid, ie the individual transistor cells are each arranged at the corners of an imaginary / imaginary square. This grid is independent of the geometry of the cells, so that the cells could also be arranged in a hexagonal or any other grid. This applies correspondingly to transistor cells with a different cell geometry than a square geometry. To get a complete compensation in the drift zone 11 For example, to achieve the existing dopant charge when the component is blocking, the compensation structure is realized in such a way that the in the compensation structure 3 existing net dopant charge in the drift zone 11 corresponds to the existing net dopant charge.

Die Ladungsträgerbeweglichkeit in einem dotierten Halbleitermaterial ist bekanntlich umso geringer, je höher die Dotierung dieses Halbleitermaterials ist. Zur Erhöhung des Bahnwiderstandes der Kompensationszonen der einzelnen Kompensationsstrukturabschnitte ist daher bei einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, das Volumen der einzelnen Kompensationszonen möglichst gering, und damit deren Dotierungskonzentration unter Berücksichtigung der notwendigen gesamten Kompensationsladung möglichst groß zu wählen. Bezug nehmend auf 4 ist bei einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, ein Aspektverhältnis der einzelnen streifenförmigen Kompensationszonen größer als 2 zu wählen. Das Aspektverhältnis bezeichnet hierbei ein Ver hältnis zwischen einer Höhe und einer Breite der streifenförmigen Kompensationszonen. "Höhe" bezeichnet hierbei die Abmessung der Kompensationszonen in Stromflussrichtung und "Breite" bezeichnet die Abmessungen der Kompensationszonen quer zu einer Längserstreckungsrichtung der streifenförmigen Kompensationszonen. Dieses Aspektverhältnis kann größer als 3 und insbesondere größer als 5 sein. Bei einer gegebenen Dotierstoffladung pro Kompensationszone erhöht sich die Dotierungskonzentration innerhalb der Kompensationszone mit zunehmendem Aspektverhältnis, so dass sich der Bahnwiderstand der einzelnen Kompensationszonen mit zunehmendem Aspektverhältnis erhöht.The charge carrier mobility in a doped semiconductor material is known to be lower the higher the doping of this semiconductor material. In order to increase the track resistance of the compensation zones of the individual compensation structure sections, it is therefore provided in one exemplary embodiment to minimize the volume of the individual compensation zones, and thus to select their doping concentration as large as possible, taking into account the necessary total compensation charge. Referring to 4 is provided in one embodiment, to choose an aspect ratio of the individual strip-shaped compensation zones greater than 2. The aspect ratio refers to a ratio between a height and a width of the strip-shaped compensation zones. "Height" here denotes the dimension of the compensation zones in the current flow direction and "width" denotes the dimensions of the compensation zones transversely to a longitudinal direction of the strip-shaped compensation zones. This aspect ratio can be greater than 3 and in particular greater than 5. For a given dopant charge per compensation zone, the doping concentration within the compensation zone increases with increasing aspect ratio, so that the sheet resistance of the individual compensation zones increases with increasing aspect ratio.

Alternativ oder zusätzlich kann die Trägerbeweglichkeit in den Kompensationszonen reduziert werden, woraus eine Erhöhung des Bahnwiderstandes resultiert. Zur Reduktion der Trägerbeweglichkeit werden beispielsweise zusätzlich zu den Dotierstoffatomen, die zu Kompensationszwecken benötigt werden, weitere Dotierstoffe in die Kompensationszonen 31, 32, 33 eingebracht, und zwar n-Dotierstoffatome und p-Dotierstoffatome in einem wenigstens annähernd gleichen Mengenverhältnis, so dass sich diese weiteren Dotierstoffatome sich hinsichtlich ihrer Dotierwirkung gegenseitig kompensieren. Hierdurch erhöht sich die Gesamtanzahl der Dotierstoffatome in den Kompensationszonen, woraus eine verringerte Ladungsträgerbeweglichkeit resultiert, ohne dass sich jedoch die Nettodotierung der Kompensationszonen erhöht. Alternativ können zur Reduzierung der Ladungsträgerlebensdauer auch beliebige weitere grundsätzlich bekannte Maßnahmen ergriffen werden, wie beispielsweise das Einbringen von Verunreinigungen, die nicht als Akzeptor oder Donator bzw. als Generations- oder Rekombinationszentrum wirken. Ausgenutzt wird dabei, dass auch solche Fremdatome, die keine weitere elektrische Wirkung haben, im Halbleiterkristall ebenfalls eine reduzierte Ladungsträgerbeweglichkeit verursachen.Alternatively or additionally, the carrier mobility in the compensation zones can be reduced, resulting in an increase of the web resistance. To reduce the carrier mobility, for example, in addition to the dopant atoms that are required for compensation purposes, further dopants in the compensation zones 31 . 32 . 33 introduced, namely n-type dopant atoms and p-type dopant atoms in an at least approximately the same ratio, so that these other dopant atoms compensate each other with respect to their doping effect. This increases the total number of dopant atoms in the compensation zones, resulting in a reduced charge carrier mobility, but without increasing the net doping of the compensation zones. Alternatively, any other basically known measures can be taken to reduce the charge carrier lifetime, such as the introduction of impurities that do not act as an acceptor or donor or as a generation or recombination center. It is exploited that even such foreign atoms, which have no further electrical effect, also cause a reduced charge carrier mobility in the semiconductor crystal.

