DE19846212C1 - Semiconductor element used as MOSFET or bipolar transistor - Google Patents

Semiconductor element used as MOSFET or bipolar transistor

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Abstract

In the drift region (4) of a semiconductor element (1), there is an additional doping with material whose conductivity complements the conductivity of the doping of the drift region, where the energy level of the additional dopant material settles in the region of the Fermi energy of the drift region (4). Semiconductor element comprises a body (1) with a first doped cathode zone (2) and a second doped anode zone (3). A doped drift region (4) is formed in the cathode zone (2) and the anode zone (3). In the drift region (4) there is an additional doping with material whose conductivity complements the conductivity of the doping of the drift region, where the energy level of the additional dopant material settles in the region of the Fermi energy of the drift region (4).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiter-Bauelement mit hoher Leitfähigkeit und hoher Durchbruchsspannung, wobei das Halbleiter-Bauelement eine Driftregion im Bereich einer Kathodenzone und/oder einer Anodenzone aufweist. Damit ist gemeint, daß sich die Driftregion direkt in der Kathodenzone, in der Anodenzone oder auch in beiden befinden kann. Sie kann jedoch auch zwischen der Kathodenzone und der Anodenzone an­ geordnet sein. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfin­ dung Dioden und Transistoren, speziell solche Bauelemente, die als Leistungshalbleiter-Bauelemente ausgebildet sind. Die Erfindung kann jedoch auch bei anderen Halbleiter- Bauelementen Anwendung finden, die eine Driftregion im Be­ reich einer Kathodenzone und/oder einer Anodenzone aufweisen.The present invention relates to a semiconductor component with high conductivity and high breakdown voltage, whereby the semiconductor component has a drift region in the region of a Has cathode zone and / or an anode zone. So that is meant that the drift region is directly in the cathode zone, can be located in the anode zone or in both. she can however also between the cathode zone and the anode zone be ordered. In particular, the present invention relates to diodes and transistors, especially such components, which are designed as power semiconductor components. The However, the invention can also be used in other semiconductor Components find application that a drift region in the Be have a rich cathode zone and / or an anode zone.

Bei Halbleiterbauelementen ist es in der Regel wünschenswert, daß diese eine hohe Leitfähigkeit aufweisen. Eine hohe Leit­ fähigkeit bedeutet eine hohe Dotierung im Halbleitergebiet oder eine relativ geringe Ausdehnung der leitenden Halblei­ terstrecke. Dies bedeutet aber in der Regel gleichzeitig eine niedrige Durchbruchsspannung. Ein gleichzeitiges Vorhanden­ sein einer hohen Leitfähigkeit sowie einer hohen Durchbruchs­ spannung ist bei den üblichen Bauweisen für Halbleiterbauele­ mente bislang meist nur mit relativ aufwendigen Maßnahmen zu verwirklichen.In the case of semiconductor components, it is generally desirable that they have a high conductivity. A high guideline capability means high doping in the semiconductor field or a relatively small expansion of the conductive semi-lead track range. However, this usually means one at the same time low breakdown voltage. A simultaneous existence its high conductivity and high breakthrough Voltage is the usual design for semiconductor devices hitherto mostly only with relatively complex measures realize.

Im Stand der Technik ist es aus US 4,941,026 bekannt, bei ei­ nen vertikalen MOSFET eine Gate-Elektrode in einem Trench an­ zuordnen, wobei im Sperrfall Ladungen der Driftstreckendotie­ rung durch Ladungen auf dem Gate kompensiert werden. Dadurch wird eine Erhöhung der Driftstreckendotierung möglich, so daß die Leitfähigkeit in der Driftstreckenregion erhöht wird, oh­ ne die Durchbruchsspannung wesentlich zu beeinflussen. Hierzu ist man jedoch zwangsläufig auf die Ausbildung der Gate- Elektrode als Trenchelektrode festgelegt, was eine erhebliche Einschränkung in der Freiheit der baulichen Ausgestaltung be­ deutet und zusätzliche, aufwendige Strukturierungsschritte erfordert.In the prior art it is known from US 4,941,026, at ei vertical MOSFET to a gate electrode in a trench assign, with charges of drift route dots in the event of a blockage tion can be compensated for by charges on the gate. Thereby an increase in drift route doping is possible, so that the conductivity in the drift region is increased, oh ne to significantly influence the breakdown voltage. For this  but one is inevitably on the formation of the gate Electrode set as a trench electrode, which is a significant one Restriction in the freedom of structural design be indicates and additional, complex structuring steps required.

In US 5,216,275 wird beschrieben, daß die Leitungsschicht, die die Sperr- bzw. Durchbruchsspannung trägt, durch eine zu­ sammengesetzte Schicht aus komplementär dotierten Einzelbe­ reichen gebildet wird, die parallel zueinander angeordnet werden. Man erhält damit eine Schicht, die eine Art Bündel aus parallel liegenden p-dotierten und n-dotierten Bereichen darstellt. Im Sperrfall erhält man damit eine weitgehende ge­ genseitige Kompensation der Dotierungsladungen, wodurch eine höhere Dotierung der einzelnen Gebiete zur Erzielung einer höheren Leitfähigkeit möglich wird, ohne die Durchbruchsspan­ nung herabzusetzen. Zur Verwirklichung dieser Lehre ist je­ doch ein komplizierter Aufbau unterschiedlicher Dotierungsab­ folgen erforderlich, der nicht ohne erheblichen Aufwand und hohe Dotierungspräzision zu erzielen ist.No. 5,216,275 describes that the line layer, which carries the reverse or breakdown voltage, by a Composed layer of complementarily doped individual elements rich is formed, which are arranged parallel to each other become. You get a layer that is a kind of bundle from parallel p-doped and n-doped areas represents. In the event of a lock, you get a large ge mutual compensation of the doping charges, whereby a higher funding of the individual areas to achieve a higher conductivity becomes possible without the breakthrough chip to reduce voltage. It is up to the realization of this teaching but a complicated structure of different doping follow required, which is not without considerable effort and high doping precision can be achieved.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, auf einfache Weise ein Halbleiterbauelement bereitzustellen, das eine hohe Durchbruchsspannung kombiniert mit einer hohen Leitfähigkeit aufweist.The object of the present invention is therefore to simple Way to provide a semiconductor device that has a high Breakdown voltage combined with high conductivity having.

In einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird diese Auf­ gabe gelöst für ein Halbleiter-Bauelement, das zumindest aus einem Halbleiterkörper besteht, der ein erstes dotiertes Ge­ biet als Kathodenzone und ein zweites dotiertes Gebiet als Anodenzone aufweist. In diesem Halbleiterkörper befindet sich eine dotierte Driftregion im Bereich der Kathodenzone und/oder der Anodenzone. Erfindungsgemäß wird nun in der Driftregion eine zusätzliche Dotierung mit einem Dotiermate­ rial vorgesehen, dessen Leitfähigkeitstyp zum Leitfähig­ keitstyp der Dotierung der Driftregion komplementär ist. Das Energieniveau des zusätzlichen Dotiermaterials ist dabei im Bereich der Fermienergie der Driftregion angesiedelt.In a first embodiment of the invention, this is based on I solved for a semiconductor device that at least a semiconductor body which has a first doped Ge offers as cathode zone and a second doped area as Has anode zone. Is in this semiconductor body a doped drift region in the area of the cathode zone and / or the anode zone. According to the invention Drift region an additional doping with a dopant rial provided, its conductivity type to the conductive type of doping of the drift region is complementary. The  Energy level of the additional doping material is in the Area of the Fermi energy of the drift region.

Grundidee der Erfindung ist es, in der Raumladungszone der Driftregion eine geringe Nettoladungsdichte zu erzielen, da­ mit diese eine hohe Sperrspannung aufnehmen kann. Dies kann durch eine teilweise oder weitgehende gegenseitige Kompensa­ tion von P- und N-Dotierungen in diesem Bereich erfolgen. Da­ mit kann die Konzentration des Dotiermaterials, und folglich die in jeweils einer Sorte von Dotierung vorhandene Ladung, erheblich über der resultierenden Nettoladung liegen, bei­ spielsweise um einen Faktor 2 bis 10. Für die Wirkung auf die Sperrspannung ist die Lage der Energieniveaus der Dotiermate­ rialien ohne Einfluß.The basic idea of the invention is in the space charge zone Drift region to achieve a low net charge density because with this can absorb a high reverse voltage. This can through a partial or extensive mutual compensation tion of P and N doping in this area. There with the concentration of the dopant, and consequently the charge present in each type of doping, are significantly higher than the resulting net charge for example by a factor of 2 to 10. For the effect on the Reverse voltage is the position of the energy levels of the dopant rialien without influence.

Im Durchlaß- oder Leitungsfall dagegen kann bei geschickter Wahl der Energieniveaus erreicht werden, daß praktisch nur eine Sorte von Dotierstoffatomen ionisiert ist, so daß die für die Leitfähigkeit maßgebliche Ladungsträgerdichte etwa gleich der Dotierstoffkonzentration dieses einen Dotiermate­ rials ist. Das andere Dotiermaterial sollte bei üblichen Be­ triebsbedingungen kaum ionisiert sein, zumindest sollte der Ionisierungsgrad jedoch unter 50% der gesamten Dotierstoffa­ tome liegen. Es kann folglich eine Leitfähigkeit in der Drif­ tregion erzielt werden, die um denjenigen Faktor über der üb­ lichen Leitfähigkeit liegt, um den die Konzentration des Do­ tiermaterials erhöht wurde, im vorliegenden Fall also um ei­ nen Faktor 2 bis 10.In the case of flow or line, on the other hand, with skillful Choice of energy levels that can be achieved practically only a type of dopant atom is ionized so that the the charge carrier density relevant for conductivity, for example equal to the dopant concentration of this one dopant rials is. The other doping material should be in the usual Be drive conditions are hardly ionized, at least the Degree of ionization, however, below 50% of the total dopant tome lie. There may be conductivity in the drif t region can be achieved that by a factor above the usual conductivity lies around which the concentration of the Do animal material was increased, in the present case by egg a factor of 2 to 10.

Die Erfindung erlaubt es damit, Bauelemente mit erheblich niedrigerem Einschaltwiderstand bei gleichbleibender Durch­ bruchspannung zu konstruieren. Es ist dazu jedoch keine zu­ sätzliche Strukturierung des Bauelements notwendig. Da außer­ dem im Leitungsfall nur Ladungsträger eines Ladungstyps vor­ handen sind, können Schaltvorgänge schnell und ohne große Verlustleistung ablaufen. Beim Übergang vom leitenden Zustand in den Sperrzustand können die noch frei beweglichen Ladungs­ träger, beispielsweise Elektronen, einfach die noch freien Energieniveaus, beispielsweise Akzeptorniveaus, besetzen. Le­ diglich die der Nettoladung entsprechende Menge von Ladungs­ trägern, beispielsweise Elektronen, muß noch als Strom aus dem Bauelement abgeführt werden.The invention thus allows components with considerable lower on-resistance with constant throughput to construct breaking stress. However, there is no need to do so Additional structuring of the component is necessary. Because besides only charge carriers of one charge type in the case of a cable switching operations can be carried out quickly and without major Power loss expire. In the transition from the conductive state in the locked state, the cargo can still move freely  carriers, for example electrons, simply the free ones Occupy energy levels, such as acceptor levels. Le only the amount of cargo corresponding to the net load Carriers, such as electrons, must still be out as electricity be removed from the component.

