DE102006009942A1 - Semiconductor component e.g. power transistor, has drift zone, and drift control zone made of semiconductor material and arranged adjacent to drift zone in body, where accumulation dielectric is arranged between zones - Google Patents

Semiconductor component e.g. power transistor, has drift zone, and drift control zone made of semiconductor material and arranged adjacent to drift zone in body, where accumulation dielectric is arranged between zones Download PDF

Info

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

Links

Classifications

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

Abstract

Component has a semiconductor body and a drift zone (2) having a conductivity type in the body. A drift control zone (3) is made of a semiconductor material and is arranged adjacent to the drift zone in the body. An accumulation dielectric is arranged between the zones. The control zone has a semiconductor section that is doped in such a manner that the section is smoothed in a direction perpendicular to the dielectric. An independent claim is also included for: a power transistor comprising a drift zone and a drift control zone.

Description

Die Erfindung betrifft ein laterales Halbleiterbauelement, insbesondere ein Leistungshalbleiterbauelement, mit niedrigem Einschaltwiderstand.The The invention relates to a lateral semiconductor device, in particular a power semiconductor device, with low on-resistance.

Ein wesentliches Ziel bei der Entwicklung von Leistungshalbleiterbauelementen besteht darin, möglichst hochsperrende Bauelemente zu erhalten, die dennoch einen niedrigen Einschaltwiderstand haben und die gleichzeitig möglichst geringe Schaltverluste aufweisen.One key objective in the development of power semiconductor devices is, as possible to obtain high-barrier components, yet a low Have Einschaltwiderstand and at the same time the lowest possible switching losses exhibit.

Eine Möglichkeit, den Einschaltwiderstand eines Leistungshalbleiterbauelements bei einer gegebenen Sperrfähigkeit zu reduzieren, ist die Verwendung des Kompensationsprinzips, das beispielsweise in US 4,754,310 (Coe), US 5,216,275 A1 (Chen), US 5,438,215 (Tihanyi) oder DE 43 09 764 C2 (Tihanyi) beschrieben ist. Das Kompensationsprinzip besteht darin, in der Driftzone eines Leistungshalbleiterbauelements komplementär zueinander dotierte Halbleiterzonen vorzusehen, die sich im Sperrfall gegenseitig an Ladungsträgern ausräumen. Das Kompensationsprinzip stößt allerdings bei einer zunehmenden Verkleinerung der Strukturbreiten an seine Grenzen, da für ein ordnungsgemäßes Funktionieren eine Mindestbreite der Driftzone in einer Richtung quer zur Stromflussrichtung erforderlich ist.One way to reduce the on-resistance of a power semiconductor device for a given blocking capability is to use the compensation principle described in, for example, US Pat US 4,754,310 (Coe) US 5,216,275 A1 (Chen) US 5,438,215 (Tihanyi) or DE 43 09 764 C2 (Tihanyi) is described. The compensation principle is to provide in the drift zone of a power semiconductor component complementarily doped semiconductor zones, which eliminate each other in the case of blocking on charge carriers. However, the compensation principle encounters an increasing reduction of the structure widths to its limits, since for proper functioning a minimum width of the drift zone in a direction transverse to the direction of current flow is required.

Der Einschaltwiderstand eines Leistungshalbleiterbauelements kann auch dadurch reduziert werden, dass eine höhere Dotierung der Driftzone vorgesehen wird und dass benachbart zu der Driftstrecke des Bauelements eine Feldelektrode angeordnet wird, die bei sperrend angesteuertem Bauelement eine Gegenladung zu der in der Driftzone vorhandenen, aus der Dotierung resultierenden Ladung bereitstellt. Diese Gegenladung kompen siert Ladungsträger der Driftzone, so dass bei einer gegebenen Sperrspannung eine höhere Dotierung der Driftzone, und damit ein niedrigerer Einschaltwiderstand, oder bei einer gegebenen Dotierung eine höhere Sperrspannung möglich ist. Derartige Bauelemente sind beispielsweise in US 4,903,189 (Ngo), US 4,941,026 (Temple), US 6,555,873 B2 (Disney), US 6,717,230 B2 (Kocon), US 6,853,033 B2 (Liang) beschrieben. Problematisch sind hierbei die unter Umständen hohen Spannungen, die bei sperrendem Bauelement über der Isolationsschicht zwischen der Driftzone und der Feldelektrode auftreten können, so dass diese Isolationsschicht entsprechend dick sein muss, um eine ausreichende Spannungsfestigkeit zu besitzen. Dies beeinträchtigt allerdings das Akkumulationsverhalten.The on-resistance of a power semiconductor device can also be reduced by providing a higher doping of the drift zone and adjacent to the drift path of the device a field electrode is arranged, the counter-charge to the present in the drift zone, resulting from the doping charge with blocking driven component provides. This counter charge compen siert carriers of the drift zone, so that at a given reverse voltage, a higher doping of the drift zone, and thus a lower on-resistance, or at a given doping a higher reverse voltage is possible. Such components are for example in US 4,903,189 (Ngo) US 4,941,026 (Temple), US 6,555,873 B2 (Disney) US 6,717,230 B2 (Kocon), US 6,853,033 B2 (Liang) described. The problem here are the high voltages under certain circumstances, which can occur with blocking component on the insulating layer between the drift zone and the field electrode, so that this insulation layer must be correspondingly thick in order to have a sufficient dielectric strength. However, this affects the accumulation behavior.

Die EP 1 073 123 A2 (Yasuhara) beschreibt einen lateralen Leistungs-MOSFET, der mehrere in einer Driftzone des Bauelements angeordnete Hilfselektroden aufweist, die durch ein Dielektrikum gegenüber der Driftzone isoliert sind. Diese Hilfselektroden bestehen aus einem halbisolierenden Polysilizium (SIPOS), einem Widerstandsmaterial, und sind zwischen einen Source- und einen Drainanschluss des Bauelements geschaltet. Die Hilfselektroden bewirken die Ausbildung einer Verarmungszone (depletion layer) in der Driftzone bei sperrend angesteuertem Bauelement.The EP 1 073 123 A2 (Yasuhara) describes a lateral power MOSFET having a plurality of auxiliary electrodes disposed in a drift zone of the device which are isolated from the drift zone by a dielectric. These auxiliary electrodes are made of a semi-insulating polysilicon (SIPOS), a resistance material, and are connected between a source and a drain terminal of the device. The auxiliary electrodes cause the formation of a depletion layer in the drift zone when the component is blocked.

Die GB 2 089 118 A beschreibt einen Leistungs-MOSFET, der eine Widerstandsschicht aufweist, die sich entlang der Driftzone zwischen einer Gateelektrode und einer Drainelektrode erstreckt und die ein elektrisches Feld in der Driftzone mit dem Ziel einer Erhöhung der Spannungsfestigkeit "auf spreizt".The GB 2 089 118 A describes a power MOSFET having a resistive layer extending along the drift zone between a gate electrode and a drain electrode and "spreading" an electric field in the drift zone for the purpose of increasing withstand voltage.

Die US 5,844,272 (Söderbärg) beschreibt einen lateralen Hochfrequenztransistor mit einer in lateraler Richtung eines Halbleiterkörpers verlaufenden Driftzone und mit einer oberhalb des Halbleiterkörpers benachbart zu der Driftzone angeordneten weiteren Halbleiterzone, die durch eine Isolationsschicht gegenüber der Driftzone isoliert ist. Diese weitere Halbleiterzone ist über eine Diode an die Drainzone angeschlossen und bewirkt bei leitend angesteuertem Bauelement die Ausbildung eines Akkumulationskanals in der Driftzone entlang der Isolationsschicht.The US 5,844,272 (Söderbärg) describes a lateral high-frequency transistor with a drift zone extending in the lateral direction of a semiconductor body and with a further semiconductor zone arranged above the semiconductor body adjacent to the drift zone, which is insulated from the drift zone by an insulating layer. This further semiconductor zone is connected to the drain zone via a diode and, when the component is driven in a conductive manner, causes the formation of an accumulation channel in the drift zone along the insulation layer.

Die US 2003/0073287 A1 (Kocon) schlägt vor, entlang der Driftstrecke mehrere Feldelektroden, die auf unterschiedlichem Potential liegen, vorzusehen. Dies ist allerdings sehr aufwendig in der Realisierung.The US 2003/0073287 A1 (Kocon) proposes Along the drift path several field electrodes, on different Potential to provide. This is very expensive in the realization.

Bei einem IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) wird der Einschaltwiderstand durch die Überschwemmung der Driftstrecke mittels zusätzlicher Injektion eines zweiten Ladungsträgertyps abgesenkt. Hierdurch ergeben sich jedoch deutlich erhöhte Schaltverluste, da diese zusätzlichen Ladungsträger beim Abschalten des Bauelements wieder entfernt werden müssen.at an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) becomes the on-resistance through the flood the drift path by means of additional Lowered injection of a second type of charge carrier. hereby However, there are significantly increased Switching losses, as these additional charge carrier must be removed when switching off the device again.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein laterales Leistungshalbleiterbauelement, mit einer Driftstrecke bereitzustellen, das einen niedrigen Einschaltwiderstand aufweist und das platzsparend realisierbar ist.task the present invention is a lateral power semiconductor device, with a drift path providing a low on-resistance has and this is space-saving feasible.

Dieses Ziel wird durch ein laterales Leistungshalbleiterbauelement nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This The goal is reflected by a lateral power semiconductor device Claim 1 solved. advantageous Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Leistungshalbleiterbauelement umfasst einen Halbleiterkörper mit einer ersten Seite und einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite. In diesem Halbleiterkörper sind eine erste Bauelementzone und eine zweite Bauelementzone in einer ersten lateralen Richtung des Halbleiterkörpers beabstandet zueinander angeordnet, und zwischen der ersten und zweiten Bauelementzone ist eine Driftzone angeordnet.The power semiconductor component according to the invention comprises a semiconductor body having a first side and a second side opposite the first side. In this semiconductor body For example, a first device zone and a second device zone are spaced apart in a first lateral direction of the semiconductor body, and a drift zone is disposed between the first and second device zones.

Das Bauelement weist außerdem eine Driftsteuerzone aus einem dotierten oder undotierten bzw. intrinsisch dotierten Halb leitermaterial auf, die in dem Halbleiterkörper angeordnet ist und die an die zweite Bauelementzone gekoppelt ist, wobei ein Akkumulationsdielektrikum zwischen der Driftzone und der Driftsteuerzone angeordnet ist.The Component also features a drift control zone of doped or undoped or intrinsic doped semiconductor material, which is arranged in the semiconductor body and which is coupled to the second device zone, wherein a Accumulation dielectric between the drift zone and the drift control zone is arranged.

Die Dotierung der Driftsteuerzone des Leistungshalbleiterbauelements ist so gewählt, dass ein Quotient aus der Netto-Dotierstoffladung der Driftsteuerzone in einem an das Akkumulationsdielektrikum angrenzenden Bereich und aus der Fläche des Akkumulationsdielektrikums kleiner ist als die Durchbruchsladung des Halbleitermaterials der Driftsteuerzone. Die Driftsteuerzone dient bei leitend angesteuertem Bauelement zur Steuerung eines Akkumulationskanals, d.h. eines Bereiches mit lokal stark erhöhter Ladungsträgerdichte, in der Driftzone entlang des Akkumulationsdielektrikums. zur Ausbildung dieses Kanals ist eine Potentialdifferenz zwischen der Driftsteuerzone und der Driftzone erforderlich. Die Art der Ladungsträger, also Elektronen oder Löcher, die sich entlang des Akkumulationsdielektrikums akkumulieren, ist dabei von der Polung der Potentialdifferenz nicht jedoch von der Grunddotierung der Driftzone, die auch als undotierte bzw. intrinsisch dotierte Zone realisiert sein kann, abhängig.The Doping the drift control zone of the power semiconductor device is chosen that is a quotient of the net dopant charge the drift control zone in a contiguous to the accumulation dielectric Area and out of the area of the accumulation dielectric is smaller than the breakdown charge the semiconductor material of the drift control zone. The drift control zone is used in the case of a conductive component to control an accumulation channel, i.e. a region with locally greatly increased carrier density, in the drift zone along the accumulation dielectric. for training This channel is a potential difference between the drift control zone and the drift zone required. The type of charge carriers, therefore Electrons or holes, which accumulate along the accumulation dielectric is in this case of the polarity of the potential difference but not of the Basic doping of the drift zone, also called undoped or intrinsic doped zone can be realized depending.

Das Vorhandensein eines solchen Akkumulationskanals führt zu einer erheblichen Reduktion des Einschaltwiderstandes des Leistungshalbleiterbauelements im Vergleich zu Bauelementen, die keine solche Driftsteuerzone aufweisen. Bei gleichem Einschaltwiderstand kann die Grunddotierung der Driftzone des erfindungsgemäßen Bauelements im Vergleich zur Grunddotierung der Driftzone herkömmlicher Bauelemente reduziert werden, woraus eine höhere Spannungsfestigkeit des erfindungsgemäßen Bauelements im Vergleich zu herkömmlichen Bauelementen resultiert.The Presence of such accumulation channel leads to a Significant reduction of the on-resistance of the power semiconductor device compared to devices that do not have such a drift control zone. With the same starting resistance, the basic doping of the drift zone of the device according to the invention compared to the basic doping of the drift zone conventional Components are reduced, resulting in a higher dielectric strength of the inventive component in comparison to conventional components results.

Die Driftzone ist über das Akkumulationsdielektrikum kapazitiv mit der Driftsteuerzone gekoppelt, wodurch die Ausbildung des Akkumulationskanals bei leitend angesteuertem Bauelement möglich wird. Diese kapazitive Kopplung und die Einhaltung der oben angegebenen Dotierungsbedingung für die Driftsteuerzone führen dazu, dass sich bei sperrendem Bauelement, also dann, wenn sich eine Raumladungszone in der Driftzone ausbreitet, in der Driftsteuerzone ebenfalls eine Raumladungszone ausbreitet. Diese sich in der Driftsteuerzone ausbreitende Raumladungszone führt dazu, dass der Potentialverlauf in der Driftsteuerzone dem Potentialverlauf in der Driftzone folgt. Eine Potentialdifferenz bzw. eine elektrische Spannung zwischen der Driftzone und der Driftsteuerzone wird dadurch begrenzt. Diese Spannungsbegrenzung ermöglicht die Verwendung eines dünnen Akkumulationsdielektrikums, was den Vorteil einer verbesserten kapazitiven Kopplung zwischen der Driftsteuerzone und der Driftzone mit sich bringt.The Driftzone is over the accumulation dielectric capacitively with the drift control zone coupled, whereby the formation of the accumulation channel at conductive controlled component possible becomes. This capacitive coupling and compliance with the above Doping condition for lead the drift control zone to that with blocking component, so then if a space charge zone propagates in the drift zone, in the drift control zone also spreads a space charge zone. These are in the drift control zone spreading space charge zone leads to the fact that the potential course in the drift control zone the potential course in the drift zone follows. A potential difference or an electrical Stress between the drift zone and the drift control zone thereby becomes limited. This voltage limitation allows the use of a thin Accumulation dielectric, which has the advantage of improved capacitive Coupling between the drift control zone and the drift zone brings with it.

Die erste Bauelementzone bildet mit der Driftzone insbesondere einen Bauelementübergang, ausgehend von dem sich bei Anlegen einer Sperrspannung zwischen der Driftzone und der ersten Bauelementzone eine Raumladungszone in der Driftzone ausbreitet.The first component zone forms with the drift zone in particular a Component transition, starting of which when applying a reverse voltage between the drift zone and the first device zone, a space charge zone in the drift zone spreads.

Bei dem erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement handelt es sich insbesondere um ein unipolares Leistungshalbleiterbauelement, wie beispielsweise einen Leistungs-MOSFET oder eine Leistungs-Schottky-Diode. Eine aus einem dotierten oder undotierten Halbleitermaterial bestehende, durch ein Akkumulationsdielektrikum gegenüber einer Driftzone isolierte Driftsteuerzone, die die oben angegebene Dotierungsbedingung erfüllt, kann jedoch auch bei bipolaren Bauelementen, wie Dioden oder IGBTs, vorgesehen werden.at the semiconductor device according to the invention it is in particular a unipolar power semiconductor device, such as a power MOSFET or a power Schottky diode. One consisting of a doped or undoped semiconductor material, isolated from a drift zone by an accumulation dielectric Drift control zone satisfying the above doping condition can but also in bipolar devices, such as diodes or IGBTs provided become.

Bei einem MOSFET, einem IGBT oder einer Diode ist der Bauelementübergang zwischen der ersten und zweiten Bauelementzone ein pn-Übergang. Die erste Bauelementzone bildet bei einem MOSFET oder IGBT dessen Bodyzone, bei einer Diode eine der p- oder n-Emitterzonen. Die zweite Bauelementzone bildet bei einem MOSFET dessen Drainzone, bei einem IGBT oder bei einer Diode die Emitterzone. Ohne Einschränkung wird nachfolgend der Begriff Driftzone für die zwischen der ersten und zweiten Bauelementzone angeordnete Zone des Halbleiterkörpers verwendet.at a MOSFET, an IGBT or a diode is the device junction between the first and second device zone, a pn junction. The first component zone forms in a MOSFET or IGBT whose body zone, with a diode one of the p or n-type emitter regions. The second device zone forms in a MOSFET its drain zone, with an IGBT or a diode, the emitter zone. Without restriction is the term drift zone for the between the first and second component zone arranged zone of the semiconductor body used.

Bei einer Schottky-Diode ist der Bauelementübergang zwischen der ersten Bauelementzone und der Driftzone ein Schottky-Kontakt, und die erste Bauelementzone besteht aus einem Schottky-Metall. Die erste Bauelementzone ist bei einer Schottky-Diode deren aus einem Schottky-Metall bestehende Anodenzone.at a Schottky diode is the device junction between the first Component zone and the drift zone a Schottky contact, and the first device zone consists of a Schottky metal. The first component zone is in a Schottky diode whose existing of a Schottky metal Anode zone.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert.The The present invention will be explained below with reference to figures.

1 zeigt ein als MOSFET ausgebildetes erfindungsgemäßes laterales Leistungshalbleiterbauelement, das mehrere Driftsteuerzonen aufweist, die jeweils durch ein Akkumulationsdielektrikum gegenüber einer Driftzone isoliert sind, anhand verschiedener Schnittdarstellungen eines Halbleiterkörpers in dem bzw. auf dem das Bauelement integriert ist. 1 1 shows a lateral power semiconductor component designed as a MOSFET according to the invention, which has a plurality of drift control zones, each of which is insulated from a drift zone by an accumulation dielectric, by means of various sectional representations of a semiconductor body in or on which the component is integrated is.

2 zeigt ein als MOSFET ausgebildetes Leistungshalbleiterbauelement, bei dem Driftsteuerzonen abschnittsweise durch Tunneldielektrika von der Driftzone getrennt sind. 2 shows a designed as a MOSFET power semiconductor device in which drift control zones are separated in sections by tunnel dielectrics from the drift zone.

3 zeigt in perspektivischer Schnittdarstellung einen auf einem SOI-Substrat basierenden lateralen Leistungs-MOSFET mit einer Driftzone und einer Driftsteuerzone. 3 shows in perspective sectional view on a SOI substrate-based lateral power MOSFET with a drift zone and a drift control zone.

4 zeigt ein als MOSFET ausgebildete laterales Leistungshalbleiterbauelement, bei dem sich Driftsteuerzonen in einer lateralen Richtung über die gesam te Länge jeweils benachbarter Driftzonen erstrecken. 4 shows a designed as a MOSFET lateral power semiconductor device in which drift control zones extend in a lateral direction over the TOTAL te length of each adjacent drift zones.

5 zeigt ein gegenüber dem Bauelement gemäß 4 abgewandeltes Bauelement, bei dem eine Driftsteuerzone abschnittsweise benachbart zu einer Bodyzone des Leistungs-MOSFET angeordnet ist. 5 shows a relation to the device according to 4 modified component in which a drift control zone is arranged in sections adjacent to a body zone of the power MOSFET.

6 zeigt ein weiteres gegenüber dem Bauelement gemäß 4 abgewandeltes Bauelement, bei der eine Gateelektrode als durchgehende streifenförmige Elektrode realisiert ist. 6 shows another over the device according to 4 modified device in which a gate electrode is realized as a continuous strip-shaped electrode.

7 zeigt ein gegenüber dem Bauelement gemäß 4 abgewandeltes Bauelement, das auf Basis eines SOI-Substrates realisiert ist. 7 shows a relation to the device according to 4 modified component, which is realized on the basis of an SOI substrate.

8 zeigt ausschnittsweise ein als Leistungs-MOSFET realisiertes Bauelement, bei dem die Driftsteuerzone über eine erste Diode an eine Drainelektrode und über eine integrierte zweite Diode an eine Sourceelektrode gekoppelt ist. 8th shows in detail a realized as a power MOSFET device in which the drift control zone is coupled via a first diode to a drain electrode and an integrated second diode to a source electrode.

9 zeigt ausschnittsweise einen Leistungs-MOSFET, bei dem die Driftsteuerzone unmittelbar an die Drainelektrode und über eine Diode an die Sourceelektrode gekoppelt ist. 9 1 shows a section of a power MOSFET in which the drift control zone is coupled directly to the drain electrode and via a diode to the source electrode.

10 zeigt ausschnittsweise einen Leistungs-MOSFET, bei dem eine Kapazität und eine integrierte Diode zwischen die Driftsteuerzone und die Sourceelektrode geschaltet sind. 10 1 shows a section of a power MOSFET in which a capacitance and an integrated diode are connected between the drift control zone and the source electrode.

11 zeigt ein gegenüber dem Bauelement in 10 abgewandeltes Bauelement mit externer Diode. 11 shows a relative to the component in 10 modified component with external diode.

12 zeigt ein gegenüber dem Bauelement in 10 abgewandeltes Bauelement, bei dem eine weitere Diode zwischen die Driftsteuerzone und eine Gateelektrode geschaltet ist. 12 shows a relative to the component in 10 modified device in which a further diode is connected between the drift control zone and a gate electrode.

13 zeigt ein als MOSFET realisiertes laterales Leistungshalbleiterbauelement, bei dem eine Gateelektrode in einem Graben angeordnet ist und bei dem ein durch die Gateelektrode gesteuerter Inversionskanal in einer vertikalen Richtung verläuft. 13 shows a realized as a MOSFET lateral power semiconductor device in which a gate electrode is disposed in a trench and in which a controlled by the gate electrode inversion channel in a vertical direction.

14 zeigt einen gegenüber dem MOSFET in 13 abgewandelten Leistungs-MOSFET, bei dem ein durch die Gateelektrode gesteuerter Inversionskanal in einer lateralen Richtung verläuft. 14 shows one opposite the MOSFET in 13 modified power MOSFET in which an inversion channel controlled by the gate electrode extends in a lateral direction.

15 zeigt einen lateralen Leistungs-MOSFET, der mehrere Gateelektrodenabschnitte aufweist, die in lateraler Richtung jeweils in Verlängerung einer Driftsteuerzone angeordnet sind. 15 shows a lateral power MOSFET having a plurality of gate electrode sections, which are arranged in the lateral direction respectively in extension of a drift control zone.

16 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines auf einem SOI-Substrat basierenden lateralen Leistungs-MOSFET, dessen Bodyzone an ein Halbleitersubstrat angeschlossen ist. 16 shows a first embodiment of an SOI substrate-based lateral power MOSFET whose body zone is connected to a semiconductor substrate.

17 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines auf einem SOI-Substrat basierenden lateralen Leistungs-MOSFET, dessen Bodyzone an ein Halbleitersubstrat angeschlossen ist. 17 shows a second embodiment of an SOI substrate-based lateral power MOSFET whose body zone is connected to a semiconductor substrate.

18 veranschaulicht ein mögliches Verfahren zur Herstellung einer mittels eines Akkumulationsdielektrikums von einer Driftzone getrennten Driftsteuerzone. 18 FIG. 12 illustrates one possible method for producing a drift control zone separated from a drift zone by means of an accumulation dielectric.

19 zeigt in perspektivischer Darstellung ein als Schottky-Diode realisiertes laterales Leistungshalbleiterbauelement. 19 shows a perspective view of a realized as a Schottky diode lateral power semiconductor device.

20 zeigt einen lateralen Leistungs-MOSFET mit einer parallel zu einer Vorderseite eines Halbleiterkörpers verlaufenden Driftsteuerzone und einer oberhalb der Vorderseite angeordneten Gateelektrode. 20 shows a lateral power MOSFET with a parallel to a front side of a semiconductor body extending Driftsteuerzone and arranged above the front gate electrode.

21 zeigt ein gegenüber dem Bauelement in 20 abgewandeltes Bauelement, bei dem die Gateelektrode in einem Graben angeordnet ist. 21 shows a relative to the component in 20 modified device in which the gate electrode is arranged in a trench.

22 zeigt ein gegenüber dem Bauelement in 21 abgewandeltes Bauelement, bei dem die Gateelektrode mehrere Gateelektrodenabschnitte aufweist, die jeweils in Verlängerung einer Driftsteuerzone angeordnet sind. 22 shows a relative to the component in 21 modified device in which the gate electrode has a plurality of gate electrode sections, which are each arranged in extension of a drift control zone.

23 veranschaulicht ein Verfahren zur Herstellung eines Anschlusskontakts, der vergrabene Halbleiterzonen kontaktiert. 23 FIG. 3 illustrates a method of making a terminal that contacts buried semiconductor zones. FIG.

24 zeigt ausschnittsweise eine Driftzone eines Leistungshalbleiterbauelements mit darin angeordneten streifenförmigen Driftsteuerzonen. 24 1 shows a detail of a drift zone of a power semiconductor component with strip-shaped drift control zones arranged therein.

25 zeigt eine gegenüber der Anordnung in 24 abgewandelte Anordnung. 25 shows one opposite the arrangement in 24 modified arrangement.

26 zeigt eine weitere gegenüber der Anordnung in 24 abgewandelte Anordnung. 26 shows another opposite to the arrangement in 24 modified arrangement.

27 zeigt ausschnittsweise eine Driftsteuerzone eines Leistungshalbleiterbauelements mit darin angeordneten streifenförmigen Driftzonen. 27 1 shows a detail of a drift control zone of a power semiconductor component with strip-shaped drift zones arranged therein.

28 zeigt ausschnittsweise eine Driftzone eines Leistungshalbleiterbauelements mit darin angeordneten balkenförmigen Driftsteuerzonen. 28 1 shows a detail of a drift zone of a power semiconductor component with bar-shaped drift control zones arranged therein.

29 zeigt ausschnittsweise eine Driftsteuerzone eines Leistungshalbleiterbauelements mit darin angeordneten balkenförmigen Driftzonen. 29 1 shows a detail of a drift control zone of a power semiconductor component with beam-shaped drift zones arranged therein.

30 zeigt ausschnittsweise eine Driftzone eines Leistungshalbleiterbauelements mit einer darin angeordneten Driftsteuerzone, die einen mäanderförmigen Umfang aufweist. 30 1 shows a detail of a drift zone of a power semiconductor component with a drift control zone arranged therein, which has a meandering circumference.