Zur Erhöhung des Bahnwiderstandes ist Bezug nehmend auf 5 bei einem anderen Ausführungsbeispiel vorgesehen, die Kompensationszonen eines Kompensationsstrukturabschnittes nicht an allen Kreuzungspunkten an Kompensationszonen benachbarter Kompensationsstrukturabschnitte anzuschließen. Mit "Kreuzungspunkten" sind nachfolgend solche Bereiche bezeichnet, in denen sich die Kompensationszonen zweier benachbarter Kompensationsstrukturabschnitte überlappen. Bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine streifenförmige Kompensationszone 32 des zweiten Kompensationsstrukturabschnittes an die Kompensationszone 31A, jedoch nicht an die Kompensationszonen 31B, 31C des darüberliegenden ersten Kompensationsstrukturabschnittes angeschlossen. An die Kompensationszone 32 des zweiten Kompensationsstrukturabschnittes sind in entsprechender Weise die Kompensationszonen 33A, 33B, 33C des dritten Kompensationsstrukturabschnittes nicht an allen Kreuzungspunkten angeschlossen. So ist beispielsweise die Kompensationszone 33C jedoch nicht die Kompensationszonen 33A, 33B des dritten Kompensationsstrukturabschnittes an die Kompensationszone 32 angeschlossen. Um ein Entladen jeder der Kompensationszonen zu ermöglichen, ist jede Kompensationszone eines Kompensationsstrukturabschnittes an wenigstens eine Kompensationszone eines in Richtung der Bodyzone benachbarten Kompensationsstrukturabschnittes angeschlossen.To increase the resistance of the web, reference is made to 5 provided in another embodiment, not to connect the compensation zones of a compensation structure section at all crossing points to compensation zones of adjacent Kompensationsstrukturabschnittees. By "crossing points", those areas are referred to below in which the compensation zones of two adjacent compensation structure sections overlap. At the in 5 illustrated embodiment is a strip-shaped compensation zone 32 of the second compensation structure section to the compensation zone 31A but not to the compensation zones 31B . 31C connected to the overlying first compensation structure section. To the compensation zone 32 of the second compensation structure section are correspondingly the compensation zones 33A . 33B . 33C of the third compensation structure section is not connected at all crossing points. For example, the compensation zone 33C but not the compensation zones 33A . 33B of the third compensation structure section to the compensation zone 32 connected. In order to enable discharging of each of the compensation zones, each compensation zone of a compensation structure section is connected to at least one compensation zone of a compensation structure section adjacent to the body zone.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, bei zwei in Stromflussrichtung unmittelbar benachbarten Kreuzungspunkten die die Kreuzungspunkte bildenden Kompensationszonen maximal an einem dieser Kreuzungspunkte aneinander anzuschließen, so wie dies in 5 für die übereinanderliegenden Kreuzungspunkte zwischen der Kompensationszone 31B und der Kompensationszone 32 und zwischen der Kompensationszone 32 und der Kompensationszone 33B sowie für die übereinanderliegenden Kreuzungspunkte zwischen der Kompensationszone 31C und der Kompensationszone 32 und zwischen der Kompensationszone 32 und der Kompensationszone 33C dargestellt ist. Unmittelbar benachbarte Kreuzungspunkte sind dabei Kreuzungspunkte, die zwischen einer Kompensationszone – in dem Beispiel der Kompensationszone 32 – und Kompensationszonen, die sich an gegenüberliegenden Seiten an die eine Kompensationszone 32 anschließen, gebildet sind. Das Verbinden der Kompensationszonen an maximal einem von zwei unmittelbar benachbarten Kreuzungspunkten verlängert den Weg, die Ladungsträger innerhalb der Kompensationsstruktur beim Ein- und Ausschalten des Bauelements zurücklegen müssen. So können beispielsweise Ladungsträger der Kompensationszone 33C, die an die Kompensationszone 32 angeschlossen ist, nicht direkt in den ersten Kompensationsstrukturabschnitt fließen, da die oberhalb der Kompensationszone 33C angeordnete Kompensationszone 31C des ersten Kompensationsstrukturabschnittes nicht an die Kompensationszone 32 des zweiten Kompensationsstrukturabschnittes angeschlossen ist. Ladungsträger aus der Kompensationszone 33C können bei dem in 5 dargestellten Beispiel erst an dem Kontaktpunkt zwischen der Kompensationszone 32 und der Kompensationszone 31A des ersten Kompensationsstrukturabschnittes in diesen ersten Kompensationsstrukturabschnitt fließen, müssen also in der Kompensationszone 32 noch einen Weg in einer Richtung quer zur Stromflussrichtung zurücklegen.In one exemplary embodiment, it is provided that, in the case of two crossing points immediately adjacent in the direction of current flow, the compensation zones forming the crossing points are connected to each other at a maximum at one of these crossing points, as described in US Pat 5 for the superimposed points of intersection between the compensation zone 31B and the compensation zone 32 and between the compensation zone 32 and the compensation zone 33B as well as for the superposed crossing points between the compensation zone 31C and the compensation zone 32 and between the compensation zone 32 and the compensation zone 33C is shown. Immediately adjacent crossing points are crossing points that lie between a compensation zone - in the example of the compensation zone 32 And compensation zones located on opposite sides of the one compensation zone 32 connect, are formed. The joining of the compensation zones at at most one of two immediately adjacent crossing points prolongs the path that charge carriers within the compensation structure have to travel when the component is switched on and off. For example, charge carriers of the compensation zone 33C to the compensation zone 32 is connected, do not flow directly into the first compensation structure section, since those above the compensation zone 33C arranged compensation zone 31C of the first compensation structure section not to the compensation zone 32 the second compensation structure section is connected. Charge carrier from the compensation zone 33C can at the in 5 shown example only at the contact point between the compensation zone 32 and the compensation zone 31A of the first compensation structure section flow into this first compensation structure section, that is, in the compensation zone 32 still a path in a direction transverse to the current flow direction.

6 veranschaulicht ein mögliches Kontaktierungsschema, bei dem bei zwei unmittelbar benachbarten Kreuzungspunkten die Kompensationszonen an maximal einem dieser Kreuzungspunkte aneinander angeschlossen sind. 6 zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine Kompensationsstruktur mit streifenförmigen Kompensationszonen. In durchgezogenen Linien sind dabei die Kompensationszonen des ersten Kompensationsstrukturabschnittes dargestellt. Gestrichelte Linien repräsentieren die Kompensationszonen des zweiten Kompensationsstrukturabschnittes. In einer Richtung senkrecht zu der dargestellten Zeichenebene ist der dritte Kompensationsstrukturabschnitt benachbart zu dem zweiten Kompensationsstrukturabschnitt angeordnet. Die Kompensationszonen dieses dritten Kompensationsstrukturabschnittes können dabei unmittelbar unterhalb der Kompensationszonen des ersten Kompensationsstrukturabschnit tes angeordnet sein und sind in der Darstellung gemäß 6 daher nicht sichtbar. Ein Quadrat repräsentiert in 6 einen Kontakt zwischen einer Kompensationszone des ersten Kompensationsstrukturabschnittes und einer darunterliegenden Kompensationszone des zweiten Kompensationsstrukturabschnittes, während ein Dreieck einen Kontakt zwischen einer Kompensationszone des zweiten Kompensationsstrukturabschnittes und der darunterliegenden Kompensationszone des dritten Kompensationsstrukturabschnittes repräsentiert. Innerhalb des in 6 dargestellten Ausschnitts ist jede der Kompensationszonen des dritten Kompensationsstrukturabschnittes an genau eine Kompensationszone des zweiten Kompensationsstrukturabschnittes angeschlossen, und jede der Kompensationszonen des zweiten Kompensationsstrukturabschnittes ist an genau eine der Kompensationszonen des ersten Kompensationsstrukturabschnittes angeschlossen. 6 illustrates a possible contacting scheme in which at two immediately adjacent crossing points, the compensation zones are connected to each other at a maximum of one of these crossing points. 6 schematically shows a plan view of a compensation structure with strip-shaped compensation zones. The compensation zones of the first compensation structure section are shown in solid lines. Dashed lines represent the compensation zones of the second compensation structure section. In a direction perpendicular to the illustrated drawing plane, the third compensation structure section is arranged adjacent to the second compensation structure section. The compensation zones of this third compensation structure section can be arranged directly below the compensation zones of the first compensation structure section and are shown in the illustration 6 therefore not visible. A square represents in 6 a contact between a compensation zone of the first compensation structure section and an underlying compensation zone of the second compensation structure section, while a triangle represents a contact between a compensation zone of the second compensation structure section and the underlying compensation zone of the third compensation structure section. Within the in 6 1, each of the compensation zones of the third compensation structure section is connected to exactly one compensation zone of the second compensation structure section, and each of the compensation zones of the second compensation structure section is connected to exactly one of the compensation zones of the first compensation structure section.