Durch die erfindungsgemäße Idee erhält man somit im Bereich der Driftregion eine zusätzliche Dotierung, die zu der Grund­ dotierung des Halbleiterkörpers im Bereich der Driftregion in diesem Bereich komplementär ist. Es verbleibt eine resultie­ rende Nettodotierung, die vom selben Leitfähigkeitstyp ist, wie die Grunddotierung im Bereich der Driftregion. Eine Ver­ wendung einer komplementären Dotierung in gewissen Bereichen des Halbleiterkörpers ist beispielsweise auch aus US 5,218,220 bekannt. Hier wird jedoch eine komplementäre Dotie­ rung in der Kanalregion vorgeschlagen. Die in dieser Druck­ schrift zur Dotierung verwendeten Materialien entsprechen je­ doch üblichen Dotiermaterialien, wodurch auch ein völlig an­ derer Effekt, nämlich der einer Reduzierung der Einsatzspan­ nung, erzielt wird.With the idea according to the invention one thus obtains in the area the drift region an additional doping that leads to the reason doping of the semiconductor body in the area of the drift region in this area is complementary. A result remains net doping, which is of the same conductivity type, like the basic funding in the area of the drift region. A ver application of complementary doping in certain areas of the semiconductor body is, for example, also from US 5,218,220. However, here's a complementary dotie proposed in the canal region. The ones in this print Font used for doping correspond to each but usual doping materials, which also makes a completely their effect, namely that of reducing the input chip tion is achieved.

Die vorliegende Erfindung besteht jedoch darin, Dotiermate­ rialien für die zusätzliche Dotierung zu verwenden, deren Energieniveaus nicht im üblichen Bereich angesiedelt sind, sondern es werden gerade solche Dotiermaterialien verwendet, deren Energieniveaus in einem sehr unüblichen Bereich, näm­ lich im Bereich der Fermienergie in der Driftregion angesie­ delt sind.However, the present invention consists of dopant rialien to use for the additional doping Energy levels are not in the usual range, but rather doping materials are used, their energy levels in a very unusual range, näm in the field of Fermi energy in the drift region delt are.

Weist der Halbleiterkörper in der Driftregion eine Grunddo­ tierung vom Typ N auf, so befindet sich das Fermienergieni­ veau im Bereich des Leitungsbandes des Halbleiterkörpers. Ei­ ne komplementäre zusätzliche Dotierung in der Driftregion entspricht somit einer Dotierung vom Typ P. Üblicherweise liegen Energieniveaus von Dotiermaterialien vom Typ P im Be­ reich des Valenzbandes, also gerade in einem Bereich der Bandlücke zwischen Valenzband und Leitungsband, der dem Fer­ mienergieniveau entgegengesetzt ist.Has the semiconductor body in the drift region a basic do type N, the Fermienergieni is located level in the area of the conduction band of the semiconductor body. Egg ne complementary additional doping in the drift region corresponds to a type P doping are energy levels of type P dopants in the Be range of the valence band, that is to say in a region of the  Band gap between valence band and conduction band, which the Fer energy level is opposite.

Umgekehrt liegt bei einer Grunddotierung des Halbleiterkör­ pers vom Typ P das Fermienergieniveau in der Nähe des Valenz­ bandes, die Energieniveaus einer komplementären Dotierung vom Typ N dagegen im Bereich des Leitungsbandes.Conversely, there is a basic doping of the semiconductor body type P the level of Fermi energy close to the valence bandes, the energy levels of a complementary doping of Type N, however, in the area of the conduction band.

Die erfindungsgemäße Idee sieht nun vor, daß für den Fall ei­ ner Grunddotierung des Halbleiterkörpers vom Typ N solche Do­ tiermaterialien für die komplementäre Dotierung vom Typ P ge­ wählt werden, die Energieniveaus aufweisen, die ebenfalls im Bereich des Leitungsbandes liegen, zumindest jedoch im Be­ reich zwischen dem Leitungsband und der Mitte zwischen Va­ lenzband und Leitungsband. Weist der Halbleiterkörper dagegen eine Grunddotierung vom Typ P auf, so wird eine zusätzliche komplementäre Donatordotierung in der Driftregion vorgesehen, wobei das Donatorenergieniveau im Bereich des Valenzbandes angesiedelt ist, zumindest jedoch im Bereich zwischen Valenz­ band und der Mitte zwischen Valenzband und Leitungsband.The idea of the invention now provides that for the case ei ner basic doping of the type N semiconductor body animal materials for complementary doping of type P ge are selected that have energy levels that are also in the Area of the conduction band, but at least in the loading rich between the conduction band and the middle between Va bilge band and conduction band. The semiconductor body points against it a basic doping of type P, an additional Complementary donor doping is planned in the drift region, where the donor energy level is in the range of the valence band is located, at least in the area between valence band and the middle between valence band and conduction band.

Die Verhältnisse im Halbleiterkörper richten sich dabei nach den folgenden Grundlagen:The conditions in the semiconductor body depend on this the following basics:

Die Dichte der Elektronen im Leitungsband und der Löcher im Valenzband ist in Boltzmann-Näherung gegeben durch
The density of the electrons in the conduction band and the holes in the valence band is given in a Boltzmann approximation by

bzw.
respectively.