31 zeigt ausschnittsweise eine Driftsteuerzone eines Leistungshalbleiterbauelements mit einer darin angeordneten Driftzone, die einen mäanderförmigen Umfang aufweist. 31 1 shows a detail of a drift control zone of a power semiconductor component with a drift zone arranged therein, which has a meandering circumference.

In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Bauelementbereiche mit gleicher Bedeutung.In denote the figures, unless otherwise indicated, like reference numerals same component areas with the same meaning.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Schnittdarstellungen eines Halbleiterkörpers 100 erläutert, der eine erste Seite 101, die nachfolgend als Vorderseite bezeichnet wird, und eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite 102, die nachfolgend als Rückseite bezeichnet wird, aufweist. Eine vertikale Richtung v dieser Halbleiterkörper verläuft senkrecht zu der Vorder- und Rückseite 101, 102 zwischen diesen beiden Seiten 101, 102. Laterale Richtung der Halbleiterkörper verlaufen jeweils parallel zu der Vorder- und Rückseite 101, 102 und damit senkrecht zu der vertikalen Richtung v. Laterale Schnittebenen bezeichnen nachfolgend Schnittebenen parallel zu der Vorder- und Rückseite 101, 102, während vertikale Schnittebenen nachfolgend Schnittebenen senkrecht zu der Vorder- und Rückseite 101, 102 bezeichnen.The invention will be described below with reference to sectional views of a semiconductor body 100 explains that a first page 101 hereinafter referred to as the front side, and a second side opposite to the first side 102 , which will be referred to as the back side, has. A vertical direction v of these semiconductor bodies is perpendicular to the front and back 101 . 102 between these two sides 101 . 102 , Lateral direction of the semiconductor body each run parallel to the front and back 101 . 102 and thus perpendicular to the vertical direction v. Lateral cutting planes subsequently denote cutting planes parallel to the front and back 101 . 102 while vertical cutting planes subsequently cut planes perpendicular to the front and back 101 . 102 describe.

Als MOSFET ausgebildete Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Halbleiterbauelemente werden – ohne Beschränkung der Allgemeingültigkeit der Erfindung – nachfolgend anhand von n-Kanal-MOSFET (n-MOSFET) erläutert, die eine n-dotierte Driftzone 11, eine p-dotierte Bodyzone 12 und n-dotierte Source- und Drainzonen 13, 14 aufweisen. Die Driftzone 11 eines n-Kanal-MOSFET kann allerdings auch undotiert bzw. intrinsisch dotiert sein.Embodiments of the semiconductor components according to the invention designed as MOSFETs are explained below without restricting the generality of the invention, with reference to n-channel MOSFETs (n-MOSFETs) which comprise an n-doped drift zone 11 , a p-doped bodyzone 12 and n-doped source and drain regions 13 . 14 exhibit. The drift zone 11 However, an n-channel MOSFET can also be doped or intrinsically doped.

Die Erfindung ist selbstverständlich jedoch auch auf einen p-Kanal-MOSFET (p-MOSFET) anwendbar, wobei die nachfolgend für einen n-MOSFET erläuterten Bauelementzonen einschließlich des noch erläuterten Halbleitersubstrats 103 bei einem p-MOSFET komplementär zu dotieren sind.However, the invention is, of course, also applicable to a p-channel MOSFET (p-MOSFET), wherein the device zones explained below for an n-MOSFET, including the semiconductor substrate explained below 103 are to be doped complementary to a p-MOSFET.

Die 1A bis 1D zeigen ein als MOSFET ausgebildetes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen lateralen Leistungshalbleiterbauelements anhand verschiedener Querschnitte eines Halbleiterkörpers 100, in dem Bauelementstrukturen des MOSFET integriert sind. 1A zeigt den Halbleiterkörper 100 in einer lateralen Schnittebene Z-Z, die 1B und 1C zeigen den Halbleiterkörper 100 in unterschiedlichen vertikalen Schnittebenen A-A, B-B, deren laterale Position in 1A dargestellt ist. 1D zeigt ausschnittsweise eine perspektivische Schnittdarstellung des Halbleiterkörpers 100.The 1A to 1D show an embodied as a MOSFET embodiment of a lateral power semiconductor device according to the invention with reference to different cross-sections of a semiconductor body 100 in which component structures of the MOSFET are integrated. 1A shows the semiconductor body 100 in a lateral sectional plane ZZ, the 1B and 1C show the semiconductor body 100 in different vertical sectional planes AA, BB, whose lateral position in 1A is shown. 1D shows a detail of a perspective sectional view of the semiconductor body 100 ,

Der in 1 dargestellte Leistungs-MOSFET weist eine Sourcezone 13 und eine Drainzone 14 auf, die in einer ersten lateralen Richtung x des Halbleiterkörpers 100 beabstandet zueinander angeordnet und die jeweils n-dotiert sind. An die Drainzone 14 schließt sich eine Driftzone 11 an, die in dem Beispiel vom gleichen Leitungstyp wie die Drainzone 14 ist, die jedoch schwächer als die Drainzone 14 dotiert ist, die allerdings auch undotiert sein kann. Zwischen der Sourcezone 12 und der Driftzone 11 ist eine komplementär zu der Sourcezone 13 und der Driftzone 11 dotierte Bodyzone 12 angeordnet, die mit der Driftzone 11 einen pn-Übergang bildet, ausgehend von dem sich bei sperrend angesteuertem Bauelement eine Raumladungszone (depletion zone, Verarmungszone) in der Driftzone 11 ausbreiten kann. Diese Bodyzone 12 ist ebenfalls in der ersten lateralen Richtung x beabstandet zu der Drainzone 14 angeordnet.The in 1 shown power MOSFET has a source zone 13 and a drain zone 14 in a first lateral direction x of the semiconductor body 100 spaced apart from each other and each of which is n-doped. To the drain zone 14 closes a drift zone 11 in the example of the same conductivity type as the drain zone 14 which is weaker than the drain zone 14 is doped, which, however, can also be undoped. Between the source zone 12 and the drift zone 11 is a complementary to the source zone 13 and the drift zone 11 endowed body zone 12 arranged with the drift zone 11 forms a pn junction, starting from the case of blocking driven component a space charge zone (depletion zone, depletion zone) in the drift zone 11 can spread. This bodyzone 12 is also in the first lateral direction x spaced from the drain zone 14 arranged.

Zur Steuerung eines Inversionskanals 15 in der Bodyzone 12 zwischen der Sourcezone 13 und der Driftzone 11 ist eine Gateelektrode 21 vorhanden, die mittels eines Gatedielektrikums 22 isoliert gegenüber dem Halbleiterkörper 100 angeordnet ist. Diese Gateelektrode 21 ist benachbart zu der Bodyzone 12 angeordnet und erstreckt sich von der Sourcezone 13 bis zu der Driftzone 11. Bei Anlegen eines geeigneten Ansteuerpotentials an die Gateelektrode 21 bildet sich in der Bodyzone 12 ein Inversionskanal entlang des Gatedielektrikums 22 zwischen der Sourcezone 13 und der Driftzone 11 aus.For controlling an inversion channel 15 in the body zone 12 between the source zone 13 and the drift zone 11 is a gate electrode 21 present, by means of a gate dielectric 22 isolated from the semiconductor body 100 is arranged. This gate electrode 21 is adjacent to the bodyzone 12 arranged and extends from the source zone 13 up to the drift zone 11 , Upon application of a suitable drive potential to the gate electrode 21 forms in the bodyzone 12 an inversion channel along the gate dielectric 22 between the source zone 13 and the drift zone 11 out.

Die Gateelektrode 21 ist in dem dargestellten Beispiel oberhalb der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100 angeordnet, so dass der Inversionskanal 15 in der Bodyzone 12 in der ersten lateralen Richtung x entlang der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100 verläuft. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist diese Gateelektrode in der perspektivischen Darstellung in 1D nicht eingezeichnet.The gate electrode 21 is above the front in the example shown 101 of the semiconductor body 100 arranged so that the inversion channel 15 in the body zone 12 in the first lateral direction x along the front 101 of the semiconductor body 100 runs. For clarity, this gate electrode in the perspective view in 1D not shown.

Die Sourcezone 13 ist durch eine Sourceelektrode 31 und die Drainzone 14 ist durch eine Drainelektrode 32 kontaktiert, die in dem Beispiel jeweils oberhalb der Vorderseite angeordnet sind und deren Position bezogen auf die einzelnen Halbleiterzonen in 1A durch strichpunktierte Linien dargestellt ist. Die Sourceelektrode 31 kontaktiert dabei zusätzlich die Bodyzone 12, um dadurch die Sourcezone 13 und die Bodyzone 12 kurzzuschließen.The source zone 13 is through a source electrode 31 and the drainage zone 14 is through a drain electrode 32 contacted, which are arranged in the example respectively above the front and whose position relative to the individual semiconductor zones in 1A is shown by dash-dotted lines. The source electrode 31 additionally contacts the bodyzone 12 to thereby the source zone 13 and the bodyzone 12 short-circuit.

Die Sourcezone 13, die Bodyzone 12 und die Drainzone 14 sind in dem Beispiel in einer eine n-Grunddotierung aufweisenden Halbleiterschicht 104 angeordnet und erstrecken sich bezugnehmend auf 1A streifenförmig in einer senkrecht zu der ersten lateralen Richtung x verlaufenden zweiten lateralen Richtung y. Die Gateelektrode 21 und die Source- und Drainelektroden 31, 32 verlaufen ebenfalls streifenförmig in der zweiten lateralen Richtung y.The source zone 13 , the body zone 12 and the drainage zone 14 are in the example in a n-type base doped semiconductor layer 104 arranged and extend with respect to 1A strip-shaped in a direction perpendicular to the first lateral direction x extending second lateral direction y. The gate electrode 21 and the source and drain electrodes 31 . 32 also extend in a strip shape in the second lateral direction y.

Der Leistungs-MOSFET umfasst mehrere Driftsteuerzonen 41 aus einem dotierten oder undotierten Halbleitermaterial, die benachbart zu der Driftzone 11 in dem Halbleiterkörper 104 angeordnet sind und die durch eine erste Dielektrikumsschicht gegenüber der Driftzone 11 isoliert sind. Der Bereich dieser Dielektrikumsschicht, der unmittelbar zwischen der Driftzone 11 und der Driftsteuerzone 41 angeordnet ist, wird nachfolgend als Akkumulationsdielektrikum 51 bezeichnet. Die Driftsteuerzonen 41 sind jeweils solche Zonen, die sich in einer Richtung senkrecht zur Fläche des Akkumulationsdielektrikums 51 an das Akkumulationsdielektrikum 51 anschließen und die somit in einer noch zu erläuternden Weise geeignet sind, einen Akkumulationskanal in der Driftzone 11 zu steuern.The power MOSFET includes multiple drift control zones 41 of a doped or undoped semiconductor material adjacent to the drift zone 11 in the semiconductor body 104 are arranged and by a first dielectric layer opposite the drift zone 11 are isolated. The area of this dielectric layer immediately between the drift zone 11 and the drift control zone 41 is arranged below as accumulation dielectric 51 designated. The drift control zones 41 are each such zones, which are in a direction perpendicular to the surface of the accumulation dielectric 51 to the accumulation dielectric 51 connect and thus are suitable in a manner to be explained, an accumulation channel in the drift zone 11 to control.

Die Driftsteuerzonen 41 sind an die Drainzone 14 gekoppelt, was in dem dargestellten Beispiel dadurch erreicht wird, dass die Driftsteuerzonen 41 über Anschlusszonen 42, die vom gleichen Leitungstyp wie die Driftsteuerzonen 41, jedoch höher als diese dotiert sind, an die Drainelektrode 32 angeschlossen sind. Die Anschlusszonen 42 bewirken hierbei einen niederohmigen Anschlusskontakt zwischen den Driftsteuerzonen 41 und der Drainelektrode 32.The drift control zones 41 are at the drain zone 14 coupled, which is achieved in the illustrated example in that the drift control zones 41 via connection zones 42 which are of the same conductivity type as the drift control zones 41 but higher than these are doped to the drain electrode 32 are connected. The connection zones 42 cause a low-resistance connection contact between the drift control zones 41 and the drain electrode 32 ,

In noch zu erläuternder Weise können die Driftsteuerzonen 41 jeweils über eine Diode an die Drainelektrode 32 angeschlossen sein. Diese Diode ist bei einem n-Kanal-MOSFET von der Drainelektrode 32 zu der Driftsteuerzone 41 in Flussrichtung gepolt und kann bezugnehmend auf 1C durch einen pn-Übergang zwischen der Driftsteuerzone 41 und einer komplementär zu der Driftsteuerzone 41 dotierten Anschlusszone 43 ge bildet sein. Die Drainelektrode 32 kontaktiert hierbei die komplementär dotierte Anschlusszone 43. Optional kann die komplementär dotierte Anschlusszone 43 in einer in 1C dargestellten Weise in die Anschlusszone 42 desselben Leitungstyps wie die Driftsteuerzone eingebettet sein, wobei der pn-Übergang in diesem Fall zwischen den beiden Anschlusszonen 42, 43 gebildet ist.In a manner to be explained, the drift control zones 41 each via a diode to the drain electrode 32 be connected. This diode is in the case of an n-channel MOSFET of the drain electrode 32 to the drift control zone 41 polarized in the direction of flow and can refer to 1C through a pn junction between the drift control zone 41 and one complementary to the drift control zone 41 doped terminal zone 43 ge forms his. The drain electrode 32 contacts the complementarily doped connection zone 43 , Optionally, the complementarily doped junction zone 43 in an in 1C manner shown in the connection zone 42 be embedded in the same conductivity type as the drift control zone, the pn junction in this case between the two connection zones 42 . 43 is formed.

Bei einer alternativen Ausführungsform ist die Driftsteuerzone 41 vom gleichen Leitungstyp wie die Bodyzone 12, aber niedriger als diese dotiert oder gar undotiert.In an alternative embodiment, the drift control zone is 41 of the same conductivity type as the bodyzone 12 but lower than these doped or even undoped.

Die Driftsteuerzonen 41 besitzen in dem Beispiel eine plattenförmige bzw. streifenförmige Geometrie und sind in der zweiten lateralen Richtung y beabstandet zueinander und jeweils benachbart zu Abschnitten der Driftzone 11 angeordnet. In der zweiten lateralen Richtung ist hierbei eine Schichtstruktur bzw. Plattenstruktur vorhanden, in der sich Driftzonen 11 und Driftsteuerzonen 41 jeweils getrennt durch ein Akkumulationsdielektrikum abwechseln.The drift control zones 41 have in the example a plate-shaped or strip-shaped geometry and are spaced apart in the second lateral direction y and in each case adjacent to sections of the drift zone 11 arranged. In the second lateral direction, a layer structure or plate structure is present in which drift zones 11 and drift control zones 41 each separated by an accumulation dielectric alternate.

In vertikaler Richtung v des Halbleiterkörpers 100 erstrecken sich die Driftsteuerzonen 14 ausgehend von der Vorderseite 101 in den Halbleiterkörper 100 hinein, und reichen in dem dargestellten Beispiel bis an das Halbleitersubstrat 103 gegenüber dem sie durch eine weitere Isolationsschicht 52, beispielsweise eine Oxidschicht, isoliert sind. Das Substrat 103 ist dabei von einem zum Leitfähigkeitstyp der Driftzone 11 komplementären Leitfähigkeitstyp. In der ersten lateralen Richtung x erstrecken sich die Driftsteuerzonen ausgehend von der Drainzone 14, an die sie elektrisch gekoppelt sind, in Richtung der Bodyzone 12. Die Driftsteuerzonen 41 können in der ersten lateralen Richtung x hierbei vor der Bodyzone 12 enden oder können sich in dieser Richtung bis in die Bodyzone 12 hinein erstrecken (nicht dargestellt).In the vertical direction v of the semiconductor body 100 The drift control zones extend 14 starting from the front 101 in the semiconductor body 100 in, and extend in the example shown up to the semiconductor substrate 103 opposite to it through another insulation layer 52 , For example, an oxide layer, are isolated. The substrate 103 is one of the conductivity type of the drift zone 11 complementary conductivity type. In the first lateral direction x, the drift control zones extend from the drain zone 14 to which they are electrically coupled, in the direction of the body zone 12 , The drift control zones 41 may be in the first lateral direction x in front of the body zone 12 may end or may be in that direction right down to the bodyzone 12 extend into it (not shown).

In noch näher zu erläuternder Weise dienen die Driftsteuerzonen 14 bei leitend angesteuertem Bauelement zur Steuerung eines Akkumulationskanals in der Driftzone 11 entlag des Akkumulationsdielektrikums 51. Vorzugsweise sind die Driftsteuerzonen 41 so ausgebildet, dass sie möglichst nahe bis an den Bereich heranreichen, in dem der durch die Gateelektrode 21 gesteuerte Inversionskanal 15 (1A) der Bodyzone 12 in die Driftzone 11 übergeht. Dieser Inversionskanal 15 bildet sich bei dem Bauelement gemäß 1 unterhalb der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100 aus, die Driftsteuerzonen reichen daher in vertikaler Richtung v bis an die Vorderseite 101 und in der ersten lateralen Richtung x annähernd bis an die Bodyzone 12.The drift control zones serve in a manner to be explained in more detail 14 in the case of a conductive component for controlling an accumulation channel in the drift zone 11 entlag the accumulation dielectric 51 , Preferably, the drift control zones are 41 designed so that they reach as close as possible to the area in which the through the gate electrode 21 controlled inversion channel 15 ( 1A ) of the body zone 12 in the drift zone 11 passes. This inversion channel 15 forms in the device according to 1 below the front 101 of the semiconductor body 100 from, the drift control zones therefore extend in the vertical direction v to the front 101 and in the first lateral direction x approximately to the body zone 12 ,

Der Inversionskanal 15 und ein sich entlang des Akkumulationsdielektrikums 51 einer Driftsteuerzone 41 in der Driftzone 11 ausbildende Akkumulationskanal, der in 1A mit dem Bezugszeichen 16 bezeichnet ist, verlaufen jeweils um 90° gegeneinander verdreht. Der Inversionskanal 15 breitet sich entlang der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100 aus, während sich die Akkumulationskanäle 16 entlang der in vertikaler Richtung verlaufenden "Seitenwände" der Driftsteuerzonen 41 an dem Akkumulationsdielektrikum in der Driftzone 11 ausbilden.The inversion channel 15 and along the accumulation dielectric 51 a drift control zone 41 in the drift zone 11 training accumulation channel, which in 1A with the reference number 16 is designated run each other by 90 ° gegeneinan the twisted. The inversion channel 15 spreads along the front 101 of the semiconductor body 100 while the accumulation channels are out 16 along the vertically extending "sidewalls" of the drift control zones 41 at the accumulation dielectric in the drift zone 11 form.

Die Driftsteuerzonen 41 bestehen aus einem dotierten oder undotierten, vorzugsweise einkristallinen, Halbleitermaterial, das vom gleichen Leitungstyp wie die Dotierung der Driftzone 11 oder von einem zu dieser Dotierung komplementären Leitungstyp sein kann. Die Driftsteuerzone 41 weist in der Richtung, in der die Driftsteuerzone 41 und die Driftzone 11 parallel zueinander zwischen der Drainzone 14 und der Bodyzone 12 verlaufen – d.h. in 1 in der ersten lateralen Richtung x – vorzugsweise denselben Dotierungsverlauf auf, wie der sich in dieser Richtung über denselben Bereich wie die Driftsteuerzone 41 erstreckende Abschnitt der Driftzone 11.The drift control zones 41 consist of a doped or undoped, preferably monocrystalline, semiconductor material of the same conductivity type as the doping of the drift zone 11 or may be of a type complementary to this doping conductivity type. The drift control zone 41 points in the direction in which the drift control zone 41 and the drift zone 11 parallel to each other between the drain zone 14 and the bodyzone 12 run - ie in 1 in the first lateral direction x - preferably has the same doping profile as that in the same direction over the same area as the drift control zone 41 extending section of the drift zone 11 ,

Die Driftsteuerzonen 41 sind derart dotiert, dass für jede der Driftsteuerzonen 41 ein Quotient aus der Netto-Dotierstoffladung der Driftsteuerzone 41 und aus der Fläche des des Akkumulationsdielektrikums 51 kleiner ist als die Durchbruchsladung des Halbleitermaterials der Driftsteuerzone 41. Die Netto-Dotierstoffladung bezeichnet dabei das Integral der Netto-Dotierstoffkonzentration der Driftsteuerzone 41 bezogen auf das Volumen der Driftsteuerzone 41.The drift control zones 41 are doped such that for each of the drift control zones 41 a quotient of the net dopant charge of the drift control zone 41 and from the surface of the accumulation dielectric 51 is smaller than the breakdown charge of the semiconductor material of the drift control zone 41 , The net dopant charge is the integral of the net dopant concentration of the drift control zone 41 based on the volume of the drift control zone 41 ,

Für die Ermittlung dieses Quotienten ist dabei nur die Fläche des Akkumulationsdielektrikums 51 heranzuziehen, die unmittelbar zwischen der Driftsteuerzone 41 und der Driftzone 11 liegt, wobei für den in 1 dargestellten Fall, bei dem eine Driftsteuerzone 41 in der zweiten lateralen Richtung y von beiden Seiten – getrennt durch das Akkumulationsdielektrikum 51 – an die Driftzone 11 angrenzt, die Fläche des Akkumulationsdielektrikums 51 auf beiden Seiten der Driftsteuerzone 41 für die Ermittlung des Quotienten heranzuziehen ist.For the determination of this quotient is only the surface of the accumulation dielectric 51 which is directly between the drift control zone 41 and the drift zone 11 is, where for in 1 illustrated case in which a drift control zone 41 in the second lateral direction y from both sides - separated by the accumulation dielectric 51 - to the drift zone 11 adjoins the surface of the accumulation dielectric 51 on both sides of the drift control zone 41 for the determination of the quotient is to be used.

Zur weiteren Erläuterung sei nachfolgend eine der in 1 dargestellten Driftsteuerzonen 41 betrachtet, die in der zweiten lateralen Richtung y nach zwei Seiten und in Richtung der Bodyzone 12 von der das Akkumulationsdielektrikum bildenden Dielektrikumsschicht 51 begrenzt sind. Zu Zwecken der Erläuterung sei nachfolgend außerdem der Spezialfall angenommen, dass die Driftsteuerzonen 41 jeweils homogen dotiert und vom gleichen Leitungstyp wie die Drainzone 14 sind und dass die Fläche eines Abschnitts 54 der Dielektrikumsschicht 51, der die Driftsteuerzone 41 in Richtung der Bodyzone 12 begrenzt, klein ist im Vergleich zu "Seitenflächen" der Dielektrikumsschicht 51, die die Driftsteuerzone 41 in der zweiten lateralen Richtung y von der Driftzone 11 trennen. Für diesen Spezialfall ist die zuvor angegebene Dotiervorschrift gleichbedeutend damit, dass das Integral der ionisierten Dotierstoffkonzentration der Driftsteuerzone 41 in einer Richtung r (die in dem Beispiel der zweiten lateralen Richtung y entspricht) senkrecht zu der Dielektrikumsschicht 51 und betrachtet über die gesamte Abmessung der Driftsteuerzone 41 kleiner ist als der zweifache Wert der Durchbruchsladung des Halbleitermaterials der Driftsteuerzone 41. Für Silizium als Halbleitermaterial beträgt diese Durchbruchsladung etwa 1,2·1012 e/cm2, wobei e die Elementarladung bezeichnet.For further explanation, one of the in 1 represented drift control zones 41 considered in the second lateral direction y to two sides and in the direction of the body zone 12 from the dielectric layer forming the accumulation dielectric 51 are limited. For the purposes of explanation, the special case is also assumed below that the drift control zones 41 each homogeneously doped and of the same conductivity type as the drain zone 14 are and that the area of a section 54 the dielectric layer 51 , which is the drift control zone 41 in the direction of the bodyzone 12 limited, small compared to "side surfaces" of the dielectric layer 51 containing the drift control zone 41 in the second lateral direction y from the drift zone 11 separate. For this special case, the doping rule given above is equivalent to the fact that the integral of the ionized dopant concentration of the drift control zone 41 in a direction r (corresponding to y in the example of the second lateral direction) perpendicular to the dielectric layer 51 and considers the entire dimension of the drift control zone 41 is less than twice the breakdown charge of the semiconductor material of the drift control zone 41 , For silicon as the semiconductor material, this breakdown charge is about 1.2 × 10 12 e / cm 2 , where e denotes the elementary charge.

Betrachtet man eine nicht näher dargestellte homogen dotierte Driftsteuerzone, an die sich nur an einer Seite eine Driftzone anschließt, die durch ein Akkumulationsdielektrikum von der Driftsteuerzone getrennt ist, so gilt für diese Driftsteuerzone, dass das Integral der Dotierstoffkonzentration in der Richtung senkrecht zu der Dielektrikumsschicht kleiner ist als der einfache Wert der Durchbruchsladung.considered one not closer shown homogeneously doped drift control zone, to which only at one Side of a drift zone, separated from the drift control zone by an accumulation dielectric is, so is true this drift control zone that is the integral of the dopant concentration in the direction perpendicular to the dielectric layer is smaller than the simple value of the breakdown charge.

Die Einhaltung der zuvor erläuterten Dotiervorschrift für die Driftsteuerzone 41 bewirkt, dass sich in der Driftsteuerzone 41 in Richtung der Dielektrikumsschicht 51 unabhängig von einem in der Driftzone 11 vorhandenen elektrischen Potential ein elektrisches Feld aufbauen kann, dessen Feldstärke allerdings stets unter der Durchbruchsfeldstärke des Halbleitermaterials der Driftsteuerzone 41 liegt.Compliance with the above-mentioned doping rule for the drift control zone 41 causes in the drift control zone 41 in the direction of the dielectric layer 51 regardless of one in the drift zone 11 existing electric potential can build up an electric field, but its field strength always below the breakdown field strength of the semiconductor material of the drift control zone 41 lies.

Vorzugsweise bestehen die Driftsteuerzonen 41 aus demselben Halbleitermaterial wie die Driftzone 11 und besitzen die gleiche Dotierungskonzentration, wobei deren Abmessungen insbesondere in der zweiten lateralen Richtung y so gewählt sind, dass die oben angegebene Bedingung bezüglich der Netto-Dotierstoffladung bezogen auf die Fläche der Dielektrikumsschicht 51 erfüllt ist.Preferably, the drift control zones exist 41 from the same semiconductor material as the drift zone 11 and have the same doping concentration, the dimensions of which are selected, in particular in the second lateral direction y, such that the above-mentioned condition with respect to the net dopant charge relative to the surface of the dielectric layer 51 is satisfied.

Die Funktionsweise des erläuterten lateralen Leistungs-MOSFET wird nachfolgend zunächst für eine leitende Ansteuerung und anschließend für eine sperrende Ansteuerung des Bauelements erläutert.The How the explained Lateral power MOSFET is subsequently first for a conductive drive and subsequently for a blocking Control of the device explained.