Zur Erhöhung des Bahnwiderstandes ist bei einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgesehen, den Querschnitt eines Kontaktes zwischen zwei sich in einem Kreuzungsbereich kontaktierenden Kompensationszonen zu reduzieren. Dies kann Bezug nehmend auf 7 beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Kompensationszonen wenigstens eines der benachbarten Kompensationsstrukturabschnitte im Kreuzungsbereich einen verringerten Querschnitt aufweisen, so wie dies in 7 für die Kompensationszone 31 des ersten Kompensationsstrukturabschnittes an einem Kreuzungspunkt 35 dargestellt ist. Zur Reduktion des Kontaktquerschnittes besteht auch die Möglichkeit, wenigstens eine der sich kontaktierenden Kompensationszonen im Bereich des Kreuzungspunktes zu unterbrechen, so wie dies für die Kompensationszone 31 an einem Kreuzungspunkt 36 dargestellt ist. Die Abmessungen der Unterbrechung sind hierbei so gewählt, dass sich die gegenseitig kontaktierenden Kompensationszonen, also die Kompensationszone 31 und die in dem Beispiel darunterliegende Kompensationszone 32B, noch überlappen. Bei einer weiteren Variante, die in 7 an einem Kreuzungspunkt 37 dargestellt ist, sind die Querschnitte bei der sich kontaktierender Kompensationszonen im Bereich des Kreuzungspunktes reduziert. Darüber hinaus können auch beide der sich im Bereich eines Kreuzungspunktes kontaktierenden Kompensationszonen im Bereich des Kreuzungspunktes unterbrochen sein, so wie dies in 7 an einem Kreuzungspunkt 38 dargestellt ist.In order to increase the sheet resistance, it is provided in a further exemplary embodiment to reduce the cross-section of a contact between two compensation zones which make contact in an intersection area. This can be referred to 7 For example, be achieved in that the compensation zones of at least one of the adjacent Kompensationsstrukturabschnitte in the crossing region have a reduced cross-section, as in 7 for the compensation zone 31 of the first compensation structure section at a crossing point 35 is shown. To reduce the contact cross-section, it is also possible to interrupt at least one of the contacting compensation zones in the region of the crossing point, as for the compensation zone 31 at a crossroads 36 is shown. The dimensions of the interruption are chosen so that the mutually contacting compensation zones, so the compensation zone 31 and the compensation zone underlying it in the example 32B , still overlap. In another variant, the in 7 at a crossroads 37 is shown, the cross sections are reduced at the contacting compensation zones in the region of the crossing point. In addition, both of the contacting in the region of a crossing point compensation zones in the region of the crossing point may be interrupted, as in 7 at a crossroads 38 is shown.

Allen Varianten zur Reduktion des Kontaktquerschnittes ist gemeinsam, dass damit die lokale Dotierstoffmenge an Kreuzungspunkten – abweichend von der Dotierstoffmenge in den übrigen Bereichen der Kompensationszonen 31, 32, 33 – einstellbar ist. Damit kann insbesondere auch im Bereich von Kreuzungspunkten der gleiche Kompensationsgrad, d. h. die gleiche Netto-Dotierung, zwischen den Kompensationszonen 31, 32, 33 und der Driftzone 11 eingestellt werden wie in solchen Bereichen der Kompensationszonen 31, 32, 33 die zu den Kreuzungspunkten beabstandet sind. Alternativ kann gerade im Bereich der Kreuzungspunkte ein anderer Kompensationsgrad wie in den übrigen Bereich eingestellt werden, um z. B. hier gezielt eine Spitze des elektrischen Felds im Sperrfall zu erzeugen. Zur Einstellung des Kompensationsgrades kann es auch erforderlich sein, den Kontaktquerschnitt zu erhöhen, wie dies in 7 an einem Kreuzungspunkt 41 dargestellt ist, an dem die Kompensationszone 31 lokal verbreitert ist.All variants for reducing the contact cross section have in common that thus the local dopant amount at crossing points - different from the dopant amount in the remaining areas of the compensation zones 31 . 32 . 33 - is adjustable. Thus, in particular in the region of crossing points of the same Kompensa tion level, ie the same net doping, between the compensation zones 31 . 32 . 33 and the drift zone 11 be set as in such areas of the compensation zones 31 . 32 . 33 which are spaced from the crossing points. Alternatively, just in the area of the crossing points, another degree of compensation can be set as in the rest of the range, for. B. specifically to generate a peak of the electric field in the case of blocking. To adjust the degree of compensation, it may also be necessary to increase the contact cross section, as in 7 at a crossroads 41 is shown, in which the compensation zone 31 is locally widened.

Verschiedene Varianten zur Einstellung des Kontaktquerschnittes sind in 7 gemeinsam dargestellt. Es sei darauf hingewiesen, dass innerhalb eines Bauelementes beliebige Kombinationen dieser einzelnen Varianten realisierbar sind.Different variants for adjusting the contact cross section are in 7 shown together. It should be noted that within a component any combinations of these individual variants can be realized.

Zur Verlängerung des Weges, den die Ladungsträger innerhalb einer Kompensationszone bis zu einem nächsten Kreuzungspunkt zurücklegen müssen, ist Bezug nehmend auf 8 bei einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgesehen, die streifenförmigen Kompensationszonen zweier benachbarter Kompensationsstrukturabschnitte unter einem gegenseitigen Winkel α von kleiner als 90° anzuordnen. Innerhalb der Kompensationszonen eines Kom pensationsstrukturabschnittes – in dem Beispiel innerhalb der Kompensationszonen 32 des zweiten Kompensationsstrukturabschnittes verlängert sich dadurch die Distanz innerhalb einer Kompensationszone 32 zwischen zwei Kreuzungspunkten mit den Kompensationszonen des darüberliegenden ersten Kompensationsstrukturabschnittes. Bei einem gegenseitigen Abstand α zwischen Kompensationszonen 31A, 31B des ersten Kompensationsstrukturabschnittes gilt für einen Abstand c zwischen zwei Kreuzungspunkten innerhalb der Kompensationszone 32 des zweiten Kompensationsstrukturabschnittes:

Figure 00180001
For extending the path that the carriers must travel within a compensation zone to a next crossing point, refer to FIG 8th provided in a further embodiment, to arrange the strip-shaped compensation zones of two adjacent Kompensationsstrukturabschnitte at a mutual angle α of less than 90 °. Within the compensation zones of a compensation structure section - in the example within the compensation zones 32 of the second compensation structure section thereby lengthens the distance within a compensation zone 32 between two crossing points with the compensation zones of the overlying first compensation structure section. At a mutual distance α between compensation zones 31A . 31B of the first compensation structure section is valid for a distance c between two crossing points within the compensation zone 32 of the second compensation structure section:
Figure 00180001

Diese Distanz c vergrößert sich mit kleiner werdendem Winkel α. Dieser Winkel α liegt beispielsweise zwischen 5° und 90°, vorzugsweise zwischen 25° und 90°.These Distance c increases with decreasing Angle α. This angle α is for example between 5 ° and 90 °, preferably between 25 ° and 90 °.