Dabei ist NC(NV) die effektive Zustandsdichte im Leitungs- (Valenz-)Band. EF ist die Fermienergie, EC und EV die Energie der Leitungs- und Valenzbandkante. N C (N V ) is the effective density of states in the conduction (valence) band. E F is the Fermi energy, E C and E V the energy of the conduction and valence band edge.

Die Dichte der neutralen, also mit einem Elektron besetzten Donatoren ist
The density of the neutral donors, that is to say with an electron, is

die der ionisierten Donatoren
that of the ionized donors

Dabei ist ED die Energie und gD der Entartungsfaktor für das Donatorniveau (in der Regel 2). Die entsprechenden Ausdrücke für die neutralen Akzeptoren mit einem Energieniveau EA lau­ ten
E D is the energy and g D is the degeneracy factor for the donor level (usually 2). The corresponding expressions for the neutral acceptors with an energy level E A were

und
and

Der Entartungsfaktor gA für das Akzeptorniveau hat bei den gängigen Dotierstoffen den Wert 4. Im thermischen Gleichge­ wicht ist die Neutralitätsbedingung
The degeneracy factor g A for the acceptor level has the value 4 for the usual dopants. The thermal equilibrium is the neutrality condition

zu erfüllen. Dies ist bei gegebener Dotierung und Temperatur eine Gleichung, aus der die Lage der Fermienergie ermittelt werden kann. Daraus wiederum lassen sich mit den obigen Glei­ chungen die Ladungsträgerdichten und die Besetzung der Dona­ tor- und Akzeptorniveaus berechnen.to fulfill. This is for a given doping and temperature an equation from which the location of the Fermi energy is determined can be. This in turn can be done with the above gli  the carrier densities and the occupation of the Danube Calculate gate and acceptor levels.

Ziel der Erfindung ist es, bei etwa gleicher Donatoren- und Akzeptorendichte im thermischen Gleichgewicht möglichst viele Elektronen ins Leitungsband zu bekommen. Die Elektronendichte soll also etwa gleich der Donatorendichte sein
The aim of the invention is to get as many electrons as possible into the conduction band with approximately the same donor and acceptor density in thermal equilibrium. The electron density should therefore be approximately equal to the donor density

(8)   n = ND.(8) n = N D.

Die Donatoren sollten möglichst vollständig ionisiert sein
The donors should be as fully ionized as possible

und die Akzeptoren sollen nur zu einem kleinen Teil ionisiert sein
and the acceptors are said to be only partially ionized

Aus Gl. (1) und (8) ergibt sich dann
From Eq. (1) and (8) then result

(11)   EF ≈ EC - kT . 1n(NC/ND).(11) E F ≈ E C - kT. 1n (N C / N D ).

Gl. (3) und (9) führen zu
Eq. (3) and (9) lead to

(12)   ED < EF + 3kT
(12) E D <E F + 3kT

und schließlich (6) und (10) zu
and finally (6) and (10) too

(13)   EA < EF + kT.(13) E A <E F + kT.

Da nach Gl. (11) für den interessanten Bereich von Dotierung (NC ≈ 1019/cm3, ND ≈ 1016/cm3 und Temperatur (kT ≈ 1/40 eV) die Fer­ mienergie mindestens 0,15 eV unter der Leitungsbandkante liegt, ist Gl. (12) für die gängigen Donatoren immer erfüllt. Anders sieht das bei den Akzeptoren aus. Nach Gl. (13) werden offenbar recht exotische Akzeptoren benötigt, deren Energie­ niveaus nicht in der Nähe des Valenzbandes, sondern idealer­ weise möglichst nahe am Leitungsband liegen.Since according to Eq. (11) for the interesting range of doping (N C ≈ 10 19 / cm 3 , N D ≈ 10 16 / cm 3 and temperature (kT ≈ 1/40 eV) the holiday energy is at least 0.15 eV below the conduction band edge, Eq. (12) is always fulfilled for the common donors. The situation is different for the acceptors. According to Eq. (13), quite exotic acceptors are apparently required, whose energy levels are ideally not as close to the valence band as possible Conduction band.

Die Wahl der entsprechenden Dotiermaterialien für die zusätz­ liche Dotierung in der Driftregion hängt dabei auch wesent­ lich vom Material des Halbleiterkörpers sowie von seiner Grunddotierung ab. Für einen Halbleiterkörper mit einer Do­ tierung vom Typ N, der aus Silizium besteht, können für die zusätzliche Dotierung in der Driftregion als Akzeptormateria­ lien beispielsweise die Materialien Mg, Ag, Au oder Hg vorge­ sehen werden. So besitzt beispielsweise Mg zwei Akzeptorni­ veaus, die 0,25 eV bzw. 0,11 eV unterhalb der Leitungsband­ kante von Si angeordnet sind. Besteht der Halbleiterkörper dagegen aus GaAs, so kann als zusätzliches Akzeptormaterial Cr verwendet werden.The choice of the appropriate doping materials for the additional doping in the drift region also depends significantly Lich of the material of the semiconductor body and its Basic funding from. For a semiconductor body with a do Type N, which is made of silicon, can be used for additional funding in the drift region as an acceptor material For example, the materials Mg, Ag, Au or Hg are pre-selected will see. For example, Mg has two acceptors veaus that are 0.25 eV or 0.11 eV below the conduction band edge of Si are arranged. Is the semiconductor body however, made of GaAs, can be used as an additional acceptor material Cr are used.