Der MOSFET ist leitend angesteuert bei Anlegen eines geeigneten Ansteuerpotentials an die Gateelektrode 21 und durch Anlegen einer geeigneten – im Fall eines n-Kanal-MOSFET positiven – Spannung zwischen Drainzone 14 und Sourcezone 12 bzw. zwischen Drainelektrode 32 und Sourceelektrode 31. Für einen p-Kanal-MOSFET sind die Spannungen bzw. Potentiale entsprechend zu invertieren. Das elektrische Potential der Driftsteuerzonen 41, die an die Drainelektrode 32 angeschlossen sind, folgt hierbei dem elektrischen Potential der Drainzone 14, wobei das elektrische Potential der Driftsteuerzone 41 um den Wert der Durchlassspannung eines pn-Übergangs geringer sein kann als das Potential der Drainzone 14, wenn die Driftsteuerzone 41 über einen pn-Übergang an die Drainzone 14 angeschlossen ist.The MOSFET is conductively driven upon application of a suitable drive potential to the gate electrode 21 and by applying a suitable - in the case of an n-channel MOSFET positive - voltage between Drainzone 14 and source zone 12 or between drain electrode 32 and source electrode 31 , For a p-channel MOSFET, the voltages or potentials must be correspondingly inverted. The electrical potential of the drift control zones 41 connected to the drain electrode 32 are connected, this follows the electrical potential of the drain zone 14 , wherein the electrical potential of the drift control zone 41 by the value of the forward voltage of a pn junction may be less than the potential of the drain zone 14 if the drift control zone 41 above a pn junction to the drain zone 14 connected.

Bedingt durch einen unvermeidlich vorhandenen elektrischen Widerstand der Driftzone 11 nimmt bei leitend angesteuertem Bauelement das elektrische Potential in der Driftzone 11 in Richtung der Body-Zone 12 ab. Die an die Drainelektrode 32 angeschlossene Driftsteuerzone 41 liegt dadurch auf einem höheren Potential als die Driftzone 11, wobei die über dem Akkumulationsdielektrikum 51 anliegende Potentialdifferenz mit zunehmendem Abstand von der Drainzone 14 in Richtung der Bodyzone 12 zunimmt. Diese Potentialdifferenz bewirkt, dass in der Driftzone 11 benachbart zu dem Akkumulationsdielektrikum 51 eine Akkumulationszone bzw. ein Akkumulationskanal entsteht, in der/dem Ladungsträger akkumuliert werden. Diese Ladungsträger sind Elektronen, wenn die Driftsteuerzone 41 – wie in dem Beispiel – auf einem höheren elektrischen Potential als die Driftzone 11 liegt, und im umgekehrten Fall Löcher. Der Akkumulationskanal bewirkt eine Reduktion des Einschaltwiderstandes des Bauelements im Vergleich zu einem herkömmlichen Bauelement, das eine entsprechend der Driftzone 11 dotierte Driftzone jedoch keine Driftsteuerzone aufweist.Due to an inevitable existing electrical resistance of the drift zone 11 When the component is turned on, it takes on the electrical potential in the drift zone 11 towards the body zone 12 from. The to the drain electrode 32 connected drift control zone 41 is thus at a higher potential than the drift zone 11 , where the above the accumulation dielectric 51 adjacent potential difference with increasing distance from the drain zone 14 in the direction of the bodyzone 12 increases. This potential difference causes in the drift zone 11 adjacent to the accumulation dielectric 51 an accumulation zone or an accumulation channel arises in which the charge carrier is accumulated. These charge carriers are electrons when the drift control zone 41 - As in the example - at a higher electrical potential than the drift zone 11 lies, and in the opposite case holes. The accumulation channel causes a reduction of the on-resistance of the device compared to a conventional device, the one corresponding to the drift zone 11 However, doped drift zone has no drift control zone.

Die bei dem Bauelement erreichte Akkumulationswirkung ist außer von der Spannungsdifferenz zwischen der Driftsteuerzone 41 und der Driftzone 11 von der Dicke (d in 1A) des Akkumulationsdielektrikum 51 in der zweiten lateralen Richtung y und von dessen (relativer) Dielektrizitätskonstante abhängig. Die Akkumulationswirkung verstärkt sich hierbei mit abnehmender Dicke d diese Akkumulationsdielektrikums 51 und mit zunehmender Dielektrizitätskonstante. Eine minimal mögliche Dicke dieses Dielektrikums ergibt sich bei leitend angesteuertem Bauelement aus einer maximal vorhandenen Potentialdifferenz zwischen der Driftsteuerzone 41 und der Driftzone 11 und damit aus der maximalen dauerhaften Feldstärkebelastung des Akkumulationsdielektrikums.The accumulation effect achieved with the device is beyond the voltage difference between the drift control zone 41 and the drift zone 11 of the thickness (d in 1A ) of the accumulation dielectric 51 in the second lateral direction y and dependent on its (relative) dielectric constant. The accumulation effect increases with decreasing thickness d of this accumulation dielectric 51 and with increasing dielectric constant. A minimum possible thickness of this dielectric results in the case of a conductive component from a maximum potential difference between the drift control zone 41 and the drift zone 11 and thus from the maximum permanent field strength loading of the accumulation dielectric.

Als Material des Akkumulationsdielektrikums 51 eignet sich beispielsweise ein Halbleiteroxid des zur Realisierung der Driftzone 11 oder der Driftsteuerzone 41 verwendeten Halbleitermaterials, beispielsweise Silizium. Bei typischen dauerhaften Spannungsbelastungen des Akkumulationsdielektrikums 51 von deutlich unter etwa 100V, beispielsweise zwischen 5V bis 20V, und bei Verwendung von Siliziumoxid als Akkumulationsdielektrikum 51 ist die Dicke d des Dielektrikums 51 kleiner als etwa 500nm und liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 25nm bis etwa 150nm.As a material of the accumulation dielectric 51 For example, a semiconductor oxide is suitable for the realization of the drift zone 11 or the drift control zone 41 used semiconductor material, for example silicon. For typical permanent voltage loads of the accumulation dielectric 51 from well below about 100V, for example, between 5V to 20V, and when using silicon oxide as the accumulation dielectric 51 is the thickness d of the dielectric 51 less than about 500 nm, and is preferably in the range of about 25 nm to about 150 nm.

Das Bauelement ist sperrend angesteuert, wenn kein geeignetes Ansteuerpotential an der Gateelektrode 21 anliegt und wenn eine – im Fall eines n-Kanal-MOSFET positive – Drain-Source-Spannung, d.h. eine – im Fall eines n-Kanal-MOSFET positive – Spannung zwischen der Drainzone 14 und Sourcezone 13 anliegt. Der pn-Übergang zwischen der Driftzone 11 und der Bodyzone 12 ist dadurch in Sperrrichtung gepolt, so dass sich in der Driftzone 11 ausgehend von diesem pn-Übergang in Richtung der Drainzone 14 eine Raumladungszone ausbildet. Die anliegende Sperrspannung wird dabei in der Driftzone 11 abgebaut, d.h. die über der Driftzone 11 anliegende Spannung entspricht annähernd der anliegenden Sperrspannung.The device is blocked, if no suitable drive potential at the gate electrode 21 is present and if a - in the case of an n-channel MOSFET positive - drain-source voltage, ie a - in the case of an n-channel MOSFET positive - voltage between the drain zone 14 and source zone 13 is applied. The pn junction between the drift zone 11 and the bodyzone 12 is thereby poled in the reverse direction, so that in the drift zone 11 starting from this pn junction in the direction of the drain zone 14 forms a space charge zone. The applied blocking voltage is in the drift zone 11 degraded, ie the above the drift zone 11 applied voltage corresponds approximately to the applied reverse voltage.

Bedingt durch die sich in der Driftzone 11 ausbreitende Raumladungszone breitet sich im Sperrfall auch in der Driftsteuerzone 41 des Bauelements eine Raumladungszone aus, die im wesentlichen durch die geringe Dotierungskonzentration der Driftsteuerzone bedingt ist, die sich bei Einhaltung der oben angegebenen Dotierungsvorschrift für die Driftsteuerzone 41 ergibt. Der Spannungsabfall an dem Akkumulationsdielektrikum 51 ist dabei auf einen oberen Maximalwert begrenzt, der nachfolgend hergeleitet wird.Due to the drift zone 11 Spreading space charge zone spreads in the case of blocking also in the drift control zone 41 of the device from a space charge zone, which is essentially due to the low doping concentration of the drift control, resulting in compliance with the above doping rule for the drift control zone 41 results. The voltage drop across the accumulation dielectric 51 is limited to an upper maximum value, which is derived below.

Das Akkumulationsdielektrikum 51 mit seiner Dicke dAkku bildet zusammen mit der Driftsteuerzone 41 und der Driftzone 11 eine Kapazität, für deren flächenbezogenen Kapazitätsbetrag C' gilt. C' = ε0εr/dAkku (1)ε0 bezeichnet dabei die Dielektrizitätskonstante für das Vakuum und εr bezeichnet die relative Dielektrizitätskonstante des verwendeten Dielektrikums, die für Siliziumoxid (SiO2) etwa 4 beträgt.The accumulation dielectric 51 with its thickness d battery forms together with the drift control zone 41 and the drift zone 11 a capacity for whose area-related capacity amount C 'applies. C '= ε 0 ε r / d battery pack (1) ε 0 denotes the dielectric constant for the vacuum and ε r denotes the relative dielectric constant of the dielectric used, which is about 4 for silicon oxide (SiO 2 ).

Die Spannung über dem Dielektrikum 51 ist in bekannter Weise gemäß U = Q'/C' (2)abhängig von der gespeicherten Ladung, wobei Q' die auf die Fläche des Dielektrikums 51 bezogene gespeicherte Ladung bezeichnet.The voltage across the dielectric 51 is in a known manner according to U = Q '/ C' (2) depending on the stored charge, where Q 'is on the surface of the dielectric 51 referred to stored charge.

Die durch diese Kapazität speicherbare Ladung ist durch die Netto-Dotierstoffladung der Driftsteuerzone 41 begrenzt. Unter der Annahme, dass die auf die Fläche des Dielektrikums bezogene Netto-Dotierstoffladung der Driftsteuerzone 41 kleiner ist als die Durchbruchsladung QBr gilt für die über dem Dielektrikum 51 anliegende Spannung U:

Figure 00210001
The charge storable by this capacitance is through the net dopant charge of the drift control zone 41 limited. Assuming that the net dopant charge related to the area of the dielectric is the drift control zone 41 smaller than the breakdown charge Q Br applies to those above the dielectric 51 applied voltage U:
Figure 00210001

Die maximal über dem Dielektrizitätskonstante 51 anliegende Spannung steigt also mit dessen Dicke dAkku linear und damit in erster Näherung etwa genauso stark an, wie seine Spannungsfestigkeit. Für SiO2 mit einem εr von etwa 4 und 100nm Dicke ergibt sich eine maximale Spannungsbelastung U von 6,8V, die deutlich unter der zulässigen Dauerbelastung eines solchen Oxids von etwa 20V liegt. Die Durchbruchsladung von Silizium liegt dabei etwa bei 1,2·1012/cm2.The maximum above the dielectric constant 51 applied voltage thus increases linearly with its thickness d battery and thus approximately in the first approximation as strong as its dielectric strength. For SiO 2 with an ε r of about 4 and 100nm thickness results in a maximum stress U of 6.8V, which is well below the allowable continuous load of such an oxide of about 20V. The breakdown charge of silicon is approximately 1.2 × 10 12 / cm 2 .

Im Sperrfall baut sich in der Driftsteuerzone 41 damit eine Raumladungszone auf, deren Potentialverlauf sich von dem Potentialverlauf der Driftzone 11 maximal um den Wert der über dem Dielektrikum 51 anliegenden, durch die niedrige Dotierung der Driftsteuerzone begrenzten Spannung unterscheiden kann. Die Spannung über dem Akkumulationsdielektrikum 51 ist dabei stets geringer als dessen Durchbruchsspannung.In the lock case, builds in the drift control zone 41 thus a space charge zone whose potential curve is different from the potential course of the drift zone 11 maximum by the value of the above the dielectric 51 adjacent, by the low doping of the drift control zone limited voltage can distinguish. The voltage across the accumulation dielectric 51 is always lower than its breakdown voltage.

Die Spannungsfestigkeit des Bauelements ist maßgeblich bestimmt durch die Dotierungskonzentration der Driftzone 11 und durch deren Abmessungen in der Richtung, in der sich die Raumladungszone ausbreitet, d.h. der ersten lateralen Richtung x bei dem Bauelement gemäß 1. Diese Abmessung wird nachfolgend als "Länge" der Driftzone 11 bezeichnet. Die Spannungsfestigkeit ist hierbei bei genügend schwacher Dotierung um so größer, je größer diese Länge ist und ist annähernd linear von dieser Länge abhängig, wobei bei Verwendung von Silizium als Halbleitermaterial eine Länge von etwa 10μm bei einer gewünschten Spannungsfestigkeit von 100V benötigt wird. Die Spannungsfestigkeit nimmt wiederum mit zunehmender Dotierung der Driftzone 11 ab.The dielectric strength of the device is largely determined by the doping concentration of the drift zone 11 and by their dimensions in the direction in which the space charge zone propagates, ie the first lateral direction x in the device according to FIG 1 , This dimension is hereinafter referred to as "length" of the drift zone 11 designated. The dielectric strength is in this case with sufficiently weak doping the greater, the greater this length and is approximately linearly dependent on this length, with the use of silicon as semiconductor material, a length of about 10 microns at a desired withstand voltage of 100V is needed. The dielectric strength in turn decreases with increasing doping of the drift zone 11 from.

Der Einschaltwiderstand des erfindungsgemäßen Bauelements ist von der Ausbildung des Akkumulationskanals abhängig und nur in geringem Maß von der Dotierungskonzentration der Driftzone 11 abhängig. Die Driftzone 11 kann bei dem erfindungsgemäßen Bauelement zugunsten einer hohen Spannungsfestigkeit niedrig dotiert werden, während ein niedriger Einschaltwiderstand dank des durch die Driftsteuerzone 41 gesteuerten Akkumulationskanals erreicht wird.The on-resistance of the device according to the invention is dependent on the formation of the accumulation channel and only to a small extent on the doping concentration of the drift zone 11 dependent. The drift zone 11 can be low doped in the device according to the invention in favor of a high dielectric strength, while a low on-resistance thanks to the drift control by the 41 controlled accumulation channel is achieved.

Die maximale Dotierstoffkonzentration N in der Driftzone 11 hängt dabei von der zu sperrenden Spannung Umax und der kritischen elektrischen Feldstärke Ekrit ab, bei der im Halbleitermaterial im Sperrfall der Durchbruch wegen Lawinenmultiplikation (Avalanche Durchbruch) einsetzt und welche bei Silizium etwa bei 200kV/cm liegt. Für einseitig abrupte pn-Übergänge gilt folgende Beziehung zwischen Dotierung und Sperrspannung:

Figure 00220001
The maximum dopant concentration N in the drift zone 11 depends on to be barred voltage U max and the critical electric field strength E crit from where in the semiconductor material in the blocking case, the breakthrough due to avalanche multiplication (avalanche breakdown) begins and which is silicon at about 200 kV / cm. For unilaterally abrupt pn junctions, the following relationship applies between doping and blocking voltage:
Figure 00220001

Für Silizium-Bauelemente mit 600V Sperrfähigkeit muss die Donator- bzw. Akzeptordotierung N der Driftzone 11 also unter etwa 2·1014/cm3 liegen.For silicon devices with 600V blocking capability, the donor or acceptor dopant N of the drift zone must be 11 that is below about 2 × 10 14 / cm 3 .

Da die Spannungsbelastung des Akkumulationsdielektrikums 51 aus den zuvor erläuterten Gründen stets unter der maximal zulässigen Spannungsbelastung des Akkumulationsdielektrikums 51 liegt, begrenzt das Akkumulationsdielektrikum 51 bei den zuvor angegebenen typischen Dimensionierungen die Spannungsfestigkeit des Bauelements – anders als bei bekannten Feldplattenbauelementen – nicht.As the voltage load of the accumulation dielectric 51 for the reasons explained above, always under the maximum permissible stress load of the accumulation dielectric 51 , limits the accumulation dielectric 51 in the typical dimensions given above, the dielectric strength of the device - unlike in known Feldplattenbauelementen - not.

Bei dem zuvor anhand der 1A bis 1D erläuterten Bauelement, sind die Driftsteuerzonen 41 ausschließlich an die Drainzone 14 angeschlossen. Bei sperrend angesteuertem Bauelement können in den Driftsteuerzonen 41, die in dem Beispiel n-dotiert sind, bedingt durch eine thermische Generati on von Elektronen-Loch-Paaren Löcher akkumuliert werden, die nicht abfließen können. Über der Zeit kann eine dadurch akkumulierte Ladungsmenge so weit ansteigen, dass die maximal zulässige Feldstärke des Akkumulationsdielektrikums 51 erreicht wird und diese Dielektrikum 51 durchbricht.In the previously using the 1A to 1D explained component, are the drift control zones 41 exclusively to the drain zone 14 connected. When the component is locked, the drift control zones can be activated 41 , which are n-doped in the example, are accumulated due to a thermal generation of electron-hole pairs holes that can not flow away. Over time, a charge amount accumulated thereby may increase so much that the maximum allowable field strength of the accumulation dielectric 51 is achieved and this dielectric 51 breaks through.

Bezugnehmend auf 2, die eine Abwandlung des Bauelements gemäß 1 zeigt, kann dies dadurch vermieden werden, dass das Akkumulationsdielektrikum 51 abschnittsweise als Tunneldielektrikum 53 ausgebildet ist, welches einen Abfluss der akkumulierten Ladungsträger in die Driftzone 11 ermöglicht, sobald die Durchbruchfeldstärke des Tunneldielektrikums 53 erreicht ist und noch bevor die Durchbruchfeldstärke des übrigen Akkumulationsdielektrikums 51 erreicht ist. Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Tunneldielektrikum 53 im Bereich des der Bodyzone 12 zugewandten Endes der Driftsteuerzonen 41 angeordnet.Referring to 2 that is a modification of the device according to 1 This can be avoided by the accumulation dielectric 51 in sections as a tunnel dielectric 53 is formed, which is an outflow of the accumulated charge carriers in the drift zone 11 as soon as the breakdown field strength of the tunnel dielectric 53 is reached and even before the breakdown field strength of the remaining accumulation dielectric 51 is reached. At the in 2 illustrated embodiment is the tunnel dielectric 53 in the area of the bodyzone 12 facing the end of the drift control zones 41 arranged.

Als Tunneldielektrikum eignen sich beispielsweise Schichten aus Siliziumoxid (SiO2) oder Siliziumnitrid (Si3N4) oder auch mehrlagige Schichten aus Siliziumoxid und Siliziumnitrid. Ebenfalls möglich sind Misch-Dielektrika aus Silizium, Sauerstoff und Stickstoff. Typische Tunnel-Durchbruchsfeldstärken liegen im Bereich von 1...2V/nm. Für ein Tunneloxid 53 mit einer Dicke von 13nm ergeben sich dadurch maximale Spannungen von 13...26V, die oberhalb der während des normalen Sperrbetriebs an dem Akkumulationsdielektrikum 51 anliegenden Spannung liegt und die von einem Akkumulationsdielektrikum 51 aus Siliziumoxid mit einer Dicke von beispielsweise 100nm problemlos ausgehalten wird.As a tunnel dielectric, for example, layers of silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (Si 3 N 4 ) or multi-layer layers of silicon oxide and silicon nitride are suitable. Also possible are mixed dielectrics made of silicon, oxygen and nitrogen. Typical tunnel breakdown field strengths are in the range of 1 ... 2V / nm. For a tunnel oxide 53 with a thickness of 13nm this results in maximum voltages of 13 ... 26V, which are higher than during normal blocking operation on the accumulation dielectric 51 applied voltage and that of an accumulation dielectric 51 made of silicon oxide with a thickness of for example 100nm is easily withstood.

Vorteilhaft an einer Ladungsträgerakkumulation in der Driftsteuerzone 41 während des Sperrbetriebs ist wiederum, dass die akkumulierten Löcher die Ausbildung des Akkumulationskanals in der Driftzone 11 bei leitend angesteuertem Bauelement unterstützen. Diese Wirkung hält so lange an, bis die Differenz zwischen dem Potential der Driftzone 11 und der Drainzo ne 14 unter den Wert der Tunnelspannung abgesunken ist. Danach fließen überzählige Löcher aus der Driftsteuerzone 41 in Richtung der Drainzone 14 bzw. der Drainelektrode 32 ab. Das Tunneldielektrikum 53 dient außerdem dazu, einen durch thermische Ladungsträgergeneration erzeugten Leckstrom abzuführen, sobald aus der Ladungsanhäufung am Tunneldielektrikum 53 eine Spannungsdifferenz an dem Tunneldielektrikum 53 gegenüber der Driftzone 11 resultiert, die die Tunnelspannung überschreitet.Advantageous for a charge carrier accumulation in the drift control zone 41 during the blocking operation, again, the accumulated holes are the formation of the accumulation channel in the drift zone 11 in the case of a conductive component and terstützen. This effect lasts until the difference between the potential of the drift zone 11 and the drainzo 14 has fallen below the value of the tunneling voltage. Thereafter, excess holes flow out of the drift control zone 41 in the direction of the drain zone 14 or the drain electrode 32 from. The tunnel dielectric 53 also serves to dissipate a leakage current generated by thermal charge carrier generation as soon as charge accumulation at the tunnel dielectric 53 a voltage difference across the tunnel dielectric 53 opposite the drift zone 11 results that exceeds the tunneling voltage.

3 zeigt ein gegenüber dem Bauelement gemäß 1 abgewandeltes Bauelement ausschnittsweise in perspektivischer Darstellung. Entsprechend der Darstellung in 1D sind aus Gründen der Übersichtlichkeit die Drain- und Sourceelektroden, die die Drain- und Sourcezonen 14, 13 kontaktieren, bei dem Bauelement in 3 nicht dargestellt. 3 shows a relation to the device according to 1 modified component fragmentary in perspective view. As shown in 1D For clarity, the drain and source electrodes are the drain and source zones 14 . 13 contact, at the device in 3 not shown.

Der Halbleiterkörper 100 ist bei diesem Bauelement als sogenanntes SOI-Substrat realisiert und umfasst zwischen dem Halbleitersubstrat 103 und der Halbleiterschicht 104, in der die Driftzone 11 und die Driftsteuerzone 41 sowie die Source- und Drainzonen 13, 14 integriert sind, eine durchgehende Isolationsschicht 105. Diese Isolationsschicht, die beispielsweise aus einem Halbleiteroxid besteht, isoliert hierbei sowohl die Driftzone 11 als auch die Driftsteuerzone 41 gegenüber dem Substrat 103. Das Halbleitersubstrat 103 kann vom selben Leitungstyp wie die Halbleiterschicht 104 oder von einem zu dem Leitungstyp der Halbleiterschicht 104 komplementären Leitungstyp sein.The semiconductor body 100 is realized in this device as a so-called SOI substrate and comprises between the semiconductor substrate 103 and the semiconductor layer 104 in which the drift zone 11 and the drift control zone 41 as well as the source and drain zones 13 . 14 are integrated, a continuous insulation layer 105 , This insulating layer, which consists for example of a semiconductor oxide, in this case isolates both the drift zone 11 as well as the drift control zone 41 opposite the substrate 103 , The semiconductor substrate 103 can be of the same conductivity type as the semiconductor layer 104 or from one to the conductivity type of the semiconductor layer 104 complementary conductivity type.

Um im Sperrbetrieb eine unerwünschte Ladungsträgerakkumulation in dem Substrat 103 an der Grenzfläche zu der Isolationsschicht 105 zu verhindern, können unter der Sourcezone 13 und/oder unter der Drainzone 14 Aussparung 106 in der Isolationsschicht 105 vorgesehen werden. Diese Aussparung 106 sind mit einem dotiertem oder undotiertem Halbleitermaterial ausgefüllt, das eine Verbindungszone 26 zwischen der Driftzone 11 und dem Substrat 103 bildet. Die Verbindungszone 26 unter der Drainzone 14 bzw. Drainelektrode ist dabei geeignet, in dem Substrat 103 an der Grenzfläche zu der Isolationsschicht 105 akkumulierte Elektronen zur Drainzone 14 abzuführen. Im Falle von im Substrat 103 an der Grenzfläche zur Isolationsschicht 105 akkumulierten Löchern ist die Verbindungszone 26 unter der Sourcezone 13 geeignet, diese Löcher zur Sourcezone 13 abzuführen.In the blocking mode, an undesired charge carrier accumulation in the substrate 103 at the interface with the insulating layer 105 can prevent, under the source zone 13 and / or under the drain zone 14 recess 106 in the insulation layer 105 be provided. This recess 106 are filled with a doped or undoped semiconductor material that is a junction zone 26 between the drift zone 11 and the substrate 103 forms. The connection zone 26 under the drain 14 or drain electrode is suitable in the substrate 103 at the interface with the insulating layer 105 accumulated electrons to the drain zone 14 dissipate. In case of in the substrate 103 at the interface to the insulation layer 105 Accumulated holes is the connection zone 26 under the source zone 13 suitable, these holes to the source zone 13 dissipate.

Die Gateelektrode 21 ist bei dem Bauelement gemäß 3 entsprechend dem Bauelement in 1 oberhalb der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100 angeordnet. Diese Gateelektrode 21 und das darunter liegende Gatedielektrikum sind streifenförmig ausgebildet und erstrecken sich in dem Beispiel in der zweiten lateralen Richtung y nur jeweils über die Breite b der einzelnen Abschnitte der Driftzone. Diese Breite b der Driftzone 11 ist gegeben durch den gegenseitigen Abstand zweier unmittelbar benachbarter Driftsteuerzonen 41. In nicht näher dargestellter Weise kann sich die Gateelektrode 21 in der zweiten lateralen Richtung y über den gesamten Bereich des Halbleiterkörpers 100 oder Teile davon erstrecken, in dem Driftsteuerzonen 41 und Abschnitte der Driftzone 11 angeordnet sind. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass eine seitliche Überlappung der Gateelektrode 21 über Driftsteuerzone 41 erlaubt ist, genauso wie eine Realisierung der Gateelektrode 21 derart, dass diese in der zweiten lateralen Richtung y schmäler ist als die Driftzone 11 in dieser Richtung.The gate electrode 21 is in the device according to 3 according to the component in 1 above the front 101 of the semiconductor body 100 arranged. This gate electrode 21 and the underlying gate dielectric are strip-shaped and in the example in the second lateral direction y extend only over the width b of the individual sections of the drift zone. This width b of the drift zone 11 is given by the mutual distance between two immediately adjacent drift control zones 41 , In a manner not shown, the gate electrode can 21 in the second lateral direction y over the entire area of the semiconductor body 100 or parts thereof, in the drift control zones 41 and sections of the drift zone 11 are arranged. In this connection it should be noted that a lateral overlap of the gate electrode 21 via drift control zone 41 is allowed, as well as a realization of the gate electrode 21 such that it is narrower in the second lateral direction y than the drift zone 11 in this direction.

Die 4A bis 4D zeigen eine weitere Abwandlung des in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Leistungs-MOSFET. Entsprechend der 1A bis 1D zeigt 4A das Bauelement in einer nahe der Vorderseite 101 gelegenen lateralen Schnittebene bzw. in Draufsicht auf die Vorderseite 101, die 4B und 4C zeigen das Bauelement in zwei unterschiedlichen vertikalen Schnittebenen C-C bzw. D-D, und 4D zeigt das Bauelement in perspektivischer Schnittdarstellung.The 4A to 4D show a further modification of the in 1 illustrated power MOSFET according to the invention. According to the 1A to 1D shows 4A the device in a near the front 101 located lateral sectional plane or in plan view of the front 101 , the 4B and 4C show the device in two different vertical sectional planes CC and DD, and 4D shows the component in a perspective sectional view.