Die in 8 dargestellt Variante mit streifenförmigen Kompensationszonen, die einen Winkel kleiner als 90° einschließen, ist selbstverständlich mit den zuvor anhand der 4 bis 7 erläuterten Varianten kombinierbar. Diese Kombination mit einer oder mehrerer der anhand der 4 bis 7 erläuterten Varianten ist speziell bei sehr kleinen Winkeln α und/oder bei Kompensationszonen, bei denen der gegenseitige Abstand a im Bereich der Breite b liegt, sinnvoll, um den Kompensationsgrad zwischen Kompensationszone 31, 32, 33 und Driftzone 11 im Bereich der Kreuzungen nicht zu stark zu verstimmen.In the 8th shown variant with strip-shaped compensation zones, which include an angle smaller than 90 °, is of course with the previously using the 4 to 7 illustrated variants combined. This combination with one or more of the basis of the 4 to 7 illustrated variants is useful especially at very small angles α and / or compensation zones, in which the mutual distance a is in the range of the width b, to the degree of compensation between the compensation zone 31 . 32 . 33 and drift zone 11 Do not over-tune in the intersections.

Zur weiteren Verlängerung der Wegstrecke, den Ladungsträger zurücklegen müssen, und damit zur weiteren Erhöhung des Bahnwiderstandes können die Kompensationszonen statt der bisher erläuterten geradlinigen streifenförmigen Strukturen in nicht näher dargestellter Weise auch eine schlangen- bzw. mäanderförmige Struktur oder eine spiralförmige Struktur aufweisen. Grundsätzlich eignen sich beliebige Strukturen, die bei gleichem Kompensationsgrad zu einer Verlängerung der Wegstrecke im Vergleich zu den dargestellten geradlinigen Verbindungen zwischen zwei Kontakt- bzw. Kreuzungspunkten führen.to further extension of the route, the charge carrier have to go back, and thus to further increase of the track resistance, the compensation zones may take place the previously explained rectilinear strip-shaped Structures in a manner not shown also a serpentine or meandering structure or a have spiral structure. in principle Any structures that have the same degree of compensation are suitable to an extension of the route compared to the illustrated rectilinear connections between two contact or Lead crossing points.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, die Dotierungskonzentration im Bereich von Kontaktzonen, in denen Kompensationszonen benachbarter Kompensationsstrukturabschnitte aneinander angeschlossen sind, höher zu dotieren, als übrige Bereiche der Kompensationszonen. Dies kann Bezug nehmend auf 9 beispielsweise dadurch erreicht werden, dass sich die Kompensationszonen benachbarter Kompensationsstrukturabschnitte in der Stromflussrichtung des Bauelements überlappen. Die Dotierungskonzentration in diesem Überlappungsbereich entspricht dann der Summe der Dotierungskonzentrationen der beiden sich überlappenden Kompensationszonen. Eine höhere Dotierung führt wegen einer damit einhergehenden niedrigeren Ladungsträgerbeweglichkeit zu einer Erhöhung des Widerstands in der Kompensationsstruktur. Durch die höhere Dotierung kommt es gleichzeitig zu einer stärkeren Ausdiffusion der Kompensationszonen, so dass sie trotz gleicher Prozessierung im Bereich der gewünschten Kontaktzonen etwas stärker zusammendiffundieren, während sie beabstandet von den Kontaktzonen noch separiert bleiben.In a further embodiment, it is provided that the doping concentration in the region of contact zones, in which compensation zones of adjacent compensation structure sections are connected to one another, be doped higher than remaining areas of the compensation zones. This can be referred to 9 For example, be achieved in that the compensation zones of adjacent Kompensationsstrukturabschnitte overlap in the current flow direction of the device. The doping concentration in this overlap region then corresponds to the sum of the doping concentrations of the two overlapping compensation zones. Higher doping leads to an increase in the resistance in the compensation structure due to a concomitant lower charge carrier mobility. At the same time, the higher doping leads to a greater outdiffusion of the compensation zones, so that they diffuse slightly more strongly despite the same processing in the region of the desired contact zones, while they still remain separated from the contact zones at a distance.

10A zeigt einen vertikalen Querschnitt durch eine Driftzone 11 eines Halbleiterkörpers, 10B zeigt einen horizontalen Querschnitt durch diesen Halbleiterkörper für ein Bauelement gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Bei diesem Bauelement besitzen die einzelnen Kompensationszonen beispielsweise eine quaderförmige Geometrie. Diese Kompensationszonen können in nicht näher dargestellter Weise jedoch auch eine beliebige abgerundete bzw. elliptische Form oder Zylinderform besitzen. 10A shows a vertical cross section through a drift zone 11 a semiconductor body, 10B shows a horizontal cross section through this semiconductor body for a device according to another embodiment. In this component, the individual compensation zones, for example, have a cuboid geometry. However, these compensation zones may also have any rounded or elliptical shape or cylindrical shape in a manner not shown.

Bezug nehmend auf 10B sind die Kompensationszonen eines Kompensationsstrukturabschnittes bei diesem Bauelement nach verschiedenen Richtungen quer zur Stromflussrichtung benachbart zu weiteren Kompensationszonen desselben Kompensationsstrukturabschnittes. Das Bezugzeichen 31 bezeichnet in 10 eine Kompensationszone eines ersten Kompensationsstrukturabschnittes, 32 bezeichnet eine Kompensationszone eines zweiten Kompensationsstrukturabschnittes und 33 bezeichnet eine Kompensationszone eines dritten Kompensationsstrukturabschnittes. Die Kompensationszonen zweier Kompensationsstrukturabschnitte sind bei dem Beispiel gemäß 10 ebenfalls in einer Richtung quer zur Stromflussrichtung versetzt zueinander angeordnet. Die Kompensationszonen eines Kompensationsstrukturabschnittes können beispielsweise alle in der gleichen Richtung versetzt zu den Kompensationszonen eines benachbarten Kompensationsstrukturabschnittes angeordnet sein, können jedoch auch in verschiedenen Richtungen quer zur Stromflussrichtung versetzt zu den Kompensationszonen des benachbarten Kompensationsstrukturabschnittes angeordnet sein. Bei dem in 10B dargestellten Ausführungsbeispiel sind fünf Kompensationszonen (gestrichelt dargestellt) des zweiten Kompensationsstrukturabschnittes in einer gemeinsamen Richtung beabstandet zu den Kompensationszonen des ersten Kompensationsstrukturabschnittes angeordnet, während eine weitere Kompensationszone 32' des zweiten Kompensationsstrukturabschnittes in einer von den anderen Richtungen abweichenden Richtung versetzt zu der benachbarten Kompensationszone 31' des ersten Kompensationsstrukturabschnittes angeordnet ist.Referring to 10B the compensation zones of a compensation structure section in this device are in different directions transverse to the current flow direction adjacent to other compensation zones of the same compensation structure section. The reference sign 31 designated in 10 a compensation zone of a first compensation structure section, 32 denotes a compensation zone of a second compensation structure section and 33 denotes a compensation zone of a third compensation structure section. The compensation zones of two compensation structure sections are in accordance with the example 10 also arranged offset in a direction transverse to the direction of current flow offset from one another. The compensation zones of a compensation structure section may, for example, all be arranged in the same direction offset from the compensation zones of an adjacent compensation structure section, but may also be arranged in different directions transversely to the current flow direction offset from the compensation zones of the adjacent compensation structure section. At the in 10B illustrated embodiment, five compensation zones (shown in phantom) of the second Kompensationsstrukturabschnittes in a common direction spaced from the compensation zones of the first Kompensationsstrukturabschnittes arranged, while another compensation zone 32 ' of the second compensation structure section in a direction deviating from the other directions offset from the adjacent compensation zone 31 ' of the first compensation structure section is arranged.