Handelt es sich dagegen um einen Halbleiterkörper mit einer Grunddotierung vom Typ P, und besteht dieser Halbleiterkörper aus Si, so kann als zusätzliches Donatormaterial in der Drif­ tregion beispielsweise Na, Ag, Pt, Au oder Hg verwendet wer­ den. Besteht der Halbleiterkörper dagegen aus Ge, so kann als Donatormaterial beispielsweise Co oder Au vorgesehen werden.In contrast, it is a semiconductor body with a Basic doping of type P, and consists of this semiconductor body made of Si, can be used as an additional donor material in the drif region, for example Na, Ag, Pt, Au or Hg the. If, on the other hand, the semiconductor body consists of Ge, then as Donor material, for example Co or Au, can be provided.

Die Wahl der entsprechenden zusätzlichen Donator- bzw. Akzep­ tordotierungen in der Driftregion hängt dabei noch davon ab, wie stark die Beeinflussung der Leitfähigkeit sowie der Durchbruchsspannung des Halbleiterbauelementes gewünscht ist. Dementsprechend können Dotiermaterialien gewählt werden, de­ ren Energieniveaus sehr nahe an der Fermienergie im Halblei­ terkörper liegen, oder auch solche Materialien, deren Ener­ gieniveaus weiter von der Fermienergie entfernt sind. Sollte beispielsweise nur eine geringe Beeinflussung der Durch­ bruchsspannung gewünscht sein, so können auch Materialien vorgesehen werden, deren Energieniveaus noch weitgehend im üblichen Bereich für Dotiermaterialien liegen, jedoch eher im Bereich der Mitte zwischen Valenzband und Leitungsband ange­ siedelt sind, als im Bereich des Valenzbandes für Akzeptoren bzw. im Bereich des Leitungsbandes für Donatoren, wie übli­ cherweise vorgesehen ist. Die Lage der Energieniveaus für Ak­ zeptoren gemäß der erfindungsgemäßen Idee ist somit grund­ sätzlich nicht auf den Bereich zwischen Leitungsband und der Mitte zwischen Leitungsband und Valenzband beschränkt. Ebenso ist die Lage der Energieniveaus für Donatoren grundsätzlich nicht allein auf den Bereich zwischen Valenzband und der Mit­ te zwischen Leitungsband und Valenzband beschränkt.The choice of the corresponding additional donor or accept goal doping in the drift region still depends on how strongly the influence on the conductivity as well as the Breakdown voltage of the semiconductor device is desired. Accordingly, doping materials can be selected, de energy levels very close to the Fermi energy in the semi-lead body, or such materials, their energies energy levels are further away from the Fermi energy. Should for example only a slight influence on the through breakage voltage may be desired, so can materials are provided, whose energy levels are still largely in the usual range for doping materials, but rather in Area in the middle between valence band and conduction band  are settled as in the range of the valence band for acceptors or in the area of the conduction band for donors, such as übli is usually provided. The location of the energy levels for Ak zeptoren according to the idea of the invention is therefore basic additionally not on the area between the conduction band and the Limited in the middle between conduction band and valence band. As well is basically the location of the energy levels for donors not only on the area between the valence band and the co te between the conduction band and the valence band.

Die erfindungsgemäße Idee kann jedoch auch bei anderen Halb­ leiter-Bauelementen Anwendung finden. In einer weiteren Aus­ führungsform der erfindungsgemäßen Idee wird die eingangs ge­ nannte Aufgabe gelöst für ein Halbleiterbauelement, das eben­ falls einen Halbleiterkörper mit einem ersten dotierten Ge­ biet besitzt, das eine Kathodenzone darstellt, sowie zusätz­ lich eine Anodenzone, die aus einer Metallschicht besteht. In dieser Ausführungsform der Erfindung stellt somit die Grenz­ fläche zwischen Anodenzone und Halbleiterkörper einen Schott­ ky-Kontakt dar. Der Halbleiterkörper weist wiederum eine Driftregion im Bereich der Kathodenzone und/oder der Anoden­ zone auf. Diese Driftregion weist wie auch die erste Ausfüh­ rungsform der Erfindung eine zusätzliche Dotierung mit einem Dotiermaterial auf, dessen Leitfähigkeitstyp komplementär zu dem Leitfähigkeitstyp der Grunddotierung des Halbleiterkör­ pers im Bereich der Driftregion ist. Das Energieniveau des zusätzlichen Dotiermaterials ist wiederum im Bereich der Fer­ mienergie in der Driftregion angesiedelt.However, the idea according to the invention can also apply to other halves conductor components are used. In another out leadership form of the idea according to the invention is the ge mentioned task solved for a semiconductor device that just if a semiconductor body with a first doped Ge possesses, which represents a cathode zone, and additional Lich an anode zone, which consists of a metal layer. In this embodiment of the invention thus places the limits area between the anode zone and the semiconductor body ky contact. The semiconductor body in turn has a Drift region in the area of the cathode zone and / or the anodes zone on. This drift region shows like the first version tion form of the invention an additional doping with Doping material whose conductivity type is complementary to the conductivity type of the basic doping of the semiconductor body pers in the area of the drift region. The energy level of the additional doping material is in turn in the field of fer energy located in the drift region.