Während die Driftsteuerzonen 41 bei dem Bauelement gemäß 1 lediglich eine Anschlusszone 42 zum Anschließen an die Drainzone 14 bzw. die Drainelektrode 32 aufweist, weisen die Driftsteuerzonen 41 des Bauelements gemäß 4 jeweils eine zweite Anschlusszone 44 auf, die in der ersten lateralen Richtung x beabstandet zu der ersten Anschlusszone 42 angeordnet ist. Diese zweiten Anschlusszonen 44 können in noch zu erläuternder Weise vom gleichen Leitungstyp wie die Dotierung der Driftsteuerzone 41 sein, die zweiten Anschlusszonen 44 können jedoch auch komplementär zu der Dotierung der Driftsteuerzone 41 dotiert sein. In dem dargestellten Beispiel stimmen die geometrischen Abmessungen der zweiten Anschlusszonen 44 mit den geometrischen Abmessungen der in der zweiten lateralen Richtung y jeweils benachbart angeordneten Bodyzonen 12 überein. Die zweiten Anschlusszonen 44 beginnen in der ersten lateralen Richtung x somit auf Höhe der Bodyzonen 12 und erstrecken sich in der vertikalen Richtung v genauso tief in den Halbleiterkörper 100 hinein, wie die Bodyzonen 12. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Bodyzonen 12 und die zweiten Anschlusszonen 44 durch gleiche Verfahrensschritte, d. h. gleiche Implantations- und/oder Diffusionsschritte, hergestellt werden.While the drift control zones 41 in the device according to 1 only one connection zone 42 for connection to the drainage zone 14 or the drain electrode 32 have the drift control zones 41 of the device according to 4 each a second connection zone 44 in the first lateral direction x spaced from the first terminal zone 42 is arranged. These second connection zones 44 may be of the same conductivity type as the doping of the drift control zone, as will be explained 41 be the second connection zones 44 however, may also be complementary to the doping of the drift control zone 41 be doped. In the example shown, the geometrical dimensions of the second connection zones are correct 44 with the geometric dimensions of the body zones respectively adjacent in the second lateral direction y 12 match. The second connection zones 44 begin in the first lateral direction x thus at the height of the body zones 12 and extend in the vertical direction v as deep into the semiconductor body 100 in, like the body zones 12 , This can be achieved by having the body zones 12 and the second connection zones 44 be produced by the same process steps, ie the same implantation and / or diffusion steps.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Abmessungen der zweiten Anschlusszonen 44 in lateraler und vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers 100 jedoch nicht mit den Abmessungen der Bodyzonen 12 übereinstimmen müssen. Insbesondere besteht die Möglichkeit, dass sich die Driftsteuerzone 41 und die Bodyzone 12 in der ersten lateralen Richtung x des Halbleiterkörpers 100 überlappen, wie dies in 5 in einer der Schnittdarstellung gemäß 4A entsprechenden Schnittdarstellung dargestellt ist. Um hierbei Auswirkungen der Driftsteuerzone 41 auf die Schalteigenschaften des Bauelements zu vermeiden, sind benachbart zu der Driftsteuerzone 41 in der Bodyzone 12 hochdotierte Halbleiterzonen 16 vorhanden, die vom gleichen Leitungstyp wie die Bodyzone 12 sind.It should be noted that the dimensions of the second connection zones 44 in lateral and vertical direction of the semiconductor body 100 but not with the dimensions of the body zones 12 must match. In particular, there is the possibility that the drift control zone 41 and the bodyzone 12 in the first lateral direction x of the semiconductor body 100 overlap, as in 5 in one of the sectional view according to 4A corresponding sectional view is shown. In order to do effects of the drift control zone 41 to avoid the switching characteristics of the device are adjacent to the drift control zone 41 in the body zone 12 highly doped semiconductor zones 16 present, of the same conductivity type as the bodyzone 12 are.

Die Grenzen der zweiten Anschlusszonen 44 und der hochdotierten Halbleiterzonen 16 können in der ersten lateralen Richtung x auch, anders als in 5 dargestellt, gegeneinander versetzt sein.The limits of the second connection zones 44 and the heavily doped semiconductor zones 16 also in the first lateral direction x, unlike in 5 represented, offset from each other.

Bei dem Bauelement gemäß 4A sind die Sourcezone 13 und die Bodyzone 12 gemeinsam durch die Sourceelektrode 31 kontaktiert, während die Drainzone 14 bzw. die mehreren Drainzonenabschnitte durch eine Drainelektrode bzw. durch Drainelektrodenabschnitte 32 kontaktiert sind. Die ersten Anschlusszonen 42 der Driftsteuerzonen 41 sind in dem Beispiel jeweils an erste Anschlusselektroden 33 angeschlossen, deren Verschaltung mit den Drainelektroden 32 noch erläutert werden wird. Die zweiten Anschlusszonen 44 der Driftsteuerzonen 41 sind an zweite Anschlusselektroden der Driftsteuerzonen 41 angeschlossen, deren weitere Verschaltung ebenfalls noch erläutert werden wird.In the device according to 4A are the source zone 13 and the bodyzone 12 together through the source electrode 31 contacted while the drain zone 14 or the plurality of drain zone sections through a drain electrode or through drain electrode sections 32 are contacted. The first connection zones 42 the drift control zones 41 are in the example in each case to first terminal electrodes 33 connected, whose interconnection with the drain electrodes 32 will be explained. The second connection zones 44 the drift control zones 41 are to second terminal electrodes of the drift control zones 41 connected, the further interconnection will also be explained.

Bei dem in den 4A bis 4D dargestellten Leistungs-MOSFET weist die Gateelektrode 21 mehrere Gateelektrodenabschnitte auf, die sich in der zweiten lateralen Richtung y jeweils nur über die Breite der einzelnen Driftzonen 11 erstrecken. Das Gatedielektrikum 22 kann Bezug nehmend auf 4D dabei als durchgehende streifenförmige Dielektrikumsschicht ausgebildet sein. Das Bezugszeichen 23 bezeichnet in den 4B und 4C eine Isolations- bzw. Passivierungsschicht, welche die Gateelektrode 21 gegenüber der Sourceelektrode 31 isoliert und die die Driftzonen 11 und die Driftsteuerzonen 41 oberhalb der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers überdeckt.In the in the 4A to 4D shown power MOSFET has the gate electrode 21 a plurality of gate electrode sections, which in the second lateral direction y are each only over the width of the individual drift zones 11 extend. The gate dielectric 22 can reference 4D be formed as a continuous strip-shaped dielectric layer. The reference number 23 designated in the 4B and 4C an isolation or passivation layer, which is the gate electrode 21 opposite the source electrode 31 isolated and the the drift zones 11 and the drift control zones 41 above the front 101 of the semiconductor body.

In nicht näher dargestellter Weise können die Abmessungen der Gateelektroden 21 und/oder des Gatedielektrikums 22 in der zweiten lateralen Richtung y auch von den Abmessungen der Driftzonen 11 in dieser Richtung abweichen. So kann insbesondere eine gemeinsame Gateelektrode 21 vorgesehen sein, die – entsprechend des Gatedielektrikums 22 in 4D – als durchgehende Elektrodenschicht realisiert ist.In a manner not shown, the dimensions of the gate electrodes 21 and / or the gate dielectric 22 in the second lateral direction y also on the dimensions of the drift zones 11 deviate in this direction. Thus, in particular, a common gate electrode 21 be provided, which - according to the gate dielectric 22 in 4D - Is realized as a continuous electrode layer.

Bezug nehmend auf 6, die ein gegenüber dem Bauelement gemäß 4 abgewandeltes Bauelement zeigt, kann die Gateelektrode 21 in der zweiten lateralen Richtung y auch als durchgehende streifenförmige Elektrode 21 realisiert sein, die sich in dieser zweiten lateralen Richtung y somit sowohl über die Bodyzonen 12 als auch über die Driftsteuerzonen 41 bzw. deren zweite Anschlusszonen (in der Darstellung gemäß 6 nicht sichtbar) verläuft.Referring to 6 which is a respect to the device according to 4 modified component shows, the gate electrode 21 in the second lateral direction y also as a continuous strip-shaped electrode 21 be realized that in this second lateral direction y thus both on the body zones 12 as well as over the drift control zones 41 or their second connection zones (in the illustration according to FIG 6 not visible) runs.

7 zeigt eine weitere Abwandlung des in 4 dargestellten Leistungs-MOSFET. Bei diesem Bauelement ist der Halbleiterkörper entsprechend des Bauelements in 3 als SOI-Substrat realisiert und weist ein Halbleitersubstrat 103, eine auf dem Halbleitersubstrat 103 angeordnete Isolationsschicht 105 sowie eine auf der Isolationsschicht angeordnete Halbleiterschicht 104 auf, in der die Driftzonen 11, die Driftsteuerzonen 41, die Sourcezonen 13, die Bodyzonen 12, die Drainzonen 14 sowie die Anschlusszonen 42, 44 der Driftsteuerzonen 41 angeordnet sind. Die Gateelektrode 21 erstreckt sich bei dem Bauelement gemäß 7 jeweils nur über die Breite einer Driftzone 11, kann jedoch beliebig von der Breite der Driftzone 11 abweichen und kann entsprechend des Bauelements gemäß 6 insbesondere auch als durchgehende streifenförmige Gateelektrode realisiert sein (nicht dargestellt). 7 shows a further modification of the in 4 illustrated power MOSFET. In this device, the semiconductor body is according to the device in 3 realized as an SOI substrate and has a semiconductor substrate 103 , one on the semiconductor substrate 103 arranged insulation layer 105 and a semiconductor layer disposed on the insulating layer 104 on, in the drift zones 11 , the drift control zones 41 , the source zones 13 , the body zones 12 , the drain zones 14 as well as the connection zones 42 . 44 the drift control zones 41 are arranged. The gate electrode 21 extends according to the device 7 only over the width of a drift zone 11 , however, can be arbitrary on the width of the drift zone 11 may differ and according to the device according to 6 be realized in particular as a continuous strip-shaped gate electrode (not shown).

Die Driftsteuerzone 41 bzw. deren erste und zweite Anschlusselektroden 33, 34 können auf unterschiedliche Weise kontaktiert werden, wie nachfolgend erläutert wird.The drift control zone 41 or their first and second connection electrodes 33 . 34 can be contacted in different ways, as explained below.

Bei einer ersten in den 8A und 8B dargestellten Ausführungsform ist vorgesehen, die Driftsteuerzone 41 an ihrem drainseitigen Ende über eine erste Diode 61 an die Drainzone 14 bzw, die Drainelektrode 32 und an ihrem sourceseitigen En de über eine zweite Diode 62 an die Sourcezone bzw. die Sourceelektrode 31 anzuschließen. Diese beiden Dioden 61, 62 sind in dem Beispiel in dem Halbleiterkörper 100 integriert. Die erste Diode 61 ist durch die im Zusammenhang mit 1 erläuterten Anschlusszonen 42, 43 gebildet, von denen eine 42 vom gleichen Leitungstyp wie die Driftsteuerzone 41 und eine 43 komplementär zu der Driftsteuerzone 41 dotiert ist. Die Drainelektrode 32 und die erste Anschlusselektrode 33 sind bei diesem Bauelement als gemeinsame Elektrode realisiert, die streifenförmig ausgebildet ist und die Driftzonen 14 und die komplementär zu den ersten Anschlusszonen 42 dotierten Anschlusszonen 43 kontaktiert.At a first in the 8A and 8B illustrated embodiment is provided, the drift control zone 41 at its drain end via a first diode 61 to the drain zone 14 or, the drain electrode 32 and at its source-side end over a second diode 62 to the source zone or the source electrode 31 to join. These two diodes 61 . 62 are in the example in the semiconductor body 100 integrated. The first diode 61 is related by 1 explained connection zones 42 . 43 formed, one of which 42 of the same conductivity type as the drift control zone 41 and a 43 complementary to the drift control zone 41 is doped. The drain electrode 32 and the first terminal electrode 33 are realized in this device as a common electrode which is strip-shaped and the drift zones 14 and the complementary to the first connection zones 42 doped connection zones 43 contacted.

Die erste Diode 61 kann auch als externe Diode (nicht dargestellt) zwischen der Drainelektrode 32 und der ersten Anschlusselektrode 34 realisiert sein.The first diode 61 can also be used as an external diode (not shown) between the drain electrode 32 and the first terminal electrode 34 be realized.

Die zweite Diode 62 ist in dem Beispiel dadurch realisiert, dass die zweite Anschlusszone 44 der Driftsteuerzonen 41 als komplementär zu den Driftsteuerzonen 41 dotierte Halbleiterzonen realisiert ist. Die Sourceelektrode 31 und die zweite Anschlusselektrode 34 sind dabei elektrisch leitend miteinander verbunden und können entsprechend der in 8B dargestellten Drainelektrode 32 als gemeinsame streifenförmige Elektrode realisiert sein (nicht dargestellt).The second diode 62 is there in the example realized by that the second connection zone 44 the drift control zones 41 as complementary to the drift control zones 41 doped semiconductor zones is realized. The source electrode 31 and the second terminal electrode 34 are electrically connected to each other and can according to the in 8B illustrated drain electrode 32 be realized as a common strip-shaped electrode (not shown).

Zur Reduktion eines Kontaktwiderstandes zwischen der zweiten Anschlusselektrode 34 und der zweiten Anschlusszone 44 kann optional eine höher dotierte Halbleiterzone 45 innerhalb der zweiten Anschlusszone 44 vorhanden sein, die durch die zweite Anschlusselektrode 34 kontaktiert ist.For reducing a contact resistance between the second connection electrode 34 and the second connection zone 44 Optionally, a higher doped semiconductor zone 45 within the second connection zone 44 be present through the second connection electrode 34 is contacted.

Die Funktionsweise des in den 8A und 8B dargestellten Bauelements wird nachfolgend erläutert.The functioning of the in the 8A and 8B illustrated component will be explained below.

Der dargestellte n-Kanal-MOSFET leitet bei Anlegen eines geeigneten Ansteuerpotentials an die Gateelektrode 21, durch das sich ein Inversionskanal in der Bodyzone 12 zwischen der Sourcezone 13 und der Driftzone 11 ausbreitet, und bei Anlegen einer positiven Drain-Source-Spannung zwischen der Drainelektrode 32 und der Sourceelektrode 31. Die erste Diode 61 ist während dieses Betriebszustandes in Flussrichtung gepolt, während die zweite Diode 62 in Sperrrichtung gepolt ist. Die zweite Diode 62 ist dabei so dimensioniert, dass deren Spannungsfestigkeit höher ist als die bei leitend angesteuertem Bauelement anliegende Drain-Source-Spannung. Bedingt durch die während des leitenden Betriebszustandes in Flussrichtung gepolte erste Diode 61 entspricht das elektrische Potential der Driftsteuerzone 41 dem Drainpotential abzüglich der Durchlassspannung der ersten Diode 61. Dieses Potential der Driftsteuerzone 41 ist wegen des in der Driftzone 11 fließenden Laststroms und des dadurch in der Driftzone 11 erzeugten Bahnspannungsabfalls über weite Bereiche der Driftzone 11 größer als das elektrische Potential in der Driftzone 11, wodurch der über dem Akkumulationsdielektrikum 51 anliegende Spannungsabfall die Ausbildung des Akkumulationskanals entlang des Akkumulationsdielektrikums 51 in der Driftzone 11 bewirkt.The illustrated n-channel MOSFET conducts upon application of a suitable drive potential to the gate electrode 21 through which there is an inversion channel in the bodyzone 12 between the source zone 13 and the drift zone 11 propagates and upon application of a positive drain-source voltage between the drain electrode 32 and the source electrode 31 , The first diode 61 is polarized during this operating state in the flow direction, while the second diode 62 is poled in the reverse direction. The second diode 62 is dimensioned so that their dielectric strength is higher than the voltage applied to conductively driven component drain-source voltage. Due to the first diode polarized in the direction of flow during the conductive operating state 61 corresponds to the electrical potential of the drift control zone 41 the drain potential minus the forward voltage of the first diode 61 , This potential of the drift control zone 41 is because of in the drift zone 11 flowing load current and thereby in the drift zone 11 generated web tension drops over wide areas of the drift zone 11 greater than the electrical potential in the drift zone 11 , causing the above the accumulation dielectric 51 applied voltage drop, the formation of the accumulation channel along the accumulation dielectric 51 in the drift zone 11 causes.

Bei sperrend angesteuertem Bauelement, also bei einer hohen positiven Drain-Source-Spannung, jedoch nicht vorhandenem Inversionskanal, breitet sich in der Driftsteuerzone 11 eine Raumladungszone aus. Die Spannung über dem Akkumulationsdielektrikum 51 ist in bereits erläuterter Weise durch die geringe Dotierstoffmenge in den Driftsteuerzonen 41 in der zweiten lateralen Richtung y nach oben hin begrenzt. Die zweite Diode 62 ist auch während dieses Betriebszustandes in Sperrrichtung gepolt, wobei die sich bei sperrendem Bauelement in der Driftsteuerzone 41 ausbreitende, durch die Driftzone 11 gesteuerte Raumladungszone, die zweite Diode 62 vor einem Spannungsdurchbruch schützt. Vorzugsweise besitzen die zweite Diode 62 gegen die Driftsteuerzone 41 und die Bodyzone 12 gegen die Driftzone 11 eine ähnlich hohe Sperrfähigkeit, insbesondere wenn die zweite Diode 62 und die Bodyzone 12 während der gleichen Prozess-Schritte hergestellt worden sind.In blocking driven device, so at a high positive drain-source voltage, but not present inversion channel, spreads in the drift control zone 11 a space charge zone. The voltage across the accumulation dielectric 51 is already explained by the low dopant amount in the drift control zones 41 limited in the second lateral direction y upwards. The second diode 62 is also poled in the reverse direction during this operating state, which in the case of blocking component in the drift control zone 41 spreading, through the drift zone 11 controlled space charge zone, the second diode 62 protects against voltage breakdown. Preferably, the second diode 62 against the drift control zone 41 and the bodyzone 12 against the drift zone 11 a similar high blocking capability, especially if the second diode 62 and the bodyzone 12 during the same process steps have been made.

Die zweite Diode 62, über welche die Driftsteuerzone 41 an die Sourcezone bzw. Sourceelektrode 31 angeschlossen ist, ermöglicht bei dem in den 8A und 8B dargestellten Bauelement im Sperrbetriebsfall ein Abfließen thermisch generierter Ladungsträger aus der Driftsteuerzone 41, wodurch ein Spannungsdurchbruch des Akkumulationsdielektrikums 51 in Folge akkumulierter thermischer Ladungsträger verhindert wird.The second diode 62 over which the drift control zone 41 to the source zone or source electrode 31 is connected in which allows in the 8A and 8B illustrated component in the blocking operation, a flow of thermally generated charge carriers from the drift control zone 41 , whereby a voltage breakdown of the accumulation dielectric 51 as a result accumulated thermal charge carrier is prevented.

Eine zweite Funktion (d.h. Einsperren der Ladung, siehe unten) tritt hier nicht ein, da generierte Löcher immer über das p-Gebiet abfließen können. Wenn – wie im dargestellten Fall – das p-Gebiet direkt mit der Source verbunden ist, kommt es zu keiner Ladungsspeicherung. Wenn das p-Gebiet jedoch über eine externe Diode oder mit einem Kondensator und ggf. einer weiteren Diode zur Begrenzung der Spannung über dem Kondensator mit der Source verbunden ist, tritt der beschriebene Effekt auf.A second function (i.e., trapping of charge, see below) occurs not here, there generated holes always over drain the p-area can. If - as in illustrated case - the p-area is directly connected to the source, it comes to none Charge storage. However, if the p-region has an external diode or with a capacitor and possibly another diode for limiting the voltage over the capacitor is connected to the source, the described Effect on.

Ein "Einsperren" der Ladung in der Driftsteuerzone 41 funktioniert in noch erläuterter Weise dann, wenn eine Verschaltung entsprechend der 11 oder 12 vorliegt. Die Dioden 61 und/oder 66 können dabei sowohl integriert oder extern eingebaut werden. Im unteren bzw. rechten Teil der Driftsteuerzone 41 muss lediglich die n+-dotierte Zone 42 vorhanden sein.A "locking in" of the charge in the drift control zone 41 works in still explained way, then, if an interconnection according to the 11 or 12 is present. The diodes 61 and or 66 can be integrated or installed externally. In the lower or right part of the drift control zone 41 just need the n + doped zone 42 to be available.

Die erste Diode 61 verhindert bei leitend angesteuertem Bauelement hierbei ein Abfließen der Löcher aus der Driftsteuerzone 41 an die Drainelektrode 32.The first diode 61 Prevents flowing out of the drift control zone in the case of a conductive component 41 to the drain electrode 32 ,

Bezug nehmend auf 9 kann auf diese erste Diode 61 auch verzichtet werden. Die Folge hiervon sind jedoch erhöhte Durchlassverluste, da keine akkumulierte Löcherladung in der Driftsteuerzone 41 auftreten kann, sondern lediglich der Bahnspannungsabfall in der Driftzone und eine entsprechend erhöhte Drainspannung für die Ausbildung eines Kanals genutzt werden kann.Referring to 9 can on this first diode 61 also be waived. However, the consequence of this is increased throughput losses because there is no accumulated hole charge in the drift control zone 41 may occur, but only the web voltage drop in the drift zone and a correspondingly increased drain voltage for the formation of a channel can be used.

Optional besteht die Möglichkeit, zwischen die Source-Elektrode 31 und die Anschlusselektrode 34 eine weitere Diode 65 zu schalten, die in 9 gestrichelt dargestellt ist. Diese weitere Diode 65 kann – entsprechend der Diode 61 – als internes oder externes Bauelement realisiert werden und ermöglicht, dass bei sperrend angesteuertem Bauelement in der komplementär zu der Driftsteuerzone 41 dotierten zweiten Anschlusszone 44 p-Ladungsträger, d. h. Löcher, in solchen Bereichen des Akkumulationsdielektrikums 51 akkumuliert werden, die benachbart zu der Bodyzone 12 (deren Position gestrichelt dargestellt ist) liegen. Diese Löcher werden bei einer nachfolgenden leitenden Ansteuerung des Bauelements in der Driftsteuerzone 41 benötigt, um den Akkumulationskanal in der Driftzone 11 entlang des Akkumulationsdielektrikums 51 zu steuern. Bei einem solchen Einschalten werden diese Löcher aus dem nahe der Bodyzone 12 gelegenen Bereich der Driftsteuerzone abgezogen und in Richtung der Drainzone 14 bzw. der ersten Anschlusszone 42 der Driftsteuerzone verschoben. Die Löcherladung aus der als Speicherkapazität bei sperrend angesteuertem Bauelement funktionierenden zweiten Diode 62 werden bei nachfolgend leitend angesteuertem Bauelement in die durch die Driftzone 11, das Akkumulationsdielektrikum 51 und die Driftsteuerzone 41 gebildete "Akkumulationskapazität" verschoben.Optionally there is the possibility between the source electrode 31 and the connection electrode 34 another diode 65 to switch in 9 is shown in dashed lines. This further diode 65 can - according to the diode 61 - Can be realized as an internal or external component and made possible light, that with blocking driven component in the complementary to the drift control zone 41 doped second connection zone 44 p-type carriers, ie holes, in such regions of the accumulation dielectric 51 accumulated adjacent to the bodyzone 12 (whose position is shown in dashed lines) are. These holes become in a subsequent conductive driving of the device in the drift control zone 41 needed to the accumulation channel in the drift zone 11 along the accumulation dielectric 51 to control. When turned on, these holes will be from near the bodyzone 12 deducted area of the drift control zone and towards the drain zone 14 or the first connection zone 42 shifted the drift control zone. The hole charge from the functioning as a storage capacity at locking driven component second diode 62 be in subsequent conductive driven component in the through the drift zone 11 , the accumulation dielectric 51 and the drift control zone 41 shifted "accumulation capacity" shifted.

Der zuvor erläuterte Ladungsspeichereffekt kann bezug nehmend auf 10 auch durch eine Kapazität 63 erreicht werden, die zwischen die Sourceelektrode 31 und die zweite Anschlusselektrode 33 geschaltet ist. Diese Kapazität, die in 10 schematisch als Kondensator 63 dargestellt ist, kann auf beliebige Weise innerhalb oder außerhalb des Halbleiterkörpers realisiert werden.The charge storage effect explained above can be made with reference to FIG 10 also by a capacity 63 be reached, which is between the source electrode 31 and the second terminal electrode 33 is switched. This capacity, which in 10 schematically as a capacitor 63 can be realized in any way inside or outside the semiconductor body.

Zur Begrenzung der Spannung über diesem Kondensator 63, der über den Leckstrom im Sperrfall geladen wird, kann bezugnehmend auf 11 eine Diode 66 parallel zu dem Kondensator 63 vorgesehen werden, deren Durchbruchspannung an die Spannungsfestigkeit des Kondensators 63 angepasst ist.To limit the voltage across this capacitor 63 , which is charged via the leakage current in the case of blocking, can refer to 11 a diode 66 parallel to the capacitor 63 be provided, the breakdown voltage of the dielectric strength of the capacitor 63 is adjusted.

Sowohl bei dem Bauelement gemäß 10 als auch bei dem Bauelement gemäß 11 ist die erste Diode 61 zwischen dem drainseitigen Ende der Driftsteuerzone 41 und der Drainzone 14 bzw. Drainelektrode 32 optional vorhanden und daher in den Figuren gestrichelt dargestellt. Diese Diode 61 kann insbesondere – wie die Diode 66 – über Leitbahnen mit den Anschlusselektroden 33 bzw. 34 verbunden werden und vorzugsweise als Diodenstruktur im monokristallinen Halbleitermaterial oder als sog. "Poly-Diode" oberhalb des monokristallinen Halbleiterkörpers 100 angeordnet werden.Both in the device according to 10 as well as the device according to 11 is the first diode 61 between the drain-side end of the drift control zone 41 and the drainage zone 14 or drain electrode 32 optionally present and therefore shown in dashed lines in the figures. This diode 61 in particular - like the diode 66 - Via interconnects with the connection electrodes 33 respectively. 34 be connected and preferably as a diode structure in the monocrystalline semiconductor material or as so-called. "Poly-diode" above the monocrystalline semiconductor body 100 to be ordered.