Bei allen zuvor erläuterten Ausführungsbeispielen sollte der Abstand zweier benachbarter Kompensationszonen eines Kompensationsstrukturabschnittes maximal so groß sein, dass die Dotierstoffladung eines zwischen diesen Kompensationszonen angeordneten Abschnitts der Driftzone geringer ist als die doppelte Durchbruchsladung des für die Driftzone und die Kompensationsstruktur verwendeten Halbleitermaterials. Mit anderen Worten: integriert man die Dotierungskonzentration des Driftzonenabschnittes in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche der Kompensationszonen auf, so sollte dieses Integral kleiner sein als das doppelte der Durchbruchsladung.at All previously explained embodiments should be the distance between two adjacent compensation zones of a Compensation structure section be as large as possible that the Dotierstoffladung one arranged between these compensation zones Section of the drift zone is less than twice the breakdown charge of the semiconductor material used for the drift zone and the compensation structure. In other words, if one integrates the doping concentration of the Drift zone section in a direction perpendicular to the surface of the Compensating zones, this integral should be smaller than twice the breakthrough charge.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, beispielsweise jeden zweiten Kompensationsstrukturabschnitt niedriger zu dotieren. Ein niedrig dotierter Kompensationsstrukturabschnitt zwischen zwei höher dotierten Kompensationsstrukturabschnitten dient dann im Wesentlichen zur Verbindung der beiden höher dotierten Kompensationsstrukturabschnitten, wobei der niedriger dotierte Kompensationsstrukturabschnitt nur im geringen Maß zur Kompensation der in der Driftzone 11 vorhandenen Dotierstoffladung beiträgt. In einer weiteren Ausführungsform kann die Dotierstoffladung des diesen Kompensationsstrukturabschnitt umgebenden Abschnitts der Driftzone 11 ebenfalls angepasst, d. h. reduziert sein. Damit kann eine vollständige Kompensation auch in diesem Kompensationsstrukturabschnitt erreicht werden.In a further embodiment it is provided, for example, to dope lower every second compensation structure section. A low-doped compensation structure section between two higher-doped compensation structure sections then essentially serves to connect the two higher-doped compensation structure sections, the lower-doped compensation structure section only to a small extent for compensation in the drift zone 11 contributes to existing dopant charge. In a further embodiment, the dopant charge of the portion of the drift zone surrounding this compensation structure section 11 also adapted, ie reduced. Thus, complete compensation can also be achieved in this compensation structure section.

Die Abmessungen der niedriger dotierten Kompensationsstruktur in der Stromflussrichtung des Bauelements können dann größer gewählt werden, als die Abmessungen der höher dotierten, maßgeblich zur Kompensation beitragenden Kompensationsstrukturabschnitte. 11 zeigt einen Querschnitt durch die Driftzone eines Halbleiterbauelements, bei der Kompensationszonen 32 eines zweiten Kompensationsstrukturabschnittes in Stromflussrichtung größere Abmessungen aufweisen, als Kompensationszonen 31, 33 benachbarter Kompensationsstrukturabschnitte. Die Kompensationszone 32 ist hierbei niedriger dotiert als die Kompensationszonen 31, 33. Im Bereich von Kontaktzonen zwischen dieser niedriger dotierten Kompensationszone 32 und den höher dotierten Kompensationszonen 31, 33 kann bei diesem Beispiel die Dotierungskonzentration der höher dotierten Kompensationszonen 31, 33 reduziert werden. Die Bezugszeichen 39 und 40 in 11 bezeichnen solche niedriger dotierten Bereiche der Kompensationszonen 31, 33 an den Kontaktzonen. Im Bereich der Kontaktzonen 39, 40 kann also die integrale Dotierstoffmenge unter Berücksichtigung der Kompensationszone 32 genauso hoch ausgeführt werden, wie im ungestörten Bereich der Kompensationszonen 31, 33. Alternativ zu einer reduzierten Dotierung der Kompensationszonen im Bereich der Kontakt zonen besteht die Möglichkeit, den Kontaktquerschnitt der höher dotierten Kompensationszonen 31, 33 im Bereich der Kontaktzone zu reduzieren. Die Reduzierung des Kontaktquerschnitts kann beispielsweise anhand der in 7 erläuterten Maßnahmen erreicht werden.The dimensions of the lower-doped compensation structure in the current flow direction of the component can then be selected to be greater than the dimensions of the higher-doped, significantly contributing to the compensation Kompensationsstrukturabschnitte. 11 shows a cross section through the drift zone of a semiconductor device, in the compensation zones 32 a second Kompensationsstrukturabschnittes in the current flow direction have larger dimensions, as compensation zones 31 . 33 adjacent Kompensationsstrukturabschnitte. The compensation zone 32 is here less doped than the compensation zones 31 . 33 , In the area of contact zones between this lower doped compensation zone 32 and the higher-doped compensation zones 31 . 33 may in this example the doping concentration of the higher doped compensation zones 31 . 33 be reduced. The reference numerals 39 and 40 in 11 denote such lower doped areas of the compensation zones 31 . 33 at the contact zones. In the area of contact zones 39 . 40 So can the integral dopant amount taking into account the compensation zone 32 be executed as high as in the undisturbed area of the compensation zones 31 . 33 , As an alternative to a reduced doping of the compensation zones in the region of the contact zones, it is possible, the contact cross section of the higher doped compensation zones 31 . 33 in the area of the contact zone. The reduction of the contact cross-section can, for example, based on the in 7 be achieved.

In nicht näher dargestellter Weise kann der Kompensationsgrad der einzelnen Kompensationsstrukturabschnitte variieren. Der Kompensationsgrad bezeichnet hierbei ein Verhältnis zwischen der Netto-Dotierstoffladung in einem Kompensationsstrukturabschnitt im Vergleich zu der Netto-Dotierstoffladung des den jeweiligen Kompensationsstrukturabschnitt umgebenden Abschnitts der Driftzone. Bei den zuvor erläuterten Bauelementen kann der Kompensationsgrad beispielsweise so variieren, dass ausgehend von der Bodyzone zunächst ein Übergewicht an Ladungsträgern des zweiten Leitungstyps vorliegt (p-lastig), dass für den/die Kompensationsstrukturabschnitte in der Mitte der Driftzone eine ausgeglichene Dotierung vorliegt, und dass mit weiter zunehmendem Abstand zu der Bodyzone ein Übergewicht an Ladungsträgern des ersten Leitungstyps vorliegt (n-lastig).In not shown manner, the degree of compensation the individual compensation structure sections vary. The degree of compensation denotes Here, a ratio between the net Dotierstoffladung in a compensation structure section compared to the net dopant charge of the portion surrounding the respective compensation structure portion the drift zone. In the previously described components can the degree of compensation, for example, vary so that starting From the Bodyzone initially a preponderance of charge carriers of the second conductivity type is present (p-lastig), that for the compensation structure section (s) in the middle of the drift zone a balanced doping is present, and that with increasing Distance to the bodyzone a preponderance of charge carriers of the first conductivity type is present (n-lastig).