Jede der beiden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann dabei sowohl als vertikales als auch als laterales Bau­ element ausgebildet sein. Die Bauelemente können dabei als steuerbare oder auch als nicht steuerbare Bauelemente vorge­ sehen sein. Steuerbare Bauelemente im Sinne der ersten Aus­ führungsform der Erfindung sind beispielsweise Bipolar- Transistoren oder Feldeffekt-Transistoren. Speziell sind hierbei als Bauelemente die Ausführungen als Junction Fet, MOSFETs (beispielsweise auch als Up-Drain-MOSFET), oder auch Insulated-Gate-Bipolartransistoren (IGBT), zu nennen. Für den Fall eines nicht steuerbare Bauelementes im Sinne der ersten Ausführungsform kommen vor allem Dioden in Frage. Als nicht steuerbare Bauelemente im Sinne der zweiten Ausführungsform der Erfindung sind beispielsweise Schottky-Dioden möglich.Each of the two embodiments of the present invention can be used as a vertical as well as a lateral structure element be formed. The components can be used as controllable or pre-controlled as non-controllable components to be seen. Controllable components in the sense of the first off Management forms of the invention are, for example, bipolar Transistors or field effect transistors. Are special the components as junction fet,  MOSFETs (for example also as an up-drain MOSFET), or also Insulated gate bipolar transistors (IGBT). For the Case of a non-controllable component in the sense of the first Embodiment especially diodes come into question. As not controllable components in the sense of the second embodiment Schottky diodes are possible in accordance with the invention.

Spezielle Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Idee werden anhand der Fig. 1 bis 3 sowie der zugehörigen nachfolgen­ den Beschreibung erläutert. Es zeigen:Special embodiments of the idea according to the invention are explained with reference to FIGS. 1 to 3 and the associated following the description. Show it:

Fig. 1 schematische Darstellung eines lateralen MOSFET mit dessen Driftregion Fig. 1 shows a schematic representation of a lateral MOSFET with its drift region

Fig. 2 schematische Darstellung eines vertikalen MOSFET mit dessen Driftregion Fig. 2 shows a schematic representation of a vertical MOSFET with its drift region

Fig. 3 schematische Darstellung einer Schottky-Diode mit de­ ren Driftregion Fig. 3 shows a schematic representation of a Schottky diode with de ren drift region

In dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, das einen la­ teralen MOSFET darstellt, weist der Halbleiterkörper 1 eine Grunddotierung vom Typ P auf. Die Sourceregion 2 und die Drainregion 3 weisen beide eine Dotierung vom Leitfähig­ keitstyp N auf. An die Drainregion 3 schließt sich die Drif­ tregion 4 als schwach N-dotiertes Gebiet an. Sie bildet damit praktisch einen Teil der Drainregion. Zwischen der Sourcere­ gion 2 und der Driftregion 4 liegt das Kanalgebiet 9. In der Driftregion 4 ist neben der Grunddotierung vom Typ N eine zu­ sätzliche Dotierung vom Typ P vorgesehen. Als Dotiermaterial für diese zusätzliche Akzeptordotierung kann hier bevorzugt Mg vorgesehen werden. Als Konzentration des Akzeptormaterials können dabei übliche Konzentrationen im Bereich von 1015 pro cm3 bis 1016 pro cm3 vorgesehen sein.In the first exemplary embodiment according to FIG. 1, which represents a la teral MOSFET, the semiconductor body 1 has a basic doping of type P. The source region 2 and the drain region 3 both have a conductivity type N doping. The drift region 4 adjoins the drain region 3 as a weakly N-doped region. It practically forms part of the drain region. The channel area 9 lies between the source region 2 and the drift region 4 . In addition to the basic N type doping, an additional P type doping is provided in the drift region 4 . Mg can preferably be provided as the doping material for this additional acceptor doping. Usual concentrations in the range from 10 15 per cm 3 to 10 16 per cm 3 can be provided as the concentration of the acceptor material.

Im Falle eines vertikalen MOSFET sind in den Halbleiterkörper 1, in dem sich eine Driftregion 4 bildet, dotierte Basisre­ gionen 10 mit einer Dotierung vom Typ P eingebracht. In diese sind weitere Wannen vom Typ N als Sourcegebiete 2 einge­ bracht. Im vorliegenden Beispiel weist der Halbleiterkörper 1 eine Driftregion 4 mit einer geringen Dotierung vom Typ N so­ wie eine Drainregion mit einer hohen Dotierung vom Typ N auf. Zwischen den Sourceregionen 2 und der Drainregion 3 sind je­ weils Kanalgebiete 9 in den Basisgregionen 10 ausgebildet. Die Driftregion 4 weist damit eine Grunddotierung vom Typ N, wobei nun eine zusätzliche Akzeptordotierung vom Typ P vorge­ sehen wird. Für diese zusätzliche Akzeptordotierung kann wie­ derum bevorzugt Mg verwendet werden. Die Dotierungskonzentra­ tion für das zusätzliche Akzeptormaterial kann, wie auch im vorigen Beispiel, in einem üblichen Bereich gewählt werden.In the case of a vertical MOSFET, doped base regions 10 with a doping of type P are introduced into the semiconductor body 1 , in which a drift region 4 is formed. In this further type N wells are introduced as source regions 2 . In the present example, the semiconductor body 1 has a drift region 4 with a low type N doping as well as a drain region with a high type N doping. Between the source regions 2 and the drain region 3 , channel regions 9 are formed in the base aggregates 10 . The drift region 4 thus has a basic doping of type N, an additional acceptor doping of type P now being provided. Mg can again preferably be used for this additional acceptor doping. The doping concentration for the additional acceptor material can, as in the previous example, be selected in a customary range.