Bei einem weiteren, in 12 dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, die externe Speicherkapazität 63 über eine weitere Diode 64 an die Gateelektrode 21 anzuschließen. Die Anode dieser weiteren Diode 64 ist dabei an die Gateelektrode 21 und die Kathode ist an die zweite Anschlusselektrode 33 bzw. an den dieser zweiten Anschlusselektrode 33 zugewandten Anschluss der Kapazität 63 angeschlossen. Die weitere Diode 64 bewirkt, dass p-Ladungsträger aus dem Gate-Ansteuerkreis nachgeliefert werden. Selbst bei Vorhandensein der ersten Diode 61, die ein Abfließen von Löchern aus der Driftsteuerzone 41 an die Drainelektrode 32 verhindert, gehen unvermeidlich p-Ladungsträger durch Rekombination oder über Leckströme verloren und müssen daher nachgeliefert werden. Die weitere Diode 64 bewirkt insbesondere, dass die Kapazität 63 beim ersten leitenden Ansteuern des MOSFET aus dem Gatekreis aufgeladen wird, sofern sie nicht bereits vorher durch einen thermisch in der Driftsteuerzone 41 generierten Sperrstrom aufgeladen wurde. Die Spannungsbegrenzungs-Diode 65 kann hierbei optional parallel zu dem Kondensator 63 geschaltet sein.At another, in 12 illustrated embodiment is provided, the external storage capacity 63 over another diode 64 to the gate electrode 21 to join. The anode of this further diode 64 is at the gate electrode 21 and the cathode is to the second terminal electrode 33 or at this second connection electrode 33 facing connection of the capacity 63 connected. The other diode 64 causes p-type carriers to be re-supplied from the gate drive circuit. Even in the presence of the first diode 61 , which is a drainage of holes from the drift control zone 41 to the drain electrode 32 inevitably, p-type charge carriers are lost due to recombination or via leakage currents and must therefore be re-supplied. The other diode 64 in particular, that causes the capacity 63 is charged from the gate circuit during the first conductive driving of the MOSFET, if they have not previously been thermally controlled in the drift control zone 41 generated reverse current was charged. The voltage limiting diode 65 can optionally parallel to the capacitor 63 be switched.

Bei den zuvor erläuterten Bauelementen, bei denen die Gateelektrode 21 oberhalb der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers angeordnet ist, verläuft der Inversionskanal in der Bodyzone 12 unterhalb des Gatedielektrikums 22 im Bereich der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100. Die effektive Kanalweite ist dabei in etwa bestimmt durch die gesamte Breite der Driftzone 11, d. h. die Summe der Breiten b (1A) der einzelnen zwischen zwei Driftsteuerzonen 41 liegenden Driftzonenabschnitte 11. Bei leitend angesteuertem Bauelement konzentriert sich ein Stromfluss innerhalb der Driftzone 11 in den Akkumulationskanälen, die sich in der Driftzone 11 entlang des Akkumulationsdielektrikums 51 ausbilden. Die Abmessungen dieser Akkumulationszone sind in einer Richtung senkrecht zu dem Akkumulationsdielektrikum 51, also in der zweiten lateralen Richtung y bei den zuvor erläuterten Bauelementen sehr gering), so dass bei dem erfindungsgemäßen Bauelement der gegenseitige Abstand zweier Driftsteuerzonen 14 bzw. die Breite b der einzelnen Driftzonenabschnitte 11 sehr gering gewählt und annähernd bis auf den zweifachen Wert der Abmessungen des Akkumulationskanals reduziert werden kann, ohne den Einschaltwiderstand des Bauelements wesentlich zu beeinflussen. Mit zunehmender Verringerung des Abstandes zweier Driftsteuerzonen 41, d. h. mit einer zunehmenden Verringerung der Breite b eines Driftzonenabschnitts 11 verringert sich bei den zuvor erläuterten Bauelementen auch die Kanalweite des für den jeweiligen Driftzonenabschnitt 11 wirksamen Inversionskanals der Bodyzone 12. Die Abmessungen des Akkumulationsdielektrikums in der zweiten lateralen Richtung liegen beispielsweise im Bereich von weniger als 50 nm.In the previously described components, in which the gate electrode 21 above the front 101 of the semiconductor body, the inversion channel runs in the body zone 12 below the gate dielectric 22 in the area of the front 101 of the semiconductor body 100 , The effective channel width is approximately determined by the total width of the drift zone 11 ie the sum of the widths b ( 1A ) of the individual between two drift control zones 41 lying drift zone sections 11 , In the case of a conductive component, a current flow concentrates within the drift zone 11 in the accumulation channels, located in the drift zone 11 along the accumulation dielectric 51 form. The dimensions of this accumulation zone are in a direction perpendicular to the accumulation dielectric 51 , ie very small in the second lateral direction y in the case of the previously explained components), so that in the case of the component according to the invention the mutual distance of two drift control zones 14 or the width b of the individual drift zone sections 11 chosen very low and can be reduced to almost twice the value of the dimensions of the accumulation channel, without significantly affecting the on-resistance of the device. With increasing reduction of the distance between two drift control zones 41 ie with an increasing reduction in the width b of a drift zone section 11 In the case of the previously explained components, the channel width of the one for the respective drift zone section is also reduced 11 effective inversion channel of the body zone 12 , The dimensions of the accumulation dielectric in the second lateral direction are for example in the range of less than 50 nm.

Dieses Problem wird bei den nachfolgend anhand der 13 bis 15 erläuterten Bauelementen vermieden, bei denen sich die Gateelektrode 21 ausgehend von der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers in vertikaler Richtung in den Halbleiterkörper 100 hinein erstreckt. Die 13A, 14A und 15A zeigen die Bauelemente dabei jeweils in Draufsicht auf die Vorderseite des Halbleiterkörpers 100, in dem sie jeweils integriert sind, während die 13B, 14B, 15B die Bauelemente in einer ersten vertikalen Schnittebene und die 13C, 14C, 15C die Bauelemente in einer zweiten vertikalen Schnittebene zeigen.This problem is discussed below with reference to 13 to 15 explained components are avoided, in which the gate electrode 21 starting from the front 101 of the semiconductor body in the vertical direction in the semiconductor body 100 extends into it. The 13A . 14A and 15A show the components in each case in plan view of the front of the semiconductor body 100 in which they are respectively integrated, while the 13B . 14B . 15B the components in a first vertical section plane and the 13C . 14C . 15C show the components in a second vertical section plane.

Bei dem Bauelement gemäß 13 ist die Sourcezone 13 innerhalb der Bodyzone 12 angeordnet und die Gateelektrode 21 erstreckt sich in vertikaler Richtung durch die Sourcezone 13, die Bodyzone 12 bis in die Driftzone 11. Die Gateelektrode 21 ist dabei in der ersten lateralen Richtung x in Verlängerung der Driftzone 11 und in der zweiten lateralen Richtung y jeweils beabstandet zu dem Akkumulationsdielektrikum 51 angeordnet. Bei leitender Ansteuerung des Bauelements verläuft ein Inversionskanal in vertikaler Richtung entlang des Gatedielektrikums 21 von der Sourcezone 13 durch die Bodyzone 12 zu der Driftzone 11. Die Kanallänge dieses Inversionskanals ist hierbei bestimmt durch die Abmessungen der Bodyzone 12 in vertikaler Richtung v zwischen der Sourcezone 13 und der Driftzone 11. Diese Kanallänge ist in den 13B und 13C mit 1 bezeichnet. 13B zeigt hierbei einen vertikalen Querschnitt durch den Halbleiterkörper 100 im Bereich der Gateelektrode 21, während 13C einen Querschnitt durch den Halbleiterkörper 100 in einem Bereich zwischen der Gateelektrode 21 und dem Akkumulationsdielektrikum 51 zeigt.In the device according to 13 is the source zone 13 within the bodyzone 12 arranged and the gate electrode 21 extends in a vertical direction through the source zone 13 , the body zone 12 into the drift zone 11 , The gate electrode 21 is in the first lateral direction x in extension of the drift zone 11 and in the second lateral direction y, each spaced from the accumulation dielectric 51 arranged. With conductive activation of the component, an inversion channel runs in the vertical direction along the gate dielectric 21 from the source zone 13 through the bodyzone 12 to the drift zone 11 , The channel length of this inversion channel is determined by the dimensions of the body zone 12 in the vertical direction v between the source zone 13 and the drift zone 11 , This channel length is in the 13B and 13C With 1 designated. 13B shows a vertical cross section through the semiconductor body 100 in the region of the gate electrode 21 , while 13C a cross section through the semiconductor body 100 in a region between the gate electrode 21 and the accumulation dielectric 51 shows.

Auf die Darstellung eines Querschnitts der Driftsteuerzone und deren Anschlusszonen 42, 44 ist in 13 verzichtet. Dieser Querschnitt entspricht dem anhand von 4C bereits erläuterten Querschnitt, wobei die Driftsteuerzone 41 in nicht näher dargestellter Weise entsprechend der Ausführungen zu den 8 bis 12 mit der Source- und Drainelektrode verschaltet sein kann oder entsprechend der Ausführungen zu l nur an die Drainzone 14 angeschlossen sein kann.On the representation of a cross section of the drift control zone and its connection zones 42 . 44 is in 13 waived. This cross-section corresponds to that of 4C already explained cross section, wherein the drift control zone 41 in a manner not shown according to the comments on the 8th to 12 can be connected to the source and drain electrode or according to the comments to l only to the drain zone 14 can be connected.

Der Halbleiterkörper 100 des in 13 dargestellten Bauelements kann in nicht näher dargestellter Weise entsprechend des Halbleiterkörpers in 1 realisiert sein, bei dem eine Halbleiterschicht 104 unmittelbar auf ein Halbleitersubstrat 103 aufgebracht ist, während die Driftsteuerzone 41 durch eine weitere Isolationsschicht 52 gegenüber dem Halbleitersubstrat 103 isoliert ist. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, das Bauelement gemäß 13 entsprechend dem Bauelement in 3 in einem SOI-Substrat zu realisieren, bei dem zwischen einem Halbleitersubstrat 103 und einer Halbleiterschicht 104 eine durchgehende Isolationsschicht 105 vorhanden ist.The semiconductor body 100 of in 13 shown component can in a manner not shown corresponding to the semiconductor body in 1 be realized in which a semiconductor layer 104 directly on a semiconductor substrate 103 is applied while the drift control zone 41 through a further insulation layer 52 opposite to the semiconductor substrate 103 is isolated. In addition, there is the possibility of the device according to 13 according to the component in 3 to realize in an SOI substrate, in which between a semiconductor substrate 103 and a semiconductor layer 104 a continuous insulation layer 105 is available.

14 zeigt eine Abwandlung des in 13 dargestellten, als Leistungs-MOSFET ausgebildeten Halbleiterbauelements. Bei dem in 14 dargestellten Bauelement ist eine Länge des Inversionskanals bestimmt durch den Abstand zwischen der Sourcezone 13 und der Driftzone 11 in der ersten lateralen Richtung x. Die Gateelektrode 21 erstreckt sich bei diesem Bauelement in vertikaler Richtung v in den Halbleiterkörper hinein und ist so angeordnet, dass sie sich in der ersten lateralen Richtung x isoliert durch das Gatedielektrikum 22 von der Sourcezone 13 durch die Bodyzone 12 bis in die Driftzone 11 erstreckt. Bei leitend angesteuertem Bauelement verläuft der Inversionskanal, der eine Länge l aufweist, in der ersten lateralen Richtung x entlang des Gatedielektrikums 22. 14 shows a modification of the in 13 represented, designed as a power MOSFET semiconductor device. At the in 14 shown component is a length of the inversion channel determined by the distance between the source zone 13 and the drift zone 11 in the first lateral direction x. The gate electrode 21 extends in the vertical direction v in this semiconductor device in the semiconductor body and is arranged so that in the first lateral direction x isolated by the gate dielectric 22 from the source zone 13 through the bodyzone 12 into the drift zone 11 extends. In the case of a component driven in the on state, the inversion channel, which has a length l, runs in the first lateral direction x along the gate dielectric 22 ,

Die Sourcezone 13 ist Bezug nehmend auf die 14B und 14C in der Bodyzone 12 angeordnet und somit sowohl in der ersten lateralen Richtung x als auch in der vertikalen Richtung v durch die Bodyzone 13 von der Driftzone 11 getrennt. Wie in den 14B und 14C strichpunktiert dargestellt ist, besteht auch die Möglichkeit, die Sourcezone 13 und die Bodyzone 12 jeweils so zu realisieren, dass sie sich in vertikaler Richtung v von der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100 bis an ein unter der Halbleiterschicht 104 angeordnetes Halbleitersubstrat 103 oder an eine Isolationsschicht 105, bei Verwendung eines SOI-Substrats, erstrecken.The source zone 13 is referring to the 14B and 14C in the body zone 12 arranged and thus in both the first lateral direction x and in the vertical direction v through the body zone 13 from the drift zone 11 separated. As in the 14B and 14C dash-dotted lines, there is also the possibility of the source zone 13 and the bodyzone 12 each to be realized so that they are in the vertical direction v from the front 101 of the semiconductor body 100 to one below the semiconductor layer 104 arranged semiconductor substrate 103 or to an insulation layer 105 , when using an SOI substrate.

Alternativ kann auch die Gateelektrode 21 analog zu einem Bauelement nach 13 in vertikaler Richtung v tiefer reichen, als das Bodygebiet 12, so dass sich im eingeschalteten Zustand ein Inversionskanal sowohl in der ersten lateralen Richtung x, als auch in vertikaler Richtung v ausbilden kann.Alternatively, the gate electrode can also be used 21 analogous to a device according to 13 in the vertical direction v lower than the body area 12 , so that in the switched-on state, an inversion channel can form both in the first lateral direction x and in the vertical direction v.

15 zeigt eine Abwandlung des in 14 dargestellten Bauelements. Bei diesem Bauelement ist die Gateelektrode 21 in der ersten lateralen Richtung x in Verlängerung der Driftsteuerzone 41 und in der zweiten lateralen Richtung y benachbart zu der Bodyzone 12 angeordnet. Das Akkumulationsdielektrikum 51 und das Gatedielektrikum 22 werden bei diesem Bauelement durch eine gemeinsame Dielektrikumsschicht gebildet, die in der zweiten lateralen Richtung y die Driftzone 11 von der Driftsteuerzone 41 und die Bodyzone 12 sowie Abschnitte der Sourcezone 13 und der Driftzone 11 von der Gateelektrode 21 trennt. In der ersten lateralen Richtung x ist die Gateelektrode 21 durch eine weitere Dielektrikumsschicht bzw. Isolationsschicht 24 von der Driftsteuerzone 41 getrennt. 15 shows a modification of the in 14 illustrated component. In this device, the gate electrode 21 in the first lateral direction x in extension of the drift control zone 41 and in the second lateral direction y adjacent to the body zone 12 arranged. The accumulation dielectric 51 and the gate dielectric 22 are formed in this device by a common dielectric layer, in the second lateral direction y, the drift zone 11 from the drift control zone 41 and the bodyzone 12 as well as sections of the source zone 13 and the drift zone 11 from the gate electrode 21 separates. In the first lateral direction x is the gate electrode 21 through a further dielectric layer or insulation layer 24 from the drift control zone 41 separated.

Bezug nehmend auf die 15B und 15C ist der Halbleiterkörper 100 dieses Bauelements als SOI-Substrat mit einem Halbleitersubstrat 103, einer Isolationsschicht 105 und einer Halbleiterschicht 104 realisiert. Bezug nehmend auf 15B erstrecken sich die Body- und Sourcezonen 12, 13 in vertikaler Richtung v des Halbleiterkörpers 100 bis an die Isolationsschicht 105. Gleiches gilt für die Gateelektrode 21, die sich in vertikaler Richtung v ebenfalls bis an die Isolationsschicht 105 erstreckt. Ein Inversionskanal bildet sich bei diesem Bauelement in der ersten lateralen Richtung x in der Bodyzone 12 zwischen der Sourcezone 13 und der Driftzone 11 entlang des Gatedielektrikums 22 aus.Referring to the 15B and 15C is the semiconductor body 100 this device as an SOI substrate with a semiconductor substrate 103 , an insulation layer 105 and a semiconductor layer 104 realized. Referring to 15B The body and source zones extend 12 . 13 in the vertical direction v of the semiconductor body 100 to the insulation layer 105 , The same applies to the gate lektrode 21 , which in the vertical direction v also up to the insulation layer 105 extends. An inversion channel is formed in this component in the first lateral direction x in the body zone 12 between the source zone 13 and the drift zone 11 along the gate dielectric 22 out.

In nicht näher dargestellter Weise kann die Bodyzone 13 auch oberhalb der Isolationsschicht 105 enden und die Sourcezone 13 kann vollständig innerhalb der Bodyzone 12 angeordnet sein, um dadurch entsprechend dem Bauelement gemäß 13 einen Leistungs-MOSFET mit einem sich in vertikaler Richtung v erstreckenden Inversionskanal zu erhalten.In a manner not shown, the body zone 13 also above the insulation layer 105 ends and the source zone 13 can completely within the bodyzone 12 be arranged to thereby according to the device according to 13 to obtain a power MOSFET having a vertical direction v extending inversion channel.

Die Driftsteuerzone 41 des Bauelements gemäß 15 kann entsprechend der Erläuterungen zu den 8 bis 12 verschaltet werden. Eine zweite Anschlusszone 44 der Driftsteuerzone 41 kann hierbei in der ersten lateralen Richtung x benachbart zu der weiteren Isolationsschicht 24 der Gateelektrode 21 in der Driftsteuerzone 41 angeordnet sein.The drift control zone 41 of the device according to 15 may according to the explanations given to the 8th to 12 be interconnected. A second connection zone 44 the drift control zone 41 may in this case in the first lateral direction x adjacent to the further insulation layer 24 the gate electrode 21 in the drift control zone 41 be arranged.

Die zweite Anschlusszone 44 kann sich in nicht näher dargestellter Weise in der vertikalen Richtung v über die gesamte Tiefe des Bodygebiets 12 erstrecken und/oder kann in dieser vertikalen Richtung bis zur Isolationsschicht 105 reichen.The second connection zone 44 can in a manner not shown in the vertical direction v over the entire depth of the body area 12 extend and / or can in this vertical direction up to the insulation layer 105 pass.

Entsprechend der Ausführungen zu den 1 bis 3 besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, die Driftsteuerzone lediglich über die erste Anschlusselektrode 33 unter Zwischenschaltung oder ohne Zwischenschaltung einer Diode an das Drainpotential zu koppeln.According to the comments on the 1 to 3 Of course, there is also the possibility of the drift control zone only via the first connection electrode 33 to couple with the interposition or without the interposition of a diode to the drain potential.

Die 16 und 17 zeigen weitere Ausführungsbeispiele eines auf einem SOI-Substrat basierenden lateralen Leistungs-MOSFET. Der Halbleiterkörper 100, in dem der MOSFET integriert ist, weist hierbei jeweils ein Halbleitersubstrat 103, eine auf dem Halbleitersubstrat 103 angeordnete Isolationsschicht 105 sowie eine oberhalb der Isolationsschicht 105 angeordnete Halbleiterschicht 104 auf, in der die aktiven Bauelementzonen des MOSFET integriert sind.The 16 and 17 show further embodiments of an SOI substrate-based lateral power MOSFET. The semiconductor body 100 , in which the MOSFET is integrated, in each case has a semiconductor substrate 103 , one on the semiconductor substrate 103 arranged insulation layer 105 and one above the insulation layer 105 arranged semiconductor layer 104 on, in which the active device zones of the MOSFET are integrated.

Bei diesen Bauelementen gemäß der 16 und 17 weist diese Isolationsschicht 105 eine Aussparung 106 auf, durch welche sich eine an die Bodyzone 12 angrenzende Verbindungszone 17 durch die Isolationsschicht 105 bis in das Halbleitersubstrat 103 erstreckt. Diese Verbindungszone ist vom gleichen Leitungstyp wie die Bodyzone 12. Das Halbleitersubstrat 103 ist komplementär zu der Verbindungszone 17 dotiert.In these components according to the 16 and 17 has this insulation layer 105 a recess 106 on, through which one to the body zone 12 adjacent connection zone 17 through the insulation layer 105 into the semiconductor substrate 103 extends. This connection zone is of the same conductivity type as the bodyzone 12 , The semiconductor substrate 103 is complementary to the connection zone 17 doped.

Bei dem Bauelement gemäß 16 sind in dem Halbleitersubstrat 103 komplementär zu dem Substrat dotierte Feldzonen 18A, 18B, 18C, 18D angeordnet, die in der ersten lateralen Richtung x beabstandet zueinander angeordnet sind und die sich unmittelbar an die Isolationsschicht 105 anschließen. In der zweiten lateralen Richtung y sind diese Feldzonen 18A-18D in nicht näher dargestellter Weise streifenförmig ausgebildet. Die zu der Verbindungszone 17 nächstliegende Feldzone 18A ist hierbei unmittelbar an die Verbindungszone 17 angeschlossen. Der laterale Abstand zweier benachbarter Feldzonen 18A-18D vergrößert sich vorzugsweise mit zunehmendem Abstand zu der Verbindungszone 17.In the device according to 16 are in the semiconductor substrate 103 complementary to the substrate doped field zones 18A . 18B . 18C . 18D arranged, which are arranged in the first lateral direction x spaced from each other and directly to the insulating layer 105 connect. In the second lateral direction y, these field zones are 18A - 18D formed in a manner not shown strip-shaped. The to the connection zone 17 nearest field zone 18A is here directly to the connection zone 17 connected. The lateral distance between two adjacent field zones 18A - 18D increases preferably with increasing distance to the connection zone 17 ,

Die Feldzonen 18A-18D erfüllen die Funktion von Feldringen, wie sie von Randabschlüssen bei Leistungshalbleiterbauelementen bekannt sind und beeinflussen durch die dielektrische Isolationsschicht 105 hindurch die Feldverteilung in der Driftzone 11 mit dem Ziel einer Reduktion der Spannungsbelastung der Isolationsschicht 105 bei einem auf einem gegebenen Potential liegenden Halbleitersubstrat 103. Dieses Potential kann ein Massepotential bzw. Bezugspotential sein, kann jedoch auch dem Drainpotential entsprechen.The field zones 18A - 18D perform the function of field rings, as they are known from edge terminations in power semiconductor devices and influence by the dielectric insulating layer 105 through the field distribution in the drift zone 11 with the aim of reducing the stress on the insulation layer 105 at a semiconductor substrate at a given potential 103 , This potential may be a ground potential or reference potential, but may also correspond to the drain potential.

Dasselbe Ziel wird bei dem Bauelement gemäß 17 durch eine komplementär zu dem Halbleitersubstrat 103 dotierte Feldzone 19 erreicht, die so realisiert ist, dass deren in vertikaler Richtung v betrachtete Dotierstoffdosis mit zunehmendem Abstand zu der Verbindungszone 17 abnimmt. Eine solche Zone wird auch als VLD-Zone (VLD = Variation of Lateral Doping) bezeichnet.The same goal is in the device according to 17 by a complementary to the semiconductor substrate 103 doped field zone 19 achieved, which is realized so that their considered in the vertical direction v dopant dose with increasing distance to the connection zone 17 decreases. Such a zone is also referred to as a VLD zone (VLD = Variation of Lateral Doping).

Bezug nehmend auf 17 kann in der Isolationsschicht 105 unterhalb der Drainzone 14 eine Aussparung 106 vorgesehen werden, durch die eine Verbindungszone 28 von der Drainzone 14 bis an das Halbleitersubstrat 103 reicht. Im Bereich der Aussparung ist optional eine Halbleiterzone 27 vorhanden, die in der ersten lateralen Richtung bis unter die Isolationsschicht 105 reicht und die durch die Verbindungszone 28 kontaktiert ist. Optional können in dem Substrat im Bereich unterhalb der Drainzone 14 Feldringe 29A, 29B vorgesehen sein, deren Funktion der Funktion der Feldringe in 16 entspricht. Die Verbindungszone 28, die Halbleiterzone 27 in dem Substrat 27 und die Feldringe sind vorzugsweise vom gleichen Leitungstyp wie die Drainzone 14. Vorzugsweise sind diese Zonen höher dotiert als die Driftzone 11.Referring to 17 can in the insulation layer 105 below the drain zone 14 a recess 106 be provided, through which a connection zone 28 from the drain zone 14 to the semiconductor substrate 103 enough. In the area of the recess is optionally a semiconductor zone 27 present in the first lateral direction to below the insulation layer 105 enough and through the connection zone 28 is contacted. Optionally, in the substrate in the area below the drain zone 14 field rings 29A . 29B be provided whose function is the function of the field rings in 16 equivalent. The connection zone 28 , the semiconductor zone 27 in the substrate 27 and the field rings are preferably of the same conductivity type as the drain zone 14 , Preferably, these zones are doped higher than the drift zone 11 ,

Bei den in den 16 und 17 dargestellten Bauelementen ist die Gateelektrode 21 als planare Elektrode oberhalb der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers angeordnet. Selbstverständlich kann diese Gateelektrode in nicht näher dargestellter Weise auch als Grabenelektrode entsprechend der Ausführungsbeispiele in den 13 bis 15 realisiert werden.In the in the 16 and 17 The illustrated components is the gate electrode 21 as a planar electrode above the front 101 arranged the semiconductor body. Of course, this gate electrode in a manner not shown also as trench electrode according to the embodiments in the 13 to 15 realized become.

Des Weiteren ist bei den Bauelementen gemäß der 16 und 17 die Driftsteuerzone 41 über eine Diode, die durch den pn-Übergang zwischen der ersten Anschlusszone 42 und der komplementär zu dieser dotierten Halbleiterzone 43 gebildet ist, an die Drainelektrode 32 angeschlossen. Die Driftsteuerzone 41 ist außerdem über die zweite Anschlusselektrode 34 kontaktiert. Die Verschaltung der Driftsteuerzone 41 kann auf beliebige, anhand der 8 bis 12 bereits erläuterte Weise erfolgen. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, die Driftsteuerzone 41 lediglich an Drainpotential zu koppeln, wie dies für die Ausführungsbeispiele in den 1 bis 3 erläutert wurde.Furthermore, in the components according to the 16 and 17 the drift control zone 41 via a diode passing through the pn junction between the first junction zone 42 and the complementary to this doped semiconductor zone 43 is formed, to the drain electrode 32 connected. The drift control zone 41 is also on the second connection electrode 34 contacted. The interconnection of the drift control zone 41 can be on any, based on the 8th to 12 already explained way. In addition, there is also the possibility of the drift control zone 41 only to couple to drain potential, as for the embodiments in the 1 to 3 was explained.

Bei den zuvor erläuterten Bauelementen, die nicht auf einem SOI-Substrat basieren, bei denen die Driftzone 11 also unmittelbar an ein darunter liegendes, beispielsweise komplementär zu der Driftzone 11 dotiertes Halbleitersubstrat 103 angrenzt, ist in erläuterter Weise eine Isolationsschicht 52 erforderlich, die die Driftsteuerzone 41 gegenüber dem Halbleitersubstrat 103 isoliert (vgl. beispielsweise 1D). Diese Bauelemente basieren auf einer Grundstruktur, die ein Halbleitersubstrat 103, auf dem Halbleitersubstrat 103 angeordnete Driftzonen 11 und in lateraler Richtung benachbart zu den Driftzonen 11 angeordnete Driftsteuerzonen 41 aufweist, wobei die Driftsteuerzonen durch ein Akkumulationsdielektrikum 51 von den Driftzonen 11 und durch eine weitere Isolations- bzw. Dielektrikumsschicht 52 gegenüber dem Halbleitersubstrat 103 isoliert sind.In the previously described devices that are not based on an SOI substrate in which the drift zone 11 ie directly to an underlying, for example, complementary to the drift zone 11 doped semiconductor substrate 103 adjacent, is in the manner explained an insulation layer 52 required that the drift control zone 41 opposite to the semiconductor substrate 103 isolated (see, for example 1D ). These devices are based on a basic structure that is a semiconductor substrate 103 , on the semiconductor substrate 103 arranged drift zones 11 and in the lateral direction adjacent to the drift zones 11 arranged drift control zones 41 wherein the drift control zones are defined by an accumulation dielectric 51 from the drift zones 11 and by another insulation or dielectric layer 52 opposite to the semiconductor substrate 103 are isolated.