Die Herstellung der zuvor erläuterten Kompensationszonen kann anhand grundsätzlich bekannter Verfahren erfolgen. Der die Driftzone 11 beinhaltende Abschnitt des Halbleiterkörpers 100 ist beispielsweise eine Epitaxieschicht, die aus mehreren aufeinander aufgebrachten Einzel-Epitaxieschichten besteht. Jede dieser Einzel-Epitaxieschichten beinhaltet einen der späteren Kompensationsstrukturabschnitte. Die einzelnen Kompensationsstrukturabschnitte können dabei hergestellt werden, indem Dotierstoffatome in eine gerade hergestellte Einzel-Epitaxieschicht unter Verwendung einer Maske implantiert werden, noch bevor auf diese Epitaxieschicht eine weitere Einzel-Epitaxieschicht aufgebracht wird, und indem diese Dotierstoffe anschließend durch einen Temperaturprozess weiter in den Halbleiterkörper eindiffundiert werden. Der Widerstand der einzelnen Kompensationszonen kann dabei über das Maß der implantierten Dotierstoffdosis und/oder der Eindiffusion der Dotierstoffatome in den Halbleiterkörper eingestellt werden. Je stärker/weiter die Dotierstoffatome eindiffundiert werden, um so niedriger ist die Dotierungskonzentration der jeweiligen Kompensationszone bei einer gegebenen Dotierstoffdosis der zuvor implantierten Dotierstoffe. So kann beispielsweise der Bahnwiderstand der zunächst hergestellten Kompensationszonen – bei den Bauelementen gemäß der 1 und 2 sind diese die Kompensationszonen mit dem größten Abstand zur Bodyzone – durch einen insgesamt längeren Temperaturprozess niedriger eingestellt werden, als der der später hergestellten – näher an der Bodyzone 12 – liegenden Kompensationszonen.The preparation of the previously explained compensation zones can be carried out using basically known methods. The drift zone 11 containing portion of the semiconductor body 100 is, for example, an epitaxial layer consisting of several consists of mutually applied single epitaxial layers. Each of these single epitaxial layers includes one of the later compensation structure sections. In this case, the individual compensation structure sections can be produced by implanting dopant atoms into a single epitaxial layer just produced using a mask, before a further single epitaxial layer is applied to this epitaxial layer, and then by further diffusing these dopants into the semiconductor body by a temperature process become. The resistance of the individual compensation zones can be adjusted via the extent of the implanted dopant dose and / or the diffusion of the dopant atoms into the semiconductor body. The more / further the dopant atoms are diffused, the lower the doping concentration of the respective compensation zone for a given dopant dose of the previously implanted dopants. Thus, for example, the track resistance of the initially prepared compensation zones - in the components according to the 1 and 2 these are the compensation zones with the greatest distance to the body zone - set lower by an overall longer temperature process, than that of the later manufactured - closer to the body zone 12 - lying compensation zones.

Die zuvor erläuterte Kompensationsstruktur 3 mit gegeneinander versetzten Kompensationszonen ist nicht nur bei MOS-Transistoren anwendbar, sondern kann beispielsweise auch bei Leistungsdioden verwendet werden. Ausgehend von dem in 1 dargestellten MOS-Transistor erhält man eine solche Leistungsdiode beispielsweise dadurch, dass auf die Herstellung der Sourcezonen und der Gateelektrode verzichtet wird. Die komplementär zu der Driftzone 11 dotierte Halbleiterzone 13, die bei dem MOS-Transistor die Bodyzone bildet, bildet bei einer Diode deren erste Emitterzone bzw. Anodenzone. Die sich an die Driftzone 11 anschließende höher dotierte Halbleiterzone 14 des gleichen Leitungstyps wie die Driftzone 11 bildet bei einer Leistungsdiode eine zweite Emitterzone bzw. deren Kathodenzone.The previously explained compensation structure 3 with staggered compensation zones is not only applicable to MOS transistors, but can also be used for example in power diodes. Starting from the in 1 shown MOS transistor to obtain such a power diode, for example, by dispense with the production of the source zones and the gate electrode. The complementary to the drift zone 11 doped semiconductor zone 13 , which forms the body zone in the MOS transistor, forms at a diode its first emitter zone or anode zone. Adjacent to the drift zone 11 subsequent higher doped semiconductor zone 14 of the same conductivity type as the drift zone 11 forms at a power diode, a second emitter zone or its cathode zone.

Die Verwendung der zuvor erläuterten Kompensationsstruktur ist außerdem nicht auf vertikale Bauelemente beschränkt, sondern kann auch bei lateralen Bauelementen angewendet werden. Eine Stromflussrichtung verläuft bei lateralen Bauelementen in einer lateralen bzw. horizontalen Richtung des Halbleiterkörpers.The Use of the previously explained compensation structure is also not limited to vertical components, but can also be applied to lateral components. A current flow direction is in lateral components in a lateral or horizontal direction of the semiconductor body.

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Claims (36)