In einem dritten Beispiel ist das Halbleiter-Bauelement als Schottky-Diode ausgebildet. Diese weist eine Metallschicht als Anodenzone 7 auf, die auf einem Halbleiterkörper 5 mit einer Driftregion 8 aufgebracht ist und mit dem Halbleiter­ körper 5 einen Schottky-Kontakt bildet. Die Driftregion 8 weist dabei üblicherweise eine schwache Dotierung vom Typ N auf, an die sich eine Substratregion mit einer hohen N- Dotierung anschließt. Diese Substratregion bildet zusammen mit der auf ihr aufgebrachten Metallisierung die Kathodenzone 6 der Schottky-Diode. Es wird nun im Bereich der Driftregion 8 eine zusätzliche komplementäre Dotierung vom Leitfähig­ keitstyp P vorgesehen. Diese Dotierung kann wiederum bevor­ zugt aus Mg als Akzeptormaterial bestehen.In a third example, the semiconductor component is designed as a Schottky diode. This has a metal layer as the anode zone 7 , which is applied to a semiconductor body 5 with a drift region 8 and forms a Schottky contact with the semiconductor body 5 . The drift region 8 usually has a weak type N doping, which is followed by a substrate region with a high N doping. This substrate region, together with the metallization applied to it, forms the cathode zone 6 of the Schottky diode. An additional complementary doping of the conductivity type P is now provided in the region of the drift region 8 . This doping can in turn consist of Mg as the acceptor material.

Es kann bei allen genannten Bauelementen im Bereich der ge­ samten Driftregion 4, 8 eine zusätzliche komplementäre Dotie­ rung vom Leitfähigkeitstyp P vorgesehen ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, daß nur gewisse Teile der Driftregion 8 eine solche komplementäre Dotierung aufweisen. So kann vorge­ sehen sein, daß z. B. nur bestimmte schlauchartige Verbindun­ gen in der Driftregion mit einer zusätzlichen Dotierung vom Typ P versehen sind. Durch solche zusätzlichen Maßnahmen kann z. B. eine zusätzliche Beeinflussung und Steuerung der Eigen­ schaften der Driftregion in Bezug auf Leitfähigkeit und Sperrspannung erfolgen.An additional complementary doping of the conductivity type P can be provided in the case of all the components mentioned in the region of the entire drift region 4 , 8 . However, it can also be provided that only certain parts of the drift region 8 have such a complementary doping. So it can be seen that z. B. only certain hose-like connections in the drift region are provided with an additional type P doping. Such additional measures can, for. B. an additional influence and control of the properties of the drift region in terms of conductivity and reverse voltage.

Claims (23)