Ein mögliches Verfahren zur Herstellung einer solchen Bauelementgrundstruktur wird nachfolgend anhand von 18 erläutert.A possible method for producing such a component basic structure is described below with reference to FIG 18 explained.

Bezug nehmend auf 18A bildet den Ausgangspunkt des Verfahrens die Bereitstellung eines Halbleitersubstrats 103.Referring to 18A The starting point of the method is the provision of a semiconductor substrate 103 ,

Bezug nehmend auf 18B wird auf einer der Seiten dieses Halbleitersubstrats 103 eine Isolationsschicht 52' hergestellt. Diese Isolationsschicht 52' ist beispielsweise eine Oxidschicht, die durch thermische Oxidation hergestellt werden kann, oder ein abgeschiedenes Oxid, wie beispielsweise TEOS (Tetraethylorthosilikat).Referring to 18B becomes on one of the sides of this semiconductor substrate 103 an insulation layer 52 ' produced. This isolation layer 52 ' For example, an oxide layer that can be made by thermal oxidation or a deposited oxide such as TEOS (tetraethyl orthosilicate).

Die Isolationsschicht 52' wird anschließend durch Entfernen einzelner Abschnitte der Isolationsschicht 52' derart strukturiert, dass streifenförmige Isolationsschichten 52 entstehen, was im Ergebnis in den 18B und 18C dargestellt ist. 18B zeigt dabei einen Querschnitt durch die Anordnung mit dem Halbleitersubstrat 103 und der strukturierten Isolationsschicht, während 18C eine Draufsicht zeigt. Die einzelnen streifenförmigen Isolationsschichten 52 sind dabei in einer lateralen Richtung, die der zweiten lateralen Richtung y des späteren Bauelements entspricht, beabstandet zueinander angeordnet. Die Breite der verbleibenden Isolationsschichten 52 in dieser zweiten lateralen Richtung y legt die Breite der späteren Driftsteuerzonen fest, während der gegenseitige Abstand zweier solcher Isolationsschichten 52 die Breite der späteren Driftzonen 11 definiert.The insulation layer 52 ' is then removed by removing individual sections of the insulation layer 52 ' structured such that strip-shaped insulation layers 52 arise as a result in the 18B and 18C is shown. 18B shows a cross section through the arrangement with the semiconductor substrate 103 and the structured isolation layer while 18C shows a top view. The individual strip-shaped insulation layers 52 are arranged in a lateral direction, which corresponds to the second lateral direction y of the later component, spaced from each other. The width of the remaining insulation layers 52 in this second lateral direction y sets the width of the later drift control zones, while the mutual distance between two such insulating layers 52 the width of the later drift zones 11 Are defined.

Bezug nehmend auf 18E wird anschließend mittels eines Epitaxieverfahrens eine Halbleiterschicht 104 auf dem Substrat 103 mit der strukturierten Isolationsschicht 52 abgeschieden, wobei die Isolationsschichten 52 hierbei epitaktisch überwachsen werden.Referring to 18E Then, by means of an epitaxial process, a semiconductor layer 104 on the substrate 103 with the structured insulation layer 52 deposited, with the insulation layers 52 be epitaxially overgrown.

Je dicker die Halbleiterschicht 104 ausgeführt wird, desto niedriger ist der Einschaltwiderstand des fertigen Transistors. Die Dicke ist begrenzt durch die technischen Möglichkeiten der nachfolgenden Ätz- und Verfüllprozesse und deren Kosten. Typische Dicken liegen im Bereich von 2μm bis 40μm.The thicker the semiconductor layer 104 is executed, the lower is the on resistance of the finished transistor. The thickness is limited by the technical possibilities of the subsequent etching and filling processes and their costs. Typical thicknesses are in the range of 2μm to 40μm.

Bezug nehmend auf 18F werden anschließend unter Verwendung einer Ätzmaske 200 ausgehend von der Vorderseite 101 des aus dem Halbleitersubstrat 103 und der Halbleiterschicht 104 gebildeten Halbleiterkörpers 100 Gräben in den Halbleiterkörper 100 geätzt, die in der zweiten lateralen Richtung y beabstandet zueinander angeordnet sind und die derart positioniert sind, dass jeweils ein Graben im Bereich eines seitlichen Randes der Isolationsschichten 52 angeordnet ist. Das Ätzen erfolgt beispielsweise mittels eines Ätzmittels, welches die Halbleiterschicht 104 selektiv gegenüber dem Material der Isolationsschicht 52 ätzt, so dass die Isolationsschichten 52 beim Ätzen als Ätzstoppschichten dienen.Referring to 18F are then etched using an etch mask 200 starting from the front 101 of the semiconductor substrate 103 and the semiconductor layer 104 formed semiconductor body 100 Trenches in the semiconductor body 100 etched, which are arranged in the second lateral direction y spaced from each other and which are positioned such that in each case a trench in the region of a lateral edge of the insulating layers 52 is arranged. The etching is carried out, for example, by means of an etchant which comprises the semiconductor layer 104 selective to the material of the insulating layer 52 etched, leaving the insulation layers 52 serve as Ätzstoppschichten during etching.

Die Breite der Gräben 107 ist durch die maximale Spannungsbelastung zwischen der späteren Driftzone 11 und Driftsteuerzone 41 gegeben sowie durch das Verfahren zur Erzeugung der Dielektrikumsschicht. Wird die Dielektrikumsschicht durch thermische Oxidation des Halbleitermaterials hergestellt, so ist der Verbrauch an Halbleitermaterial bei der Grabenbreite zu berücksichtigen. Typische Grabenbreiten liegen zwischen etwa 20nm und etwa 100nm bei thermisch oxidierten Dielektri kumsschichten sowie zwischen etwa 30nm und etwa 200nm bei dielektrischer Verfüllung der Gräben.The width of the trenches 107 is due to the maximum stress load between the later drift zone 11 and drift control zone 41 given as well as by the method for the production of the dielectric layer. If the dielectric layer is produced by thermal oxidation of the semiconductor material, the consumption of semiconductor material in the trench width must be taken into account. Typical trench widths are between about 20 nm and about 100 nm in the case of thermally oxidized dielectric layers and between about 30 nm and about 200 nm in the case of dielectric filling of the trenches.

In diesen Gräben 107 wird anschließend eine Dielektrikumsschicht hergestellt. Diese Dielektrikumsschicht ist beispielsweise eine Oxidschicht und kann vor oder nach Entfernen der Ätzmaske 200 durch eine thermische Oxidation freiliegender Bereiche des Halbleiterkörpers 100 oder durch Abscheidung einer Isolatorschicht beispielsweise in einem CVD-Prozess oder einer Kombination beider Varianten erfolgen. Sofern die thermische Oxidation nach Entfernen der Ätzmaske 200 erfolgt, entsteht eine Oxidschicht auch oberhalb der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100, die dann – beispielsweise mittels eines anisotropen Ätzverfahrens – wieder zu entfernen ist.In these trenches 107 Subsequently, a dielectric layer is produced. This dielectric layer is, for example, an oxide layer and may be before or after removal of the etching mask 200 by a thermal oxidation of exposed areas of the semiconductor body 100 or by depositing an insulator layer, for example, in one CVD process or a combination of both. Provided the thermal oxidation after removal of the etching mask 200 takes place, an oxide layer is also formed above the front 101 of the semiconductor body 100 which is then to be removed again, for example by means of an anisotropic etching process.

18G zeigt den Halbleiterkörper 100 nach Durchführung dieser Verfahrensschritte. Basierend auf dieser in 18G dargestellten Grundstruktur können die zuvor erläuterten Halbleiterbauelemente realisiert werden, indem mittels üblicher, hinlänglich bekannter Dotierverfahren, die beispielsweise Implantations- und/oder Diffusionsschritte umfassen, die Body-, Source- und Drainzonen 12, 13, 14 der MOSFET-Struktur sowie die Anschlusszonen 33, 34 der Driftsteuerzonen 41 hergestellt werden. 18G shows the semiconductor body 100 after carrying out these method steps. Based on this in 18G The basic structure shown above, the semiconductor devices discussed above can be realized by the body, source and drain zones by means of conventional, well-known doping methods that include, for example, implantation and / or diffusion steps 12 . 13 . 14 the MOSFET structure as well as the connection zones 33 . 34 the drift control zones 41 getting produced.

Die Verwendung einer niedrigdotierten Driftsteuerzone 41 zur Steuerung eines Akkumulationskanals in einer Driftzone 11 eines Leistungshalbleiterbauelements ist nicht auf Leistungs-MOSFET beschränkt, sondern auf beliebige, eine Driftzone aufweisende Leistungshalbleiterbauelemente anwendbar. Der Einsatz einer solchen Driftsteuerzone ist insbesondere anwendbar auf IGBT. Solche IGBT unterscheiden sich von den bisher anhand der Figuren erläuterten Leistungs-MOSFET dadurch, dass die Drainzone 14, die bei einem IGBT auch als Emitterzone bezeichnet wird, komplementär zu der Driftzone dotiert ist. Besondere Vorteile bietet die Verwendung einer niedrigdotierten Driftsteuerzone 41 zur Steuerung eines Akkumulationska nals in einer Driftzone 11 bei unipolaren Leistungshalbleitern.The use of a low doped drift control zone 41 for controlling an accumulation channel in a drift zone 11 a power semiconductor device is not limited to power MOSFET, but applicable to any one, a drift zone having power semiconductor devices. The use of such a drift control zone is particularly applicable to IGBT. Such IGBT differ from the power MOSFET previously explained with reference to the figures in that the drain zone 14 , which is also referred to as an emitter zone in an IGBT, is doped complementary to the drift zone. Special advantages are the use of a low doped drift control zone 41 for controlling an accumulation channel in a drift zone 11 in unipolar power semiconductors.

Ein weiteres Anwendungsbeispiel für eine niedrigdotierte, benachbart zu einer Driftzone angeordnete Driftsteuerzone sind Leistungs-Schottky-Dioden. Derartige Schottky-Dioden unterscheiden sich von den bisher erläuterten Leistungs-MOSFET dadurch, dass anstelle der Bodyzone 12 eine Schottky-Metallzone vorhanden ist und das darüber hinaus keine Gateelektrode vorhanden ist.Another example of application for a low-doped drift control zone located adjacent to a drift zone are power Schottky diodes. Such Schottky diodes differ from the previously described power MOSFET in that instead of the body zone 12 a Schottky metal zone is present and beyond which no gate electrode is present.

19 zeigt in Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß 3 ein Beispiel einer solchen Leistungs-Schottky-Diode. Das Bezugszeichen 71 bezeichnet hierbei die Schottky-Metallzone, die sich an die Driftzone 11 anschließt und die mit der Driftzone 11 einen Bauelementübergang 72 bildet, ausgehend von dem sich bei sperrendem Bauelement, eine Raumladungszone in der Driftzone 11 ausbreitet. Die Schottky-Metallzone 71 bildet bei diesem Bauelement eine Anodenzone, während die in der Driftzone 11 angeordnete hochdotierte Halbleiterzone 14, die bei einem MOSFET dessen Drainzone bildet, eine Kathodenzone der Schottky-Diode bildet. Diese Schottky-Diode sperrt, wenn eine positive Spannung zwischen der Kathodenzone 14 und der Anodenzone 61 anliegt. 19 shows in a modification of the embodiment according to 3 an example of such a power Schottky diode. The reference number 71 hereby designates the Schottky metal zone, which adjoins the drift zone 11 connects and those with the drift zone 11 a component transition 72 forms, starting from which in blocking component, a space charge zone in the drift zone 11 spreads. The Schottky metal zone 71 forms in this device an anode zone, while in the drift zone 11 arranged highly doped semiconductor zone 14 , which forms in a MOSFET whose drain zone forms a cathode zone of the Schottky diode. This Schottky diode blocks when there is a positive voltage between the cathode zone 14 and the anode zone 61 is applied.

Bei den bisher erläuterten erfindungsgemäßen Leistungsbauelementen sind die Driftzone 11 und die Driftsteuerzone 41 in der zweiten lateralen Richtung y des Halbleiterkörpers 100 benachbart zueinander und durch das Akkumulationsdielektrikum 51 voneinander getrennt angeordnet. Eine Fläche des Akkumulationsdielektrikums 51, entlang derer sich der Akkumulationskanal in der Driftzone 11 bei leitend angesteuertem Bauelement ausbreitet, verläuft hierbei senkrecht zu der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers.In the power devices according to the invention explained so far, the drift zones are 11 and the drift control zone 41 in the second lateral direction y of the semiconductor body 100 adjacent to each other and through the accumulation dielectric 51 arranged separately from each other. An area of the accumulation dielectric 51 along which the accumulation channel in the drift zone 11 propagates at leited driven device, in this case runs perpendicular to the front 101 of the semiconductor body.

Die 20A bis 20D zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen lateralen Leistungshalbleiter bauelements. Driftsteuerzonen 41 sind bei diesem Bauelement in einer vertikalen Richtung v eines Halbleiterkörpers 100 benachbart zu einer Driftzone 11 bzw. zu einzelnen Abschnitten dieser Driftzone 11 angeordnet. 20A zeigt dieses Halbleiterbauelement in Draufsicht auf eine Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100, 20B zeigt dieses Bauelement in einem vertikalen Querschnitt J-J, 20C zeigt das Bauelement in einem weiteren vertikalen Querschnitt K-K und 20D zeigt das Bauelement in einer parallel zur Vorderseite 101 verlaufenden lateralen Schnittebene L-L.The 20A to 20D show a further embodiment of a lateral power semiconductor device according to the invention. Drift control zones 41 are in this device in a vertical direction v of a semiconductor body 100 adjacent to a drift zone 11 or to individual sections of this drift zone 11 arranged. 20A shows this semiconductor device in plan view of a front side 101 of the semiconductor body 100 . 20B shows this device in a vertical cross section JJ, 20C shows the device in a further vertical cross section KK and 20D shows the component in a parallel to the front 101 extending lateral sectional plane LL.

Die einzelnen Driftsteuerzonen 41 sind durch ein Akkumulationsdielektrikum 51 gegenüber der Driftzone 11 isoliert und sind elektrisch an die Drainzone 14 bzw. die Drainelektrode 32 gekoppelt, was in den 20B und 20C schematisch durch eine die einzelnen Driftsteuerzonen 41 und die Drainelektrode 32 kontaktierende Leitungsverbindung dargestellt ist.The individual drift control zones 41 are due to an accumulation dielectric 51 opposite the drift zone 11 insulated and are electrically connected to the drain zone 14 or the drain electrode 32 coupled, something in the 20B and 20C schematically by a the individual drift control zones 41 and the drain electrode 32 contacting line connection is shown.

Zur Kontaktierung der Driftsteuerzonen 41 ist eine erste Anschlusselektrode 33 vorhanden, die sich ausgehend von der Vorderseite 101 in vertikaler Richtung in den Halbleiterkörper hineinerstreckt und die jeweils die Driftsteuerzonen 41 kontaktiert, die gegenüber der Driftzone 11 jedoch isoliert ist. 20E zeigt das Bauelement im Bereich dieses Anschlusskontakts 33 im Querschnitt. Der Anschlusskontakt 33 befindet sich dabei an dem der Drainzone 14 zugewandten Ende der Driftsteuerzonen 41. In der zweiten lateralen Richtung y kann dieser Anschlusskontakt an einer beliebigen Position angeordnet sein. In 20A ist eine mögliche Position dieses Anschlusskontakts 33, der beispielsweise einen quadratischen Querschnitt besitzt, eingezeichnet.For contacting the drift control zones 41 is a first connection electrode 33 present, starting from the front 101 extends into the semiconductor body in the vertical direction and the respective drift control zones 41 contacted, opposite the drift zone 11 however, it is isolated. 20E shows the device in the range of this connection contact 33 in cross section. The connection contact 33 is located at the drainage zone 14 facing the end of the drift control zones 41 , In the second lateral direction y, this connection contact can be arranged at any position. In 20A is a possible position of this connector 33 , which has, for example, a square cross section drawn.

Der Anschlusskontakt 33 ist oberhalb der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers mittels einer Anschlussverbindung 35 an die Drainelektrode 32 angeschlossen und oberhalb der Vorderseite mittels einer Isolationsschicht 56 zumindest gegenüber der Driftzone 11 isoliert. Das Bezugszeichen 55 in 20E bezeichnet eine vertikale Isolationsschicht, welche die Driftzone 11 innerhalb des Halbleiterkörpers 100 gegenüber der sich in den Halbleiterkörper 100 hineinerstreckenden Anschlusselektrode 33 isoliert.The connection contact 33 is above the front 101 the semiconductor body by means of a connection connection 35 to the drain electrode 32 connected and above the front by means of an insulating layer 56 at least towards the drift region 11 isolated. The reference number 55 in 20E denotes a vertical insulating layer which is the drift zone 11 within the semiconductor body 100 opposite to in the semiconductor body 100 extending connecting electrode 33 isolated.

Um die Driftsteuerzonen 41 an ihrem der Bodyzone 12 bzw. der Sourcezone 13 zugewandten Ende kontaktieren zu können ist eine zu der erläuterten ersten Anschlusselektrode 33 entsprechende zweite Anschlusselektrode 34 vorhanden, die sich am body- bzw. sourceseitigen Ende der Driftsteuerzonen 41 in vertikaler Richtung in den Halbleiterkörper 100 hineinerstreckt und die die Driftsteuerzonen 41 kontaktiert, gegenüber den Driftzonen 11 jedoch isoliert ist. Eine mögliche Position dieser zweiten Anschlusselektrode 34, die optional vorhanden ist, ist in 20A ebenfalls gestrichelt eingezeichnet. In den Driftsteuerzonen sind in dem Beispiel zweite Anschlusszonen 44 vorhanden, die komplementär zu den Driftsteuerzonen 41 dotiert sind und die durch die zweite Anschlusselektrode kontaktiert sind.Around the drift control zones 41 at her the bodyzone 12 or the source zone 13 To be able to contact the facing end is a to the illustrated first terminal electrode 33 corresponding second connection electrode 34 present at the body or source side end of the drift control zones 41 in the vertical direction in the semiconductor body 100 extends and the drift control zones 41 contacted, opposite the drift zones 11 however, it is isolated. A possible position of this second connection electrode 34 , which is optional, is in 20A also shown in dashed lines. In the drift control zones, second connection zones are in the example 44 present, which is complementary to the drift control zones 41 are doped and which are contacted by the second terminal electrode.

Die Driftsteuerzonen 41 können auf eine beliebige, anhand der 8 bis 12 erläuterten Weise an die Drainelektrode 32 und die Sourceelektrode 31 angeschlossen werden. Um die Driftsteuerzonen 41 beispielsweise über eine Diode an die Drainelektrode 32 anzuschließen, können in den Driftsteuerzonen 41 im Bereich des Anschlusskontakts 35 Anschlusszonen 43 vorgesehen sein, die komplementär zu den übrigen Bereichen der Driftsteuerzone 41 dotiert sind. Solche Anschlusszonen sind in 20E dargestellt. Insbesondere kann zwischen die Anschlusszone 43 und die Driftsteuerzone 41 eine hochdotierte Zone eingebracht werden, die komplementär zur Anschlusszone 43 dotiert ist, und bei Anliegen einer sperrenden Drainspannung den Abfluss akkumulierter Löcher aus der Driftsteuerzone zur Anschlusselektrode 33 hin verhindern kann. Entsprechend können zum Anschließen der Driftsteuerzonen 41 an die Sourceelektrode 31 in den Driftsteuerzonen 41 im Bereich des wei teren Anschlusskontakts 37 komplementär zu der Driftsteuerzone 41 dotierte Anschlusszonen 44 vorgesehen sein.The drift control zones 41 can be based on any 8th to 12 explained manner to the drain electrode 32 and the source electrode 31 be connected. Around the drift control zones 41 for example via a diode to the drain electrode 32 can connect in the drift control zones 41 in the area of the connection contact 35 contiguous zones 43 be provided, which is complementary to the other areas of the drift control zone 41 are doped. Such connection zones are in 20E shown. In particular, between the connection zone 43 and the drift control zone 41 a highly doped zone are introduced, which is complementary to the terminal zone 43 is doped, and in the presence of a blocking drain voltage, the outflow of accumulated holes from the drift control zone to the terminal electrode 33 can prevent. Accordingly, for connecting the drift control zones 41 to the source electrode 31 in the drift control zones 41 in the area of the further connection 37 complementary to the drift control zone 41 doped connection zones 44 be provided.

Bei dem in 20 dargestellten Bauelement weist die Bodyzone 12 komplementär zu der Driftzone 11 dotierte Abschnitte 18 auf, die sich in der ersten lateralen Richtung x in Richtung der Drainzone 14 erstrecken. Durch diese Gestaltung der Bodyzonen 18 sind die sperrenden pn-Übergänge von Driftzonen 11 und Driftsteuerzonen 41 in der ersten vertikalen Richtung x übereinander und somit der Verlauf der elektrischen Feldstärke und der Raumladungszonen in diesen beiden Halbleiterbereichen praktisch gleich. Dadurch reduziert sich die statische Spannungsbelastung über dem Akkumulationsdielektrikum 51 im Sperrbetrieb.At the in 20 The illustrated component has the body zone 12 complementary to the drift zone 11 doped sections 18 in the direction of the drain zone in the first lateral direction x 14 extend. Through this design of the body zones 18 are the blocking pn junctions of drift zones 11 and drift control zones 41 in the first vertical direction x one above the other and thus the course of the electric field strength and the space charge zones in these two semiconductor regions practically the same. This reduces the static voltage load across the accumulation dielectric 51 in lock mode.

Die Gateelektrode 21 des in 20 dargestellten MOSFET ist als planare Elektrode oberhalb der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers angeordnet. Die Sourcezone 13 ist vollständig von der Bodyzone 12 umgeben, wobei sich bei leitend angesteuertem Bauelement unterhalb der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100 ein Inversionskanal in der ersten lateralen Richtung x zwischen der Sourcezone 13 und der Driftzone 11 ausbildet. Die Flächen des Akkumulationsdielektrikums 51 zwischen den Driftsteuerzonen 41 und der Driftzone 11 verlaufen im dargestellten Beispiel parallel zur Vorderseite 101, so dass sich Akkumulationskanäle in den Driftzonen 11 bei leitend angesteuertem Bauelement ebenfalls parallel zur Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers ausbilden.The gate electrode 21 of in 20 The illustrated MOSFET is a planar electrode above the front 101 arranged the semiconductor body. The source zone 13 is completely from the bodyzone 12 surrounded, wherein at leitend driven device below the front 101 of the semiconductor body 100 an inversion channel in the first lateral direction x between the source zone 13 and the drift zone 11 formed. The surfaces of the accumulation dielectric 51 between the drift control zones 41 and the drift zone 11 run parallel to the front in the example shown 101 , so that accumulation channels in the drift zones 11 with conductive component also parallel to the front 101 of the semiconductor body.

Die 21A bis 21C zeigen eine Abwandlung des in 20 dargestellten Bauelements. Bei diesem Bauelement ist die Gateelektrode 21 als Trench-Elektrode realisiert, die sich ausgehend von der Vorderseite 101 in vertikaler Richtung in den Halbleiterkörper 100 hineinerstreckt. 21A zeigt eine Draufsicht auf die Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit auf die Darstellung von Source-, Drain- und Gateelektroden verzichtet ist. 21B zeigt einen durch die Gateelektrode 21 gehenden vertikalen Querschnitt des Bauelements. 21C zeigt einen vertikalen Querschnitt des Bauelements in einer Ebene, die in der zweiten lateralen Richtung y beabstandet zu der Gateelektrode 21 liegt.The 21A to 21C show a modification of the in 20 illustrated component. In this device, the gate electrode 21 realized as a trench electrode extending from the front 101 in the vertical direction in the semiconductor body 100 hineinerstreckt. 21A shows a plan view of the front 101 the semiconductor body, which is omitted for reasons of clarity on the representation of source, drain and gate electrodes. 21B shows one through the gate electrode 21 going vertical cross-section of the device. 21C shows a vertical cross-section of the device in a plane which is in the second lateral direction y spaced from the gate electrode 21 lies.

Die Gateelektrode 21 des Bauelements ist derart angeordnet, dass sie sich umgeben von dem Gatedielektrikum 22 in der ersten lateralen Richtung x von der Sourcezone 13 durch die Bodyzone 12 bis in die Driftzone 11 erstreckt. Bei leitend angesteuertem Bauelement bildet sich hierbei ein Inversionskanal in der Bodyzone 12 entlang der Seitenflächen der Gateelektrode 21 in der ersten lateralen Richtung aus.The gate electrode 21 of the device is arranged such that it surrounds the gate dielectric 22 in the first lateral direction x from the source zone 13 through the bodyzone 12 into the drift zone 11 extends. In the case of a conductive component, an inversion channel is formed in the body zone 12 along the side surfaces of the gate electrode 21 in the first lateral direction.

Die Driftsteuerzonen 41 sind in nicht näher dargestellter Weise entsprechend der Driftsteuerzonen 41 des Bauelements in 20 über die erste Anschlusselektrode 33 (21A) an die Drainelektrode 32 und über die optional vorhandene zweite Anschlusselektrode 34 (21A) an die Sourceelektrode 31 anschließbar.The drift control zones 41 are in a manner not shown corresponding to the drift control zones 41 of the component in 20 over the first connection electrode 33 ( 21A ) to the drain electrode 32 and via the optional second connection electrode 34 ( 21A ) to the source electrode 31 connected.

Die Gatestruktur kann auch entsprechend der Ausführungen zu 14, einschließlich der dort angegebenen Alternativen ausgeführt sein.The gate structure can also be used according to the explanations 14 Including the alternatives specified there.

Die 22A bis 22D zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines lateralen Leistungs-MOSFET, bei dem Driftsteuerzonen 41 in vertikaler Richtung v eines Halbleiterkörpers 100 benachbart zu Abschnitten einer Driftzone 11 angeordnet sind. 22A zeigt dabei eine Draufsicht auf die Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers, die 22B und 22C zeigen vertikale Querschnitte des Halbleiterkörpers in zwei in der zweiten lateralen Richtung y beabstandet zueinander angeordneten Schnittebenen O-O und P-P. 22D zeigt einen lateralen Querschnitt durch den Halbleiterkörper in einer in den 22B und 22C dargestellten Schnittebene Q-Q.The 22A to 22D show another embodiment of a lateral power MOSFET, in the drift control zones 41 in the vertical direction v of a semiconductor body 100 adjacent to portions of a drift zone 11 are arranged. 22A shows a plan view of the front 101 of the semiconductor body, the 22B and 22C show vertical cross sections of the semiconductor body in two spaced in the second lateral direction y spaced cutting planes OO and PP. 22D shows a lateral cross section through the semiconductor body in one of the 22B and 22C illustrated section plane QQ.