Kompensationsbauelement, das aufweist: einen Halbleiterkörper (100), eine in dem Halbleiterkörper angeordnete Driftzone (11) eines ersten Leitungstyps, eine in der Driftzone (11) angeordnete Kompensationsstruktur (3) mit wenigstens zwei Kompensationsstrukturabschnitten, die in einer Stromflussrichtung des Bauelements aufeinanderfolgend angeordnet sind und die jeweils eine Anzahl von Kompensationszonen (31, 32, 33) aufweisen, die in wenigstens einer Richtung quer zu der Stromflussrichtung beabstandet zueinander angeordnet sind, wobei sich die Kompensationszonen eines Kompensationsstrukturabschnitts an wenigstens einige der Kompensationszonen eines in der Stromflussrichtung benachbarten Kompensationsstrukturabschnitts anschließen und wobei die Kompensationszonen eines Kompensationsstrukturabschnitts in einer Richtung quer zu der Stromflussrichtung versetzt zu den Kompensationszonen eines in der Stromflussrichtung benachbarten Kompensationsstrukturabschnitts angeordnet sind.Compensation component, comprising: a semiconductor body ( 100 ), a arranged in the semiconductor body drift zone ( 11 ) of a first conductivity type, one in the drift zone ( 11 ) arranged compensation structure ( 3 ) having at least two compensation structure sections sequentially arranged in a current flow direction of the device and each having a number of compensation zones ( 31 . 32 . 33 ) spaced apart in at least one direction transverse to the direction of current flow, the compensation zones of a compensation structure section adjoining at least some of the compensation zones of a compensation structure section adjacent to the current flow direction and wherein the compensation zones of a compensation structure section are offset in a direction transverse to the direction of current flow the compensation zones of a compensation structure section adjacent in the current flow direction are arranged. Kompensationsbauelement nach Anspruch 1, das wenigstens drei Kompensationsstrukturabschnitte aufweist.Compensation component according to claim 1, the at least has three compensation structure sections. Kompensationsbauelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Kompensationszonen streifenförmig, schlangenförmig oder mäanderförmig mit Längserstreckungen in Richtung quer zu der Stromflussrichtung ausgebildet sind, wobei die Kompensationszonen zweier benachbarter Kompensationsstrukturabschnitte un ter einem Winkel größer als 0° relativ zueinander angeordnet sind.Compensation component according to claim 1 or 2, at the compensation zones strip-shaped, serpentine or meandering with longitudinal extensions are formed in the direction transverse to the current flow direction, wherein the compensation zones of two adjacent Kompensationsstrukturabschnitte at an angle greater than 0 ° relative are arranged to each other. Kompensationsbauelement nach Anspruch 3, bei dem die Kompensationszonen zweier benachbarter Kompensationsstrukturabschnitte unter einem Winkel größer als 25° relativ zueinander angeordnet sind.Compensation component according to claim 3, wherein the compensation zones of two adjacent Kompensationsstrukturabschnitte at an angle greater than 25 ° relative are arranged to each other. Kompensationsbauelement nach Anspruch 3, bei dem die Kompensationszonen zweier benachbarter Kompensationsstrukturabschnitte unter einem Winkel von 90° relativ zueinander angeordnet sind.Compensation component according to claim 3, wherein the compensation zones of two adjacent Kompensationsstrukturabschnitte at an angle of 90 ° relative to each other are. Kompensationsbauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem die Kompensationszonen in einer Querschnittsebene, die quer zu der Längserstreckungsrichtung verläuft, einen wenigstens annäherungsweise rechteckförmigen Querschnitt mit einer sich in Stromflussrichtung erstreckenden Höhe und einer sich quer zur Stromflussrichtung erstreckenden Breite aufweist.Compensation component according to one of the claims 3 to 5, in which the compensation zones in a cross-sectional plane, which runs transversely to the longitudinal direction, an at least approximately rectangular Cross-section with a height extending in the direction of current flow and having a width extending transversely to the current flow direction. Kompensationsbauelement nach Anspruch 6, bei dem ein Aspektverhältnis zwischen Höhe und Breite der Kompensationszonen größer als 1 ist.Compensation component according to claim 6, wherein an aspect ratio between height and width the compensation zones is greater than 1. Kompensationsbauelement nach Anspruch 7, bei dem ein Aspektverhältnis zwischen Höhe und Breite der Kompensationszonen größer als 3 oder größer als 5 ist.Compensation component according to claim 7, in which an aspect ratio between height and width the compensation zones greater than 3 or greater than 5 is. Kompensationsbauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 8, bei dem Kreuzungspunkte zwischen den Kompensationszonen zweier benachbarter Kompensationsstrukturabschnitte vorhanden sind und bei dem die Kompensationszonen der zwei benachbarten Kompensationsstrukturabschnitte an wenigstens einigen der Kreuzungspunkte aneinander angeschlossen sind und dort Kontaktzonen bilden.Compensation component according to one of the claims 3 to 8, at the crossing points between the compensation zones two adjacent Kompensationsstrukturabschnitte are present and in which the compensation zones of the two adjacent compensation structure sections connected to each other at least at some of the crossing points and form contact zones there. Kompensationsbauelement nach Anspruch 9, bei dem die Kompensationszonen zweier benachbarter Kompensationsstrukturabschnitte an allen Kreuzungspunkten aneinander angeschlossen sind.Compensation component according to claim 9, in which the compensation zones of two adjacent Kompensationsstrukturabschnitte are connected to each other at all crossing points. Kompensationsbauelement nach Anspruch 9, bei dem die Kompensationszonen der zwei benachbarten Kompensationsstrukturabschnitte nur an einigen der Kreuzungspunkte aneinander angeschlossen sind.Compensation component according to claim 9, in which the compensation zones of the two adjacent compensation structure sections only at some of the crossing points are connected to each other. Kompensationsbauelement nach Anspruch 11, bei dem die Anzahl der Kreuzungspunkte, an denen die Kompensationszonen zweier benachbarter Kompensationsstrukturabschnitte aneinander angeschlossen sind, kleiner oder gleich 50% der Gesamtanzahl an Kreuzungspunkten, die zwischen diesen benachbarten Kompensationsstrukturabschnitten gebildet sind, ist.Compensation component according to claim 11, in which the number of crossing points at which the compensation zones two adjacent Kompensationsstrukturabschnitte connected to each other are less than or equal to 50% of the total number of crossing points, the between these adjacent compensation structure sections are formed. Kompensationsbauelement nach Anspruch 12, bei dem die Anzahl der Kreuzungspunkte, an denen die Kompensationszonen zweier benachbarter Kompensationsstrukturabschnitte aneinander angeschlossen sind, kleiner oder gleich 25% der Gesamtanzahl an Kreuzungspunkten, die zwischen diesen benachbarten Kompensationsstrukturabschnitten gebildet sind, ist.Compensation component according to claim 12, in which the number of crossing points at which the compensation zones two adjacent Kompensationsstrukturabschnitte connected to each other are less than or equal to 25% of the total number of crossings, the between these adjacent compensation structure sections are formed. Kompensationsbauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 13, bei dem die Kompensationszonen von drei aufeinanderfolgenden Kompensationsstrukturabschnitten so angeordnet sind, dass die Kreuzungspunkte zwischen den Kompensationszonen zweier unmittelbar benachbarter Kompensationsstrukturabschnitte in der Stromflussrichtung übereinanderliegend angeordnet sind, wobei Kompensationszonen an maximal einem dieser übereinanderliegenden Kreuzungspunkte aneinander angeschlossen sind.Compensation component according to one of the claims 3 to 13, in which the compensation zones of three consecutive Compensation structure sections are arranged so that the crossing points between the compensation zones of two immediately adjacent ones Compensation structure sections in the current flow direction superimposed are arranged, with compensation zones at a maximum of one of these superimposed Intersection points are connected to each other. Kompensationsbauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 14, bei dem die Kompensationszonen eines Kompensationsstruk turabschnitts wenigstens annähernd parallel zueinander verlaufen.Compensation component according to one of claims 3 to 14, wherein the compensation zones of a Kompensationsstruk turabschnitts little at least approximately parallel to each other. Kompensationsbauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 15, bei dem wenigstens eine der zwei Kompensationszonen, die an einer Kontaktzone aneinandergrenzen zur Reduzierung eines Kontaktquerschnitts eine geringere Breite als in übrigen Bereichen der Kompensationszone aufweist.Compensation component according to one of the claims 3 to 15, wherein at least one of the two compensation zones, the adjoin one another at a contact zone to reduce a contact cross-section a