1. Halbleiter-Bauelement, zumindest bestehend aus einem Halb­ leiterkörper (1),
mit einem ersten dotierten Gebiet, das als Kathodenzone (2) ausgebildet ist und
mit einem zweiten dotierten Gebiet, das als Anodenzone (3) ausgebildet ist,
wobei im Halbleiterkörper (1) eine dotierte Driftregion (4) im Bereich der Kathodenzone (2) und/oder der Anodenzone (3) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Driftregion (4) eine zusätzliche Dotierung mit ei­ nem Dotiermaterial vorliegt, dessen Leitfähigkeitstyp zum Leitfähigkeitstyp der Dotierung der Driftregion (4) komple­ mentär ist, wobei das Energieniveau des zusätzlichen Dotier­ materials im Bereich der Fermienergie der Driftregion (4) an­ gesiedelt ist.1. Semiconductor component, at least consisting of a semi-conductor body ( 1 ),
with a first doped region which is designed as a cathode zone ( 2 ) and
with a second doped region, which is designed as an anode zone ( 3 ),
being formed in the semiconductor body (1) a doped drift region (4) in the region of the cathode region (2) and / or the anode zone (3),
characterized by
that in the drift region ( 4 ) there is additional doping with a doping material whose conductivity type is complementary to the conductivity type of the doping of the drift region ( 4 ), the energy level of the additional doping material being in the region of the Fermi energy of the drift region ( 4 ) . 2. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Dotierung lediglich in bestimmten, räum­ lich begrenzten Bereichen der Driftregion (4) vorliegt.2. Semiconductor component according to claim 1, characterized in that the additional doping is only present in certain, spatially limited areas of the drift region ( 4 ). 3. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiter-Bauelement als vertikales Bauelement aus­ gebildet ist.3. Semiconductor component according to claim 1 or 2, characterized, that the semiconductor device as a vertical device is formed. 4. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiter-Bauelement als laterales Bauelement ausge­ bildet ist.4. Semiconductor component according to claim 1 or 2, characterized, that the semiconductor device out as a lateral device forms is. 5. Halbleiter-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiter-Bauelement als steuerbares Bauelement aus­ gebildet ist.5. Semiconductor component according to one of claims 1 to 4, characterized,  that the semiconductor device as a controllable device is formed. 6. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiter-Bauelement als Bipolar-Transistor oder Feldeffekt-Transistor ausgebildet ist.6. The semiconductor component according to claim 5, characterized, that the semiconductor device as a bipolar transistor or Field effect transistor is formed. 7. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiter-Bauelement als Junction-FET, MOSFET, ins­ besondere als Up-Drain-MOSFET, oder Insulated Gate Bipolar- Transistor (IGBT) ausgebildet ist.7. The semiconductor component according to claim 6, characterized, that the semiconductor device as a junction FET, MOSFET, ins special as an up-drain MOSFET, or insulated gate bipolar Transistor (IGBT) is formed. 8. Halbleiter-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiter-Bauelement als nicht-steuerbares Bauele­ ment ausgebildet ist.8. Semiconductor component according to one of claims 1 to 4, characterized, that the semiconductor device as a non-controllable component ment is trained. 9. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiter-Bauelement als Diode ausgebildet ist.9. The semiconductor component according to claim 8, characterized, that the semiconductor component is designed as a diode. 10. Halbleiter-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Driftregion (4) eine Dotierung vom Typ n besitzt, und in der Driftregion (4) eine zusätzliche Akzeptor- Dotierung vom Typ p vorliegt, wobei das Akzeptor- Energieniveau des Akzeptormaterials zwischen dem Leitungsband und der Mitte zwischen Valenzband und Leitungsband angeordnet ist.10. Semiconductor component according to one of claims 1 to 9, characterized in that the drift region ( 4 ) has a doping of type n, and in the drift region ( 4 ) there is an additional acceptor doping of type p, the acceptor Energy level of the acceptor material between the conduction band and the middle between the valence band and conduction band is arranged. 11. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper (1) aus Si besteht und als Akzeptormaterial eines der Materialien Mg, Ag, Au oder Hg Verwendung findet. 11. A semiconductor component according to claim 10, characterized in that the semiconductor body ( 1 ) consists of Si and one of the materials Mg, Ag, Au or Hg is used as the acceptor material. 12. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper (1) aus GaAs besteht und als Akzep­ tormaterial Cr Verwendung findet.12. Semiconductor component according to claim 10, characterized in that the semiconductor body ( 1 ) consists of GaAs and Cr is used as acceptor material. 13. Halbleiter-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Driftregion (4) eine Dotierung vom Typ p besitzt, und in der Driftregion (4) eine zusätzliche Donator-Dotierung vom Typ n vorliegt, wobei das Donator-Energieniveau des Dona­ tormaterials zwischen dem Valenzband und der Mitte zwischen Valenzband und Leitungsband angeordnet ist.13. Semiconductor component according to one of claims 1 to 9, characterized in that the drift region ( 4 ) has a doping of type p, and in the drift region ( 4 ) there is an additional donor doping of type n, the donor Energy level of the donor material is arranged between the valence band and the middle between valence band and conduction band. 14. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper (1) aus Si besteht und als Donator­ material eines der Materialien Na, Ag, Pt, Au oder Hg Verwen­ dung findet.14. Semiconductor component according to claim 13, characterized in that the semiconductor body ( 1 ) consists of Si and one of the materials Na, Ag, Pt, Au or Hg is used as donor material. 15. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper (1) aus Ge besteht und als Donator­ material Co oder Au Verwendung findet.15. Semiconductor component according to claim 13, characterized in that the semiconductor body ( 1 ) consists of Ge and Co or Au is used as donor material. 16. Halbleiter-Bauelement, zumindest bestehend aus einem Halbleiterkörper (5) mit
einem ersten dotierten Gebiet, das als Kathodenzone (6) aus­ gebildet ist sowie
einer Anodenzone (7), die aus einer Metallschicht besteht
wobei die Grenzfläche zwischen Anodenzone (7) und Halbleiter­ körper (5) einen Schottky-Kontakt darstellt, und
im Halbleiterkörper (5) eine Driftregion (8) im Bereich der Kathodenzone (6) und/oder der Anodenzone (7) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Driftregion (8) eine zusätzliche Dotierung mit ei­ nem Dotiermaterial zweiten Leitfähigkeitstyps vorliegt, wobei das Energieniveau des Dotiermaterials im Bereich der Fermie­ nergie des Driftregion (8) angesiedelt ist.16. Semiconductor component comprising at least one semiconductor body ( 5 )
a first doped region which is formed as a cathode zone ( 6 ) and
an anode zone ( 7 ) consisting of a metal layer
wherein the interface between the anode zone ( 7 ) and the semiconductor body ( 5 ) represents a Schottky contact, and
A drift region ( 8 ) is formed in the semiconductor body ( 5 ) in the region of the cathode zone ( 6 ) and / or the anode zone ( 7 ), characterized in that
that in the drift region ( 8 ) there is additional doping with a doping material of the second conductivity type, the energy level of the doping material being located in the region of the Fermie energy of the drift region ( 8 ). 17. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Dotierung lediglich in bestimmten, räum­ lich begrenzten Bereichen der Driftregion (4) vorliegt.17. The semiconductor component according to claim 15, characterized in that the additional doping is only present in certain, spatially limited areas of the drift region ( 4 ). 18. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiter-Bauelement als vertikales Bauelement aus­ gebildet ist.18. Semiconductor component according to claim 15 or 16, characterized, that the semiconductor device as a vertical device is formed. 19. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiter-Bauelement als laterales Bauelement ausge­ bildet ist.19. The semiconductor component according to claim 15 or 16, characterized, that the semiconductor device out as a lateral device forms is. 20. Halbleiter-Bauelement nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Driftregion (8) eine Dotierung vom Typ n besitzt, und in der Leitungsregion (8) eine zusätzliche Akzeptor- Dotierung vom Typ p vorliegt, wobei das Akzeptor- Energieniveau des Akzeptormaterials zwischen dem Leitungsband und der Mitte zwischen Valenzband und Leitungsband angeordnet ist.20. Semiconductor component according to one of claims 15 to 18, characterized in that the drift region ( 8 ) has a doping of type n, and in the line region ( 8 ) there is an additional acceptor doping of type p, the acceptor Energy level of the acceptor material between the conduction band and the middle between the valence band and conduction band is arranged. 21. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper (5) aus Si besteht und als Akzeptormaterial eines der Materialien Mg, Ag, Au oder Hg Verwendung findet.21. A semiconductor component according to claim 19, characterized in that the semiconductor body ( 5 ) consists of Si and one of the materials Mg, Ag, Au or Hg is used as the acceptor material. 22. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper (5) aus GaAs besteht und als Akzep­ tormaterial Cr Verwendung findet. 22. A semiconductor component according to claim 19, characterized in that the semiconductor body ( 5 ) consists of GaAs and Cr is used as acceptor material. 23. Halbleiter-Bauelement nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiter-Bauelement als Schottky-Diode ausgebildet ist.23. Semiconductor component according to one of claims 15 to 21, characterized, that the semiconductor component is designed as a Schottky diode is.
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