Die Gateelektrode 21 weist bei diesem Bauelement mehrere Elektrodenabschnitte auf, die in vertikaler Richtung v des Halbleiterkörpers 100 beabstandet zueinander angeordnet sind. Die einzelnen Gateelektrodenabschnitte 21 sind in der ersten lateralen Richtung x bei diesem Bauelement jeweils benachbart zu den Driftsteuerzonen 41 angeordnet und durch eine Isolationsschicht 24 gegenüber diesen Driftsteuerzonen 41 isoliert. Die Bodyzone 12 weist mehrere Bodyzonenabschnitte auf, von denen jeweils einer in der ersten lateralen Richtung x anschließend an einen Abschnitt der Driftzone 11 und in vertikaler Richtung v benachbart zu mindestens einem Abschnitt der Gateelektrode 21 angeordnet ist. Das zwischen einem Gateelektrodenabschnitt 21 und einem Bodyzonenabschnitt 12 angeordnet Gatedielektrikum 22 und das Akkumulationsdielektrikum 51, das zwischen der zu dem Gateelektrodenabschnitt 21 benachbarten Driftsteuerzone 41 und der anschließend an den Bodyzonenabschnitt 12 angeordneten Driftzone 11 ausgebildet ist, ist bei diesem Bauelement durch eine gemeinsame Dielektrikumsschicht gebildet.The gate electrode 21 has in this component on a plurality of electrode sections, in the vertical direction v of the semiconductor body 100 spaced apart from each other. The individual gate electrode sections 21 are each adjacent to the drift control zones in the first lateral direction x in this device 41 arranged and through an insulating layer 24 opposite these drift control zones 41 isolated. The body zone 12 has a plurality of body zone sections, one each in the first lateral direction x subsequent to a portion of the drift zone 11 and in the vertical direction v adjacent to at least a portion of the gate electrode 21 is arranged. That between a gate electrode section 21 and a body zone section 12 arranged gate dielectric 22 and the accumulation dielectric 51 between the to the gate electrode portion 21 adjacent drift control zone 41 and then to the body zone section 12 arranged drift zone 11 is formed, is formed in this device by a common dielectric layer.

An die Bodyzonenabschnitte 12 schließen sich in der ersten lateralen Richtung x jeweils Abschnitte der Sourcezone 13 an, die durch eine Sourceelektrode 31 kontaktiert sind, die sich ausgehend von der Vorderseite 101 in vertikaler Richtung in den Halbleiterkörper 100 hineinerstreckt.To the body zone sections 12 In each case, portions of the source zone close in the first lateral direction x 13 connected by a source electrode 31 are contacted, starting from the front 101 in the vertical direction in the semiconductor body 100 hineinerstreckt.

Die einzelnen Gateelektrodenabschnitte 21, die einzelnen Bodyzonenabschnitte 12 sowie die einzelnen Sourcezonenabschnitte 13 sind bei diesem Bauelement entsprechend der Driftsteuerzonen 41 und der Driftzonen 11 in der zweiten lateralen Richtung y streifenförmig ausgebildet.The individual gate electrode sections 21 , the individual body zone sections 12 as well as the individual source zone sections 13 are in this device according to the drift control zones 41 and the drift zones 11 formed in the second lateral direction y strip-shaped.

Entsprechend der Sourcezone 13 weist die Drainzone 14 bei diesem Bauelement ebenfalls mehrere Abschnitte auf, wobei sich jeweils ein Drainzonenabschnitt 14 an einen Driftzonenabschnitt 11 anschließt. Die einzelnen Drainzonenabschnitte 14 sind durch eine Drainelektrode 32 kontaktiert, die sich ausgehend von der Vorderseite 101 in vertikaler Richtung in den Halbleiterkörper 100 hineinerstreckt. Die einzelnen Drainzonenabschnitte 14 sind entsprechend der Sourcezonenabschnitte 13 in der zweiten vertikalen Richtung y streifenförmig, und damit langgestreckt ausgebildet.According to the source zone 13 points the drain zone 14 in this component also several sections, each with a drain zone section 14 to a drift zone section 11 followed. The individual drain zone sections 14 are through a drain electrode 32 contacted, starting from the front 101 in the vertical direction in the semiconductor body 100 hineinerstreckt. The individual drain zone sections 14 are corresponding to the source zone sections 13 in the second vertical direction y strip-shaped, and thus elongated.

Die Driftsteuerzonen 41 sind bei diesem Bauelement in der ersten lateralen Richtung x durch vertikale Isolationsschichten 57 gegenüber der Drainelektrode 32 bzw. gegenüber einer Halbleiterzone 45, die zwischen diese Isolationsschicht 57 und der Drainelektrode 32 angeordnet ist, isoliert.The drift control zones 41 are in this device in the first lateral direction x by vertical insulating layers 57 opposite the drain electrode 32 or with respect to a semiconductor zone 45 that is between this insulation layer 57 and the drain electrode 32 is arranged, isolated.

Die Driftsteuerzonen 41 sind in nicht näher dargestellter Weise entsprechend der Driftsteuerzonen 41 des Bauelements in 20 über die erste Anschlusselektrode 33 (21A) an die Drainelektrode 32 und über die optional vorhandene zweite Anschlusselektrode 34 (21A) an die Sourceelektrode 31 anschließbar. Eine mögliche Position der ersten und zweiten Anschlusselektroden 33, 34 ist in 22A dargestellt. Bezug nehmend auf 22A können innerhalb der einzelnen Driftsteuerzonen 41 komplementär zu der Driftsteuerzone 41 dotierte Anschlusszonen 44 vorhanden sein, die durch die Anschlusselektrode 34 kontaktiert sind. Auf diese Weise kann eine Diode zum Anschließen der Driftsteuerzone 41 an die Sourceelektrode 31 bzw. die Sourcezone 13 realisiert werden.The drift control zones 41 are in a manner not shown corresponding to the drift control zones 41 of the component in 20 over the first connection electrode 33 ( 21A ) to the drain electrode 32 and via the optional second connection electrode 34 ( 21A ) to the source electrode 31 connected. A possible position of the first and second terminal electrodes 33 . 34 is in 22A shown. Referring to 22A can within each drift control zones 41 complementary to the drift control zone 41 doped connection zones 44 be present through the connection electrode 34 are contacted. In this way, a diode for connecting the drift control zone 41 to the source electrode 31 or the source zone 13 will be realized.

Das Vorsehen von Driftsteuerzonen 41, die in vertikaler Richtung eines Halbleiterkörpers jeweils benachbart zu Driftzonenabschnitten 11 angeordnet sind, ist selbstverständlich nicht auf die in den 20 bis 22 erläuterten Leistungs-MOSFET beschränkt, sondern solche Driftsteuerzonen 41 können bei beliebigen, eine Driftzone aufweisenden Leistungsbauelementen, insbesondere Schottky-Dioden, vorgesehen werden. Schottky-Dioden unterscheiden sich von den zuvor erläuterten MOSFET dadurch, dass keine Gateelektroden vorhanden sind und das anstelle der Body- und Sourcezonen eine Schottky- Metallzone vorgesehen ist, die sich an die Driftzone anschließt.The provision of drift control zones 41 in the vertical direction of a semiconductor body in each case adjacent to Driftzonenabschnitten 11 Of course, that is not on the in the 20 to 22 limited power MOSFET, but such drift control zones 41 can be provided in any, a drift zone having power devices, in particular Schottky diodes. Schottky diodes differ from the MOSFETs described above in that there are no gate electrodes and instead of the body and source zones a Schottky metal zone is provided, which adjoins the drift zone.

Bei den anhand der 20 bis 22 erläuterten lateralen Leistungsbauelementen sind stapelartige Bauelementstrukturen vorhanden, bei denen in vertikaler Richtung v des Halbleiterkörpers 100 aufeinanderfolgend eine Halbleiterschicht als Driftzone 11, eine Dielektrikumsschicht als Akkumulationsdielektrikum 51 und eine weitere Halbleiterschicht als Driftsteuerzone 41 und auf dieser Driftsteuerzone eine weitere Dielektrikumsschicht als weiteres Akkumulationsdielektrikum 51 vorhanden sind. Diese Struktur kann sich in vertikaler Richtung mehrfach wiederholen, um in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers jeweils abwechselnd mehrere Driftzonen 11 und mehrere Driftsteuerzonen 41 zu realisieren, die jeweils durch ein Akkumulationsdielektrikum 51 voneinander getrennt sind. Die Halbleiterschichten, die die einzelnen Driftzonen 11 bzw. die einzelnen Driftzonenabschnitte und die einzelnen Driftsteuerzonen 41 bilden, können dabei in vertikaler Richtung jeweils gleiche Abmessungen besitzen und jeweils gleiche Dotierungskonzentrationen aufweisen.In the case of the 20 to 22 illustrated lateral power devices are stack-like device structures available in which in the vertical direction v of the semiconductor body 100 successively a semiconductor layer as a drift zone 11 , a dielectric layer as accumulation dielectric 51 and another semiconductor layer as a drift control zone 41 and on this drift control zone, a further dielectric layer as a further accumulation dielectric 51 available. This structure can be repeated several times in the vertical direction, alternately several drift zones alternately in the vertical direction of the semiconductor body 11 and several drift control zones 41 to realize, each by an accumulation dielectric 51 are separated from each other. The semiconductor layers, which are the individual drift zones 11 or the individual drift zone sections and the individual drift control zones 41 can each have the same dimensions in the vertical direction and each have the same doping concentrations.

Schichtanordnungen, bei denen abwechselnd eine Halbleiterschicht und eine Dielektrikumsschicht vorhanden ist, lassen sich auf unterschiedliche Weise erzeugen:
Ein mögliches Verfahren zur Herstellung eines solchen Schichtstapels besteht darin, in einer Halbleiterschicht in unterschiedlichen Tiefen vergrabene Isolationsschichten herzustellen. Hierzu werden Sauerstoffionen über eine Oberfläche in die Halbleiterschicht implantiert. An diese Sauerstoffimplantation schließt sich ein Temperaturschritt an, der in den Bereichen, in die Sauerstoff eingebracht wurde, die Entstehung eines Halbleiteroxids bewirkt, welches eine Isolationsschicht bildet. Die Implantationsenergie, mit der die Sauerstoffionen in den Halbleiterkörper implantiert werden, bestimmt die Eindringtiefe der Sauerstoffionen und damit die Position der Isolationsschicht in vertikaler Richtung der Halbleiterschicht. Durch Anwendung unterschiedlicher Implantationsenergien lassen sich durch dieses Verfahren mehrere Isolationsschichten erzeugen, die in der Bestrahlungsrichtung beabstandet zueinander angeordnet sind.Layer arrangements in which a semiconductor layer and a dielectric layer alternately exist can be produced in different ways:
One possible method for producing such a layer stack is to produce insulating layers buried in different depths in a semiconductor layer. For this purpose, oxygen ions are implanted into the semiconductor layer via a surface. This oxygen implantation is followed by a temperature step which, in the regions in which oxygen has been introduced, causes the formation of a semiconductor oxide which forms an insulating layer. The implantation energy with which the oxygen ions are implanted into the semiconductor body determines the penetration depth of the oxygen ions and thus the position of the insulation layer in the vertical direction of the semiconductor layer. By using different implantation energies, several insulation layers can be produced by this method, which are arranged at a distance from one another in the direction of irradiation.

Mittels dieses Verfahrens lassen sich auch Isolationsschichten erzeugen, die senkrecht zur Oberfläche der Halbleiterschicht verlaufen. Hierzu erfolgt die Sauerstoffimplantation maskiert unter Verwendung einer Maske, wobei die Maske die Position und die Abmessungen der Isolationsschicht in lateraler Richtung der Halbleiterschicht und die angewendete Implantationsenergie die Position und die Abmessungen dieser Isolationsschicht in vertikaler Richtung der Halbleiterschicht bestimmen.through This method can also produce insulation layers, perpendicular to the surface of the semiconductor layer. For this the oxygen implantation takes place masked using a mask, where the mask is the position and the dimensions of the insulation layer in the lateral direction of the Semiconductor layer and the applied implantation energy the position and the dimensions of this insulating layer in the vertical direction determine the semiconductor layer.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Schichtstapels, der abwechselnd eine Halbleiterschicht und eine Dielektrikumsschicht aufweist, sieht zunächst die Herstellung eines Halbleiterschichtstapels vor, der abwechselnd eine Siliziumschicht und eine Silizium-Germanium-Schicht aufweist. Ein solcher Halbleiterschichtstapel kann durch epitaktische Abschaltung in bekannter Weise hergestellt werden. Die Abmessungen der Silizium-Germanium-Schichten in vertikaler Richtung des entstehenden Schichtstapels, d. h. senkrecht zu den einzelnen Schichten, sind dabei geringer als die Abmessungen der einzelnen Siliziumschichten. In diesen Schichtstapeln werden anschließend ausgehend von der Vorderseite Gräben erzeugt, über welche durch ein Ätzmittel selektiv Bereiche der Silizium-Germanium-Schichten ausgehend von den Gräben weggeätzt werden, so dass Hohlräume zwischen jeweils zwei in vertikaler Richtung jeweils benachbarten Siliziumschichten entstehen. In diesen Hohlräumen wird anschließend ein Halbleiteroxid erzeugt, indem bei geeigneten Oxidationstemperaturen ein oxidierendes Gas über den zuvor erzeugten Graben in die Hohlräume des Schichtstapels eingebracht wird.One Another method for producing a layer stack, the alternating has a semiconductor layer and a dielectric layer, first sees the Production of a semiconductor layer stack, which alternately a silicon layer and a silicon germanium layer. Such a semiconductor layer stack can by epitaxial shutdown be prepared in a known manner. The dimensions of the silicon germanium layers in the vertical direction of the resulting layer stack, d. H. perpendicular to the individual layers, are less than the dimensions the individual silicon layers. In these layer stacks are subsequently starting from the front trenches generated, over which by an etchant selectively areas of the silicon germanium layers starting from the trenches etched be so cavities between each two in the vertical direction respectively adjacent Silicon layers arise. In these cavities is then a Semiconductor oxide produced by at suitable oxidation temperatures an oxidizing gas over introduced the previously generated trench in the cavities of the layer stack becomes.

Ein weiteres Verfahren zur Erzeugung eines Schichtstapels, der abwechselnd Halbleiterschichten und Isolationsschichten aufweist, besteht darin, das anhand der 18A bis 18E erläuterte Verfahren, bei dem Isolationsschichten epitaktisch mit einer Halbleiterschicht überwachsen werden, mehrfach durchzuführen, d. h. auf eine aufgewachsene Epitaxieschicht erneut eine strukturierte Isolationsschicht und auf diese erneut eine Epitaxieschicht aufzuwachsen.Another method for producing a layer stack having alternately semiconductor layers and insulating layers is to use the 18A to 18E explained method in which insulation layers are epitaxially overgrown with a semiconductor layer to perform multiple times, ie on a grown epitaxial layer again a structured insulation layer and grow on this again an epitaxial layer.

Ein Schichtstapel, der abwechselnd Halbleiterschichten und Isolationsschichten aufweist, kann außerdem durch Anwendung des sogenannten SmartCut-Verfahrens hergestellt werden. Bei einem SmartCut-Verfahren ist grundsätzlich vorgesehen, von einer Halbleiterschicht eine dünne Halbleiterschicht dadurch "abzusprengen", dass Wasserstoffionen in eine gegebene Tiefe implantiert und anschließend ein Temperaturschritt durchgeführt wird. Dieses SmartCut-Verfahren lässt sich zur Herstellung eines Halbleiter-Isolator-Schichtstapels verwenden, indem mittels eines Waferbonding-Verfahrens eine eine Isolationsschicht aufweisende Halbleiterschicht derart auf eine weitere, an der Oberfläche oxidierte Halbleiterschicht aufgebracht wird, dass die Isolationsschicht zwischen diesen beiden Halbleiterschichten angeordnet ist. Mittels des SmartCut-Verfahrens wird die aufgebondete Halbleiterschicht dann derart abgesprengt, dass auf der Trägerschicht die Isolationsschicht und eine dünne Schicht der aufgebondeten Halbleiterschicht verbleibt. Auf diese dünne Halbleiterschicht, die anschließend oxidiert wird, wird dann erneut eine mit einer Isolationsschicht versehene Halbleiterschicht aufgebondet und die aufgebondete Schicht wird erneut mittels des SmartCut-Verfahrens abgesprengt. Diese Verfahrensschritte können mehrfach durchgeführt werden, um einen Halbleiter-Isolator-Schichtstapel herzustellen.One Layer stack, which alternately semiconductor layers and insulating layers may also produced by using the so-called Smart Cut method become. In a SmartCut method is basically provided by a Semiconductor layer a thin Semiconductor layer thereby "blow off" that hydrogen ions implanted in a given depth and then a temperature step carried out becomes. This SmartCut process can be used to make a Use semiconductor-insulator layer stack by using a Wafer bonding method one having an insulating layer Semiconductor layer so on another oxidized at the surface Semiconductor layer is applied, that the insulation layer between is arranged these two semiconductor layers. Using the SmartCut method, the Bonded semiconductor layer then blasted off so that the carrier layer the insulation layer and a thin Layer of the bonded semiconductor layer remains. To this thin semiconductor layer, the following is oxidized, then one again with an insulating layer provided semiconductor layer and the bonded layer is redone using the SmartCut method blasted off. These process steps can be carried out several times, around a semiconductor insulator layer stack manufacture.

Ein weiteres mögliches Verfahren zur Herstellung vergrabener Oxidschichten besteht darin, in eine Halbleiterschicht Gräben zu ätzen und die Halbleiterschicht anschließend in einer Was serstoffatmosphäre aufzuheizen. Durch diesen Temperaturschritt entstehen aus den Gräben abgeschlossene Hohlräume in der Halbleiterschicht, die anschließend oxidiert werden. Die Positionierung der einzelnen Hohlräume ausgehend von einer Oberfläche der Halbleiterschicht wird hierbei durch die Tiefe, der in die Halbleiterschicht geätzten Gräben und die Wahl des Ätzprozesses, der die Seitenwandgeometrie bestimmt, vorgegeben. So werden beispielsweise beim sogenannten "Boschprozess" anisotrope und isotrope, die Seitenwand passivierende Phasen bei der Grabenätzung abwechselnd durchgeführt, was zu einer regelmäßigen Struktur der Grabenwand mit Ausbuchtungen, den sogenannten "Scallops" führt. Durch geeignete Wahl des Verhältnisses der Breiten der mit isotroper Ausbuchtungen anisotrop und damit schmaler geätzten Bereichen lässt sich das Bilden von Kammern begünstigen. Die Oxidation des Halbleitermaterials in den Hohlräumen mit dem Ziel, eine Isolationsschicht in dem Hohlraum herzustellen, erfordert die Herstellung eines weiteren Grabens, durch welchen die Hohlräume geöffnet werden.Another possible method for producing buried oxide layers is to etch trenches in a semiconductor layer and then to heat the semiconductor layer in a hydrogen atmosphere. Due to this temperature step, voids are formed in the semiconductor layer from the trenches, which are then oxidized. The positioning of the individual cavities starting from a surface of the semiconductor layer is determined here by the depth, the trenches etched into the semiconductor layer and the choice of the etching process which determines the sidewall geometry. Thus, for example, in the so-called "Bosch process" anisotropic and isotropic, the side wall passivating phases are carried out alternately in the trench etching, resulting in a regular structure of the trench wall with bulges, the so-called "scallops". By suitable choice of the ratio of the widths of the anisotropic and therefore narrowly etched areas with isotropic bulges, the formation of Kam can be determined favor. The oxidation of the semiconductor material in the cavities with the aim of producing an insulating layer in the cavity, requires the production of a further trench, through which the cavities are opened.

Ein zu lösendes Problem bei der Herstellung der anhand der 20 bis 22 erläuterten Bauelemente, bei denen die Driftsteuerzonen 41 und die Driftzonen 11 in vertikaler Richtung übereinander liegend angeordnet sind, besteht darin, eine Anschlusselektrode, wie beispielsweise die zuvor erläuterten Anschlusselektroden 33, 34 der Driftsteuerzone 41 oder die die Drainelektrode 32 des Bauelements gemäß 22 herzustellen, die sich ausgehend von der Vorderseite 101 in den Halbleiterkörper hineinerstrecken, und die nur jede zweite Halbleiterschicht des Schichtstapels, d. h. entweder nur jede Driftzone 11 oder nur jede Driftsteuerzone 41 kontaktiert. Ein Verfahren, welches dieses Problem löst wird nachfolgend anhand der 23A bis 23F für die Herstellung einer nur die Driftzonen 11 kontaktierenden Drainelektrode 32 erläutert. Das Verfahren ist dabei entsprechend auf die Herstellung der ersten und zweiten Anschlusselektroden 33, 34 der Bauelemente der 20 bis 22 anwendbar.A problem to be solved in the production of the 20 to 22 explained components in which the drift control zones 41 and the drift zones 11 are arranged one above the other in the vertical direction, there is a connection electrode, such as the connection electrodes explained above 33 . 34 the drift control zone 41 or the drain electrode 32 of the device according to 22 produce, starting from the front 101 extend into the semiconductor body, and only every second semiconductor layer of the layer stack, ie either only each drift zone 11 or only every drift control zone 41 contacted. A method which solves this problem is described below with reference to 23A to 23F for the production of only the drift zones 11 contacting drain electrode 32 explained. The method is correspondingly to the production of the first and second connection electrodes 33 . 34 the components of 20 to 22 applicable.

23A zeigt den Halbleiterkörper 100 zu Beginn des Verfahrens, in dem in vertikaler Richtung v die Driftzonen 11 und die Driftsteuerzonen 41 übereinanderliegend und jeweils getrennt durch ein Akkumulationsdielektrikum 51 angeordnet sind. Erste Halbleiterschichten, die die späteren Driftzonen 11 des Bauelements bilden, sind dabei mit dem Bezugszeichen 111 bezeichnet, und zweite Halbleiterschichten, die die späteren Driftsteuerzonen 41 des Bauelements bilden, sind dabei mit dem Bezugszeichen 141 bezeichnet. In den ersten Halbleiterschichten 111 sind in vertikaler Richtung v des Halbleiterkörpers 100 übereinander vertikale Isolationsschichten 57 angeordnet, die sich in vertikaler Richtung jeweils zwischen zwei Akkumulationsdielektrikumsschichten 51 erstrecken. 23A shows the semiconductor body 100 at the beginning of the process, where in the vertical direction v the drift zones 11 and the drift control zones 41 superimposed and separated by an accumulation dielectric 51 are arranged. First semiconductor layers, which are the later drift zones 11 form of the component, are denoted by the reference numeral 111 and second semiconductor layers, which are the later drift control zones 41 form of the component, are denoted by the reference numeral 141 designated. In the first semiconductor layers 111 are in the vertical direction v of the semiconductor body 100 one above the other vertical insulation layers 57 arranged in the vertical direction in each case between two accumulation dielectric layers 51 extend.

Bezug nehmend auf 23B wird in diese Anordnung anschließend ausgehend von der Vorderseite 101, auf die in dem Beispiel ebenfalls eine Isolationsschicht aufgebracht ist, ein Graben 117 erzeugt, der sich in vertikaler Richtung v ausgehend von der Vorderseite 101 in den Halbleiterkörper hinein erstreckt und der oberhalb oder auf der in vertikaler Richtung ausgehend von der Vorderseite untersten Dielektrikumsschicht 51' des Schichtstapels endet. Die Herstellung des Grabens erfolgt in der ersten lateralen Richtung x beabstandet zu den Isolationsbereichen 57 außerhalb des Bereichs der ersten Halbleiterschichten, die die späteren Driftzonen 11 bilden.Referring to 23B is in this arrangement then starting from the front 101 to which an insulating layer is also applied in the example, a trench 117 generated in the vertical direction v starting from the front 101 extends into the semiconductor body and the above or on the bottom in the vertical direction from the front lowest dielectric layer 51 ' of the layer stack ends. The trench is produced in the first lateral direction x at a distance from the isolation regions 57 outside the area of the first semiconductor layers, the later drift zones 11 form.

Die Herstellung des Grabens kann mittels eines Ätzverfahrens unter Verwendung einer die laterale Position und die lateralen Abmessungen des Grabens definierenden Ätzmaske erfolgen.The Fabrication of the trench can be done by means of an etching process one the lateral position and the lateral dimensions of the trench defining etching mask respectively.

Bezug nehmend auf 23C werden anschließend mittels eines isotropen Ätzverfahrens ausgehend von Seitenwänden des Grabens 117 die zwischen jeweils zwei Dielektrikumsschichten 51 liegenden Halbleiterschichten 111, 141 in der ersten lateralen Richtung teilweise entfernt. Bei den Halbleiterschichten, die abschnittsweise die späteren Driftzonen 11 bilden, funktionieren die vertikalen Isolationsbereiche 57 als Ätzstopp, so dass im Bereich dieser Halbleiterschichten das Halbleitermaterial ausgehend von dem Graben 117 nur bis zu diesen Isolationsbereichen 57 entfernt wird. Das Ätzverfahren wird dabei so lange durchgeführt, bis im Bereich der zweiten Halbleiterschichten 141, die die späteren Driftsteuerzonen 41 bilden, das Halbleitermaterial in der ersten lateralen Richtung x bis hinter die in den ersten Halbleiterschichten 111 angeordneten Isolationsbereiche 57 entfernt wurde. Im Bereich der der Isolationsbereiche 57 gegenüberliegenden Seitenwand 117' des Grabens 117 werden die Halbleiterschichten während dieses isotropen Ätzverfahrens gleichermaßen entfernt.Referring to 23C are subsequently removed by means of an isotropic etching process from sidewalls of the trench 117 between each two dielectric layers 51 lying semiconductor layers 111 . 141 partially removed in the first lateral direction. In the case of the semiconductor layers, the sections of the later drift zones 11 form, the vertical isolation areas work 57 as an etch stop, so that in the region of these semiconductor layers, the semiconductor material from the trench 117 only up to these isolation areas 57 Will get removed. The etching process is carried out until in the region of the second semiconductor layers 141 that the later drift control zones 41 form the semiconductor material in the first lateral direction x to behind those in the first semiconductor layers 111 arranged isolation areas 57 was removed. In the area of the isolation areas 57 opposite side wall 117 ' of the trench 117 The semiconductor layers are equally removed during this isotropic etching process.

Ergebnis dieses isotropen Ätzverfahrens ist, dass die Halbleiterschichten, die die späteren Driftzonen 11 bilden, in der ersten lateralen Richtung x auf einer Seite des ursprünglichen Grabens 117 weiter in Richtung der Aussparung ragen, als die Halbleiterschichten, die die späteren Driftsteuerzonen 41 bilden. Ausgehend von der durch das isotrope Ätzverfahren hergestellten Aussparung 118 sind die Driftsteuerzonen 41 in der ersten lateralen Richtung x somit gegenüber den Driftzonen 11 zurückgesetzt.Result of this isotropic etching process is that the semiconductor layers, which are the later drift zones 11 form, in the first lateral direction x on one side of the original trench 117 continue to protrude in the direction of the recess, as the semiconductor layers, the later drift control zones 41 form. Starting from the recess produced by the isotropic etching process 118 are the drift control zones 41 in the first lateral direction x thus opposite the drift zones 11 reset.