smaller width than in other areas of the compensation zone having. Kompensationsbauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 15, bei dem wenigstens eine der zwei Kompensationszonen, die an einer Kontaktzone aneinandergrenzen zur Reduzierung eines Kontaktquerschnitts eine größere Breite als in übrigen Bereichen der Kompensationszone aufweist.Compensation component according to one of the claims 3 to 15, wherein at least one of the two compensation zones, the adjoin one another at a contact zone to reduce a contact cross-section a larger width than in other areas the compensation zone. Kompensationsbauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 15, bei dem wenigstens eine der zwei Kompensationszonen, die an einer Kontaktzone aneinandergrenzen zur Reduzierung eines Kontaktquerschnitts in Längsrichtung eine Unterbrechung aufweist.Compensation component according to one of the claims 3 to 15, wherein at least one of the two compensation zones, the adjoin one another at a contact zone to reduce a contact cross-section has a break in the longitudinal direction. Kompensationsbauelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Kompensationszonen der einzelnen Kompensationsstrukturabschnitte derart angeordnet sind, dass zu einer Kompensationszone wenigstens drei weitere Kompensationszonen in drei unterschiedlichen Richtungen quer zu der Stromflussrichtung benachbart angeordnet sind.Compensation component according to claim 1 or 2, in which the compensation zones of the individual compensation structure sections are arranged such that at least to a compensation zone three more compensation zones in three different directions are arranged adjacent to the current flow direction adjacent. Kompensationsbauelement nach Anspruch 1 bis 5 oder 9 bis 17, bei dem die Kompensationszonen der einzelnen Kompensationsstrukturabschnitte einen quaderförmigen, einen zylinderförmigen oder einen tonnenförmigen Querschnitt aufweisen.Compensation component according to claim 1 to 5 or 9 to 17, in which the compensation zones of the individual compensation structure sections a cuboid, a cylindrical or have a barrel-shaped cross-section. Kompensationsbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Kontaktzonen, an denen Kompensationszonen eines Kompensationsstrukturabschnitts an Kompensationszonen eines anderen Kompensationsstrukturabschnitts angeschlos sen sind, höher dotiert sind, als übrige Bereiche der Kompensationszonen.Compensation component according to one of the preceding Claims in which the contact zones at which compensation zones a compensation structure section at compensation zones of a other Kompensationsstrukturabschnitts are sen, higher are doped, as remaining areas of the compensation zones. Kompensationsbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Kontaktzonen, an denen Kompensationszonen eines Kompensationsstrukturabschnitts an Kompensationszonen eines anderen Kompensationsstrukturabschnitts angeschlossen sind, niedriger dotiert sind, als übrige Bereiche der Kompensationszonen.Compensation component according to one of the preceding Claims in which the contact zones at which compensation zones a compensation structure section at compensation zones of a other compensation structure section are connected, lower are doped, as remaining areas of the compensation zones. Kompensationsbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem eine insgesamt in der Driftzone (11) vorhandene Netto-Dotierstoffladung des ersten Leitungstyps wenigstens annäherungsweise der in der Kompensationsstruktur vorhandenen Netto-Dotierstoffladung des zweiten Leitungstyps entspricht.Compensation component according to one of the preceding claims, in which a total in the drift zone ( 11 ) is at least approximately equal to the net dopant charge of the second conductivity type present in the compensation structure. Kompensationsbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, das eine erste Bauelementzone (12) des zweiten Leitungstyps aufweist, an die sich die Driftzone (11) und an die sich die Kompensationsstruktur (3) anschließt.Compensation component according to one of the preceding claims, comprising a first component zone ( 12 ) of the second conductivity type to which the drift zone ( 11 ) and to which the compensation structure ( 3 ). Kompensationsbauelement nach Anspruch 24, bei dem eine Dotierstoffkonzentration der Kompensationszonen mit zunehmendem Abstand der Kompensationszonen zu der ersten Bauelementzone (12) abnimmt.Compensation component according to claim 24, wherein a dopant concentration of the compensation zones with increasing distance of the compensation zones to the first component zone (FIG. 12 ) decreases. Kompensationsbauelement nach Anspruch 24, bei dem eine Dotierstoffkonzentration der die Kompensationszonen umgebenden Driftzone mit zunehmendem Abstand der Kompensationszonen zu der ersten Bauelementzone (12) zunimmt.Compensation component according to Claim 24, in which a dopant concentration of the drift zone surrounding the compensation zones increases as the distance of the compensation zones from the first component zone ( 12 ) increases. Kompensationsbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Kompensationsstrukturen abwechselnd höher und niedriger dotiert sind.Compensation component according to one of the preceding Claims in which the compensation structures alternate are doped higher and lower. Kompensationsbauelement nach Anspruch 27, bei dem die Kompensationszonen streifenförmig ausgebildet sind und bei dem ein gegenseitiger Abstand der Kompensationszonen einer niedriger dotierten Kompensationsstruktur größer ist als der Abstand der Kompensationszonen einer höher dotierten Kompensationsstruktur.Compensation component according to claim 27, in which the compensation zones are strip-shaped and in which a mutual distance of the compensation zones of a lower doped compensation structure larger is higher than the distance of the compensation zones doped compensation structure. Kompensationsbauelement nach Anspruch 24, das eine zweite Bauelementzone (14) aufweist, die höher dotiert ist als die Driftzone (11) und die sich an die Driftzone (11) an einer der ersten Bauelementzone (12) gegenüberliegenden Seite anschließt.Compensation component according to Claim 24, comprising a second component zone ( 14 ), which is more highly doped than the drift zone ( 11 ) and attached to the drift zone ( 11 ) at one of the first component zone ( 12 ) opposite side connects. Kompensationsbauelement nach Anspruch 29, das als MOS-Transistor realisiert ist, bei dem die erste Bauelementzone (12) eine Bodyzone und die zweite Bauelementzone (14) eine Drainzone bildet und das weiterhin aufweist: eine Sourcezone (13) des ersten Leitungstyps, die von der Driftzone (11) durch die Bodyzone (12) getrennt ist, eine Gateelektrode (21), die benachbart zu der Bodyzone (12) angeordnet ist und die durch ein Gatedielektrikum (22) gegenüber dem Halbleiterkörper isoliert ist.Compensation component according to Claim 29, which is realized as a MOS transistor, in which the first component zone ( 12 ) a body zone and the second component zone ( 14 ) forms a drain zone and further comprises: a source zone ( 13 ) of the first conductivity type derived from the drift zone ( 11 ) through the body zone ( 12 ), a gate electrode ( 21 ), which are adjacent to the body zone ( 12 ) and through a gate dielectric ( 22 ) is isolated from the semiconductor body. Kompensationsbauelement nach Anspruch 30, das als MOSFET realisiert und bei dem die Drainzone (14) vom ersten Leitungstyp ist.Compensation component according to claim 30, realized as a MOSFET and in which the drain zone ( 14 ) of the first conductivity type. Kompensationsbauelement nach Anspruch 30, das als IGBT realisiert und bei dem die Drainzone (14) vom zweiten Leitungstyp ist.Compensation component according to claim 30, realized as IGBT and in which the drain zone ( 14 ) is of the second conductivity type. Kompensationsbauelement nach Anspruch 29, das als Leistungsdiode realisiert ist, bei der die erste Bauelementzone (12) eine erste Emitterzone und die zweite Bauelementzone (14) eine zweite Emitterzone bildet.Compensation component according to claim 29, which is realized as a power diode, in which the first component zone ( 12 ) a first emitter zone and the second device zone ( 14 ) forms a second emitter zone. Kompensationsbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, das als vertikales Bauelement realisiert ist, bei dem eine Stromflussrichtung einer vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers (100) entspricht.Compensation component according to one of the preceding claims, which is realized as a vertical component, in which a current flow direction of a vertical direction of the semiconductor body ( 100 ) corresponds. Kompensationsbauelement nach Anspruch 27, das als laterales Bauelement realisiert ist, bei dem die Haupt-Stromflussrichtung einer lateralen Richtung des Halbleiterkörpers (100) entspricht.Compensation component according to claim 27, which is realized as a lateral component, in which the main current flow direction of a lateral direction of the semiconductor body ( 100 ) corresponds. Kompensationsbauelement nach Anspruch 1, bei dem die Kompensationszonen spiralförmig ausgebildet sind.Compensation component according to claim 1, wherein the compensation zones are spirally formed.
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