Während weiterer Verfahrensschritte, deren Ergebnis in 23D dargestellt ist, werden innerhalb der durch den isotropen Ätzprozess hergestellten Aussparung 118 Isolationsschichten 58, 59 auf freiliegenden Bereichen der Halbleiterschichten erzeugt. Dies sind auf einer Seite des Grabens nur die zweiten Halbleiterschichten 141, die die Driftsteuerzonen 41 bilden. Die neu erzeugten Isolationsschichten sind in diesem Bereich mit dem Bezugszeichen 58 bezeichnet. Auf der gegenüberliegenden Seite der Aussparung und an nicht dargestellten, in der zweiten lateralen Richtung y beabstandet zueinander angeordneten Seitenwänden, werden die vertikalen Isolationsschichten an freiliegenden Bereichen der ersten und zweiten Halbleiterschichten 111, 141 hergestellt und sind in 23D mit dem Bezugszeichen 59 bezeichnet.During further process steps, the result in 23D are formed within the recess made by the isotropic etching process 118 insulation layers 58 . 59 generated on exposed areas of the semiconductor layers. These are on one side of the trench only the second semiconductor layers 141 that the drift control zones 41 form. The newly produced insulation layers are in this area by the reference numeral 58 designated. On the opposite side of the recess and on side walls (not shown) spaced apart in the second lateral direction y, the vertical insulation layers become exposed areas of the first and second semiconductor layers 111 . 141 manufactured and are in 23D with the reference number 59 designated.

23E zeigt die Anordnung nach weiteren Verfahrensschritten, bei denen ausgehend von der Vorderseite 101 eine weitere Aussparung 119 in den Schichtstapel geätzt wird, die derart positioniert ist, dass deren eine Seitenfläche in der ersten lateralen Richtung zwischen den ursprünglich in den ersten Halbleiterschichten 111 vorhandenen ersten vertikalen Isolationsbereichen 57 und den später an den freiliegenden Seiten der zweiten Halbleiterschichten 141 erzeugten zweiten vertikalen Isolationsbereichen 58 angeordnet ist. Die ersten vertikalen Isolationsbereiche 57 werden hierbei entfernt, wodurch die ersten Halbleiterschichten 111 in der weiteren Aussparung 119 frei liegen, während die zweiten Halbleiterschichten in der Aussparung 119 durch die zweiten Isolationsbereiche überdeckt sind. 23E shows the arrangement according to further method steps in which, starting from the front 101 another recess 119 is etched into the layer stack which is positioned that is, one side surface thereof in the first lateral direction between those originally in the first semiconductor layers 111 existing first vertical isolation areas 57 and later on the exposed sides of the second semiconductor layers 141 generated second vertical isolation areas 58 is arranged. The first vertical isolation areas 57 are removed in this case, whereby the first semiconductor layers 111 in the further recess 119 lie freely while the second semiconductor layers in the recess 119 are covered by the second isolation areas.

Auf der den ursprünglichen ersten Isolationsbereichen 57 gegenüberliegenden Seite der neu erzeugten Aussparung 119 liegt die Seitenwand dieser Aussparung innerhalb der zweiten Isolationsbereiche 58, so dass in diesem Bereich lediglich in der ersten lateralen Richtung x verlaufende Stege der Dielektrikumsschichten 51, jedoch kein Halbleitermaterial und auch keine der vertikalen Isolationsschichten 59 entfernt wird. Gleiches gilt an den nicht dargestellten in der zweiten lateralen Richtung y gegenüberliegenden Seiten der Aussparung 119.On the original first isolation areas 57 opposite side of the newly created recess 119 the side wall of this recess is within the second isolation areas 58 , so that in this area only in the first lateral direction x extending webs of the dielectric layers 51 , but no semiconductor material and none of the vertical insulation layers 59 Will get removed. The same applies to the not shown in the second lateral direction y opposite sides of the recess 119 ,

Den Abschluss des Verfahrens bildet Bezug nehmend auf 23F das Abscheiden einer Elektrodenschicht in der Aussparung 119, wodurch eine Anschlusselektrode 32 entsteht. Diese Elektrode 32 bildet in dem Beispiel die Drainelektrode 32 und kontaktiert die nach Entfernen der Isolationsbereiche 57 an den Seitenwänden der Aussparung freiliegenden ersten Halbleiterschichten 111, die dort die Driftzonen 11 bilden. Gegenüber den zweiten Halbleiterschichten 141, die in Bereichen benachbart zu den Driftzonen 11 die Driftsteuerzonen 41 bilden, ist die Elektrode 32 durch die zweiten Isolationsbereiche 58 isoliert.The conclusion of the method is made with reference to 23F the deposition of an electrode layer in the recess 119 , whereby a connecting electrode 32 arises. This electrode 32 forms the drain electrode in the example 32 and contacts after removing the isolation areas 57 on the side walls of the recess exposed first semiconductor layers 111 that there are the drift zones 11 form. Opposite the second semiconductor layers 141 located in areas adjacent to the drift zones 11 the drift control zones 41 form, is the electrode 32 through the second isolation areas 58 isolated.

In nicht näher dargestellter Weise kann vor Abscheiden der Elektrodenschicht zur Herstellung der Elektrode 32 ein Implantationsverfahren durchgeführt werden, bei dem Dotierstoffatome in die freiliegenden Bereiche der Driftzonen 11 implantiert werden, um dadurch hochdotierte Anschlusszonen zu erzeugen. Die Implantation erfolgt hierbei unter einem Winkel schräg gegenüber der Senkrechten.In a manner not shown, it may be prior to deposition of the electrode layer for the preparation of the electrode 32 an implantation method may be performed, wherein the dopant atoms in the exposed areas of the drift zones 11 implanted to create highly doped junction zones. The implantation takes place here at an angle obliquely with respect to the vertical.

Das zuvor anhand der 23A bis 23F erläuterte Verfahren zur Herstellung einer nur jede zweite der Halbleiterschichten kontaktierenden Anschlusselektrode kann in entsprechender Weise auch zur Herstellung der die Driftsteuerzonen 41 kontaktierenden Anschlusselektroden (36, 37 in den 20 bis 22) verwendet oder zur Herstellung der Sourceelektrode 31 verwendet werden.The previously based on the 23A to 23F explained method for producing a contact electrode contacting only every other of the semiconductor layers can also be used in a corresponding manner for the production of the drift control zones 41 contacting terminal electrodes ( 36 . 37 in the 20 to 22 ) or for the preparation of the source electrode 31 be used.

Die Driftsteuerzonen 41 der bislang erläuterten Leistungshalbleiterbauelemente sind jeweils in Stromflussrichtung des Bauelements langgestreckt in der Driftzone 11 ausgebildet. Diese Stromflussrichtung entspricht bei einem MOSFET der Richtung zwischen der Bodyzone 12 und der Drainzone 14 und stimmt bei den bislang erläuterten Ausführungsbeispielen mit der ersten lateralen Richtung x des Halbleiterkörpers 100 überein. In einer Richtung quer zu dieser Stromflussrichtung verlaufen die Driftsteuerzonen bei den Bauelementen gemäß der 1 bis 17 und 19 jeweils senkrecht zur Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers und bei den Ausführungsbeispielen der 20 bis 22 jeweils parallel zur Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers. Bei den Bauelementen gemäß der 20 bis 22 können sich die Driftsteuerzonen in der zweiten lateralen Richtung y bis zu einem Rand des Halbleiterkörpers bzw. einem Randabschluss des Halbleiterkörpers erstrecken.The drift control zones 41 The power semiconductor components explained so far are each elongate in the drift zone in the current flow direction of the component 11 educated. This current flow direction corresponds to the direction between the body zone in a MOSFET 12 and the drainage zone 14 and agrees with the embodiments previously discussed with the first lateral direction x of the semiconductor body 100 match. In a direction transverse to this current flow direction, the drift control zones run in the components according to FIG 1 to 17 and 19 each perpendicular to the front 101 the semiconductor body and in the embodiments of the 20 to 22 each parallel to the front 101 of the semiconductor body. In the components according to the 20 to 22 The drift control zones may extend in the second lateral direction y as far as an edge of the semiconductor body or an edge termination of the semiconductor body.

Bezug nehmend auf die nachfolgend erläuterten 24 bis 31 sind auch Kombinationen der bislang erläuterten Geometrien der Driftsteuerzonen 41 anwendbar. Die 24 bis 31 zeigen in perspektivischer Darstellung jeweils einen Abschnitt der Driftzonen 11 und Driftsteuerzonen 41 eines Leistungshalbleiterbauelements.Referring to the following explained 24 to 31 are also combinations of the previously explained geometries of the drift control zones 41 applicable. The 24 to 31 each show in perspective a section of the drift zones 11 and drift control zones 41 a power semiconductor device.

Bezug nehmend auf die 24A und 24B können die Driftsteuerzonen 41 streifenförmig ausgebildet und in der Driftzone 11 umgeben von dem Akkumulationsdielektrikum 51 angeordnet sein. Akkumulationskanäle können sich bei diesem Bauelement in der Driftzone 11 sowohl in vertikaler Richtung oberhalb und unterhalb der Driftsteuerzonen 41, als auch in lateraler Richtung benachbart zu den Driftsteuerzonen 41 ausbilden.Referring to the 24A and 24B can the drift control zones 41 formed strip-shaped and in the drift zone 11 surrounded by the accumulation dielectric 51 be arranged. Accumulation channels can be found in this component in the drift zone 11 both in the vertical direction above and below the drift control zones 41 , as well as in the lateral direction adjacent to the drift control zones 41 form.

Der Halbleiterkörper 100 kann in bekannter Weise ein Halbleitersubstrat 103 und eine auf das Halbleitersubstrat aufgebrachte Halbleiterschicht 104 umfassen, wobei das Substrat 103 und die Halbleiterschicht 104 komplementär zueinander dotiert sein können oder vom gleichen Leitungstyp sein können. Eine Grunddotierung dieser Halbleiterschicht 104 kann hierbei der Dotierung der Driftzone 11 entsprechen.The semiconductor body 100 can in a known manner a semiconductor substrate 103 and a semiconductor layer deposited on the semiconductor substrate 104 include, wherein the substrate 103 and the semiconductor layer 104 may be doped complementary to each other or may be of the same conductivity type. A basic doping of this semiconductor layer 104 this can be the doping of the drift zone 11 correspond.

Bezug nehmend auf 25 kann optional eine Isolationsschicht 105 zwischen dem Halbleitersubstrat 103 und der Halbleiterschicht 104 angeordnet sein, die damit die Driftzone 100 gegenüber dem Halbleitersubstrat 103 isoliert.Referring to 25 Optionally an insulation layer 105 between the semiconductor substrate 103 and the semiconductor layer 104 be arranged, which thus the drift zone 100 opposite to the semiconductor substrate 103 isolated.

Bei den Bauelementen gemäß der 24 und 25 ist die ausgehend von der Vorderseite 101 unterste Driftsteuerzone 41 beabstandet zu dem Halbleitersubstrat 103 angeordnet. Eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß 24, bei der die unterste Driftsteuerzone 41 bis an das Halbleitersubstrat 103 reicht, ist in 26 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen der untersten dieser Driftsteuerzonen 41 und dem Halbleitersubstrat 103 eine Isolations schicht vorhanden, die diese Driftsteuerzone gegen das Halbleitersubstrat 103 isoliert.In the components according to the 24 and 25 is the starting from the front 101 lowest drift control zone 41 spaced apart from the semiconductor substrate 103 arranged. A modification of the embodiment according to 24 where the lowest drift control zone 41 to the semiconductor substrate 103 is enough, is in 26 shown. In this embodiment, between the lowest of these drift control zones 41 and the semiconductor substrate 103 an insulating layer is present, this drift control zone against the semiconductor substrate 103 isolated.

27 zeigt eine Abwandlung der in 26 dargestellten Anordnung. Hierbei sind die Driftzonen 11 streifenförmig ausgebildet und in der Driftsteuerzone 41 angeordnet. Zwischen der Driftsteuerzone 41 und den Driftzonen 11 ist entsprechend das Akkumulationsdielektrikum 51 vorhanden. Wenigstens zwischen der Driftsteuerzone 41 und dem Halbleitersubstrat 103 ist hierbei eine Isolationsschicht 52 angeordnet, während eine unterste der Driftzonen 11 sich unmittelbar an das Halbleitersubstrat 103 anschließt. Das Halbleitersubstrat 103 kann dabei vom gleichen Leitungstyp oder von einem zu der untersten Driftzone 11 komplementären Leitungstyp sein. Optional kann hierbei eine weitere Isolationsschicht zwischen der untersten Driftzone 11 und dem Halbleitersubstrat 103 vorgesehen werden (nicht dargestellt). 27 shows a modification of the in 26 illustrated arrangement. Here are the drift zones 11 formed strip-shaped and in the drift control zone 41 arranged. Between the drift control zone 41 and the drift zones 11 is accordingly the accumulation dielectric 51 available. At least between the drift control zone 41 and the semiconductor substrate 103 Here is an insulation layer 52 arranged while a lowest of the drift zones 11 directly to the semiconductor substrate 103 followed. The semiconductor substrate 103 can be of the same conductivity type or from one to the lowest drift zone 11 complementary conductivity type. Optionally, in this case, a further insulation layer between the lowest drift zone 11 and the semiconductor substrate 103 be provided (not shown).

Bei den zuvor erläuterten streifenförmigen Ausgestaltungen der Driftsteuerzonen 41 oder der Driftzonen 11 sind die Abmessungen dieser Zonen 41, 11 in der zweiten lateralen Richtung y größer als in vertikaler Richtung, woraus eine streifenförmige Geometrie dieser Bauelementzonen resultiert. Alternativ kann die streifenförmige Ausgestaltung auch dadurch erreicht werden, dass die Abmessungen der Zonen 41, 11 in der vertikalen Richtung größer sind als in der zweiten lateralen Richtung y.In the previously explained strip-shaped embodiments of the drift control zones 41 or the drift zones 11 are the dimensions of these zones 41 . 11 in the second lateral direction y greater than in the vertical direction, resulting in a strip-shaped geometry of these component zones. Alternatively, the strip-shaped configuration can also be achieved in that the dimensions of the zones 41 . 11 are larger in the vertical direction than in the second lateral direction y.

Die 28A und 28B zeigen eine Abwandlung des in 25 dargestellten Bauelements, wobei die Driftsteuerzonen 41 hierbei "balkenförmig" realisiert sind, d. h. in einer durch die vertikale Richtung v und die zweite laterale Richtung y gebildeten Schnittebene einen wenigstens annähernd quadratischen Querschnitt besitzen. In der ersten lateralen Richtung x sind diese Driftsteuerzonen entsprechend langgestreckt ausgebildet.The 28A and 28B show a modification of the in 25 illustrated component, wherein the drift control zones 41 In this case, "bar-shaped" are realized, ie have an at least approximately square cross-section in a sectional plane formed by the vertical direction v and the second lateral direction y. In the first lateral direction x these drift control zones are correspondingly elongated.

Eine in 28A dargestellte Isolationsschicht 105 zwischen dem Halbleitersubstrat 103 und der Halbleiterschicht 104 bzw. der Driftzone 11 ist optional vorhanden. Das Halbleitersubstrat 103 kann vom gleichen Leitungstyp wie die Driftzone 11 oder komplementär zu dieser Driftzone 11 dotiert sein.An in 28A illustrated insulation layer 105 between the semiconductor substrate 103 and the semiconductor layer 104 or the drift zone 11 is optional. The semiconductor substrate 103 can be of the same conductivity type as the drift zone 11 or complementary to this drift zone 11 be doped.

Die 29A, 29B zeigen eine Abwandlung der Anordnung gemäß 28, wobei die Driftzonen 11 hierbei eine balkenförmige Geometrie aufweisen und getrennt durch das Akkumulationsdielektrikum 51 sowohl in vertikaler als auch lateraler Richtung von der Driftsteuerzone 41 umgeben sind. Die Driftsteuerzone 41 ist hierbei durch die weitere Isolationsschicht 52 gegenüber dem Halbleitersubstrat 103 isoliert. Das Halbleitersubstrat kann hierbei von einem zu der Driftsteuerzone 41 gleichen Leitungstyp oder komplementären Leitungstyp sein.The 29A . 29B show a modification of the arrangement according to 28 , where the drift zones 11 in this case have a bar-shaped geometry and separated by the accumulation dielectric 51 in both vertical and lateral directions from the drift control zone 41 are surrounded. The drift control zone 41 This is due to the further insulation layer 52 opposite to the semiconductor substrate 103 isolated. The semiconductor substrate can in this case from one to the drift control zone 41 same conductivity type or complementary conductivity type.

Bei der Anordnung gemäß der 30 ist die Driftsteuerzone 41 in der ersten lateralen Richtung x langgestreckt ausgebildet und weist eine derartige Geometrie auf, dass das Akkumulationsdielektrikum 51 in der vertikalen Richtung v eine mäanderartige Geometrie aufweist. Die Driftsteuerzone 41 ist hierbei getrennt durch das Akkumulationsdielektrikum 51 vollständig von der Driftzone 11 umgeben. Die Driftzone 11 und die Driftsteuerzone 41 sind in der Halbleiterschicht 104 angeordnet, die oberhalb des Halbleitersubstrat 103 angeordnet ist und die optional mittels einer Isolationsschicht 105 gegenüber dem Halbleitersubstrat 103 isoliert ist.In the arrangement according to the 30 is the drift control zone 41 formed in the first lateral direction x elongated and has such a geometry that the accumulation dielectric 51 in the vertical direction v has a meandering geometry. The drift control zone 41 is separated by the accumulation dielectric 51 completely from the drift zone 11 surround. The drift zone 11 and the drift control zone 41 are in the semiconductor layer 104 arranged above the semiconductor substrate 103 is arranged and optionally by means of an insulating layer 105 opposite to the semiconductor substrate 103 is isolated.

31 zeigt eine Abwandlung der Anordnung gemäß 30, bei der die Driftzone 11 von der Driftsteuerzone 41 umgeben ist und bei der die Driftzone 11 eine solche Geometrie aufweist, dass das zwischen der Driftzone 11 und der Driftsteuerzone 41 angeordnete Akkumulationsdielektrikum 51 in vertikaler Richtung v eine mäanderartige Geometrie aufweist. 31 shows a modification of the arrangement according to 30 in which the drift zone 11 from the drift control zone 41 is surrounded and at the drift zone 11 has such a geometry that between the drift zone 11 and the drift control zone 41 arranged accumulation dielectric 51 in the vertical direction v has a meandering geometry.

Eine solche mäanderartige Geometrie des Akkumulationsdielektrikums ist insofern vorteilhaft, da bei einem gegebenen Volumen des zur Realisierung der Driftzone 11 und der Driftsteuerzone 41 benötigten Halbleitermaterials eine große Fläche des Akkumulationsdielektrikums 51 und damit eine große Breite des sich bei leitend angesteuertem Bauelement ausbildenden Akkumulationskanals realisierbar ist.Such a meandering geometry of the accumulation dielectric is advantageous in that, given a volume of the volume for realizing the drift zone 11 and the drift control zone 41 required semiconductor material a large surface of the accumulation dielectric 51 and thus a large width of the accumulation channel forming in the case of a conductive component is realizable.

1111
Driftzonedrift region
1212
BodyzoneBody zone
1313
Sourcezonesource zone
1414
Drainzonedrain region
1515
Inversionskanalinversion channel
1616
Akkumulationskanalaccumulation channel
2121
Gateelektrodegate electrode
2222
Gatedielektrikumgate dielectric
23, 2423 24
Isolationsschichteninsulation layers
3131
Sourceelektrodesource electrode
3232
Drainelektrodedrain
33, 3433 34
Anschlusselektrodenterminal electrodes
3535
Anschlussverbindungport connection
4141
DriftsteuerzoneDrift control region
42-4442-44
Anschlusszonencontiguous zones
5151
Akkumulationsdielektrikumaccumulation dielectric
52-5952-59
Isolationsschichteninsulation layers
61, 6261, 62
Diodendiodes
6363
Kapazitätcapacity
64, 65, 6664 65, 66
Diodendiodes
7171
Schottky-MetallSchottky metal
7272
Schottky-ÜbergangSchottky junction
100100
HalbleiterkörperSemiconductor body
101101
Vorderseite des Halbleiterkörpersfront of the semiconductor body
102102
Rückseite des Halbleiterkörpersback of the semiconductor body
103103
HalbleitersubstratSemiconductor substrate
104104
HalbleiterschichtSemiconductor layer
105105
Isolationsschichtinsulation layer
106106
Aussparung der Isolationsschicht 105 Recess of the insulation layer 105
107107
Aussparungrecess
111111
Halbleiterschicht, spätere Driftzone 11 Semiconductor layer, later drift zone 11
117-119117-119
Aussparungen, Gräbenrecesses trenches
117'117 '
SeitenwandSide wall
141141
Halbleiterschicht, spätere Driftsteuerzone 41 Semiconductor layer, later drift control zone 41
200200
Ätzmaskeetching mask
1717
Verbindungszoneconnecting zone
1919
Dotierte Halbleiterzonedoped Semiconductor zone
2626
Verbindungszoneconnecting zone
2727
HalbleiterzoneSemiconductor zone
2828
Verbindungszoneconnecting zone
29A, 29B29A, 29B
Feldzonenfield zones

Claims (37)

Halbleiterbauelement, das aufweist: – einen Halbleiterkörper (100) mit einer ersten lateralen Richtung (x), – eine erste Bauelementzone (12; 71) und eine zweite Bauelementzone (14), die in der ersten lateralen Richtung (x) des Halbleiterkörpers (100) beabstandet zu der ersten Bauelementzone (12) angeordnet ist, – wenigstens eine Driftzone (11), die zwischen der ersten und zweiten Bauelementzone (12, 14) angeordnet ist – eine Driftsteuerzone (41) aus einem Halbleitermaterial, die benachbart zu der wenigstens einen Driftzone (11) in dem Halbleiterkörper (104) angeordnet ist und die an die zweite Bauelementzone (14) gekoppelt ist, – ein Akkumulationsdielektrikum (51), das zwischen der wenigstens einen Driftzone (11) und der wenigstens einen Driftsteuerzone (41) angeordnet ist, – wobei ein Quotient aus einer Netto-Dotierstoffladung der Driftsteuerzone (41) in einem sich an das Akkumulationsdielektrikum (51) angrenzenden Bereich und aus der Fläche des zwischen der Driftsteuerzone (41) und der Driftzone (11) angeordneten Akkumulationsdielektrikums (51) kleiner ist als die Durchbruchsladung des Halbleitermaterials der Driftsteuerzone (41).Semiconductor device comprising: - a semiconductor body ( 100 ) with a first lateral direction (x), - a first component zone ( 12 ; 71 ) and a second component zone ( 14 ), which in the first lateral direction (x) of the semiconductor body ( 100 ) spaced from the first device zone ( 12 ), - at least one drift zone ( 11 ) between the first and second device zones ( 12 . 14 ) - a drift control zone ( 41 ) of a semiconductor material adjacent to the at least one drift zone ( 11 ) in the semiconductor body ( 104 ) and to the second component zone ( 14 ), - an accumulation dielectric ( 51 ) between the at least one drift zone ( 11 ) and the at least one drift control zone ( 41 ) - wherein a quotient of a net dopant charge of the drift control zone ( 41 ) in one to the accumulation dielectric ( 51 ) adjacent area and from the area of the between the drift control zone ( 41 ) and the drift zone ( 11 ) arranged accumulation dielectric ( 51 ) is smaller than the breakdown charge of the semiconductor material of the drift control zone ( 41 ). Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem der Halbleiterkörper (100) eine senkrecht zu der ersten lateralen Richtung (x) verlaufende zweite laterale Richtung (y) aufweist und bei dem die wenigstens eine Driftsteuerzone (41) wenigstens abschnittsweise in der zweiten lateralen Richtung (y) getrennt durch das Akkumulationsdielektrikum (51) benachbart zu der Driftzone (11) angeordnet ist.Semiconductor component according to Claim 1, in which the semiconductor body ( 100 ) has a second lateral direction (y) perpendicular to the first lateral direction (x) and in which the at least one drift control zone (16) 41 ) at least in sections in the second lateral direction (y) separated by the accumulation dielectric ( 51 ) adjacent to the drift zone ( 11 ) is arranged. Halbleiterbauelement nach Anspruch 2, das mehrere in der zweiten lateralen Richtung (y) beabstandet zueinander angeordnete Driftzonen (11) und mehrere in der zweiten lateralen Richtung beabstandet zueinander angeordnete Driftsteuerzonen (41) aufweist.A semiconductor device according to claim 2, comprising a plurality of drift zones spaced apart from each other in the second lateral direction (y) (US Pat. 11 ) and a plurality of spaced in the second lateral direction drift control zones ( 41 ) having. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem der Halbleiterkörper (100) eine vertikale Richtung (v) aufweist und bei dem die wenigstens eine Driftsteuerzone (41) wenigstens abschnittsweise in der vertikalen Richtung (v) benachbart zu der Driftzone (11) angeordnet ist.Semiconductor component according to Claim 1, in which the semiconductor body ( 100 ) has a vertical direction (v) and in which the at least one drift control zone ( 41 ) at least in sections in the vertical direction (v) adjacent to the drift zone ( 11 ) is arranged. Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, das mehrere in der vertikalen Richtung (v) beabstandet zueinander angeordnete Driftzonen (11) und mehrere in der vertikalen Richtung (v) beabstandet zueinander angeordnete Driftsteuerzonen (41) aufweist.A semiconductor device according to claim 4, comprising a plurality of drift regions spaced apart from each other in the vertical direction (v). (V) 11 ) and a plurality of spaced in the vertical direction (v) drift control zones ( 41 ) having. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Halbleiterkörper (100) ein Halbleitersubstrat (103) und eine auf dem Halbleitersubstrat (103) angeordnete Halbleiterschicht (104) aufweist, wobei die wenigstens eine Driftzone (11) und die wenigstens eine Driftsteuerzone (41) in der Halbleiterschicht (104) angeordnet sind.Semiconductor component according to one of the preceding claims, in which the semiconductor body ( 100 ) a semiconductor substrate ( 103 ) and one on the semiconductor substrate ( 103 ) arranged semiconductor layer ( 104 ), wherein the at least one drift zone ( 11 ) and the at least one drift control zone ( 41 ) in the semiconductor layer ( 104 ) are arranged. Halbleiterbauelement nach Anspruch 6, bei dem die Driftzone (11) an das Halbleitersubstrat (103) angrenzt und bei dem eine Isolationsschicht (52) zwischen der Driftsteuerzone (41) und dem Halbleitersubstrat (103) angeordnet ist.Semiconductor component according to Claim 6, in which the drift zone ( 11 ) to the semiconductor substrate ( 103 ) and in which an insulation layer ( 52 ) between the drift control zone ( 41 ) and the semiconductor substrate ( 103 ) is arranged. Halbleiterbauelement nach Anspruch 6, bei dem eine Isolationsschicht (105) zwischen dem Halbleitersubstrat (103) und der Driftzone (11) und der Driftsteuerzone (41) angeordnet ist.Semiconductor component according to Claim 6, in which an insulating layer ( 105 ) between the semiconductor substrate ( 103 ) and the drift zone ( 11 ) and the drift control zone ( 41 ) is arranged. Halbleiterbauelement nach Anspruch 8, bei dem das Halbleitersubstrat (103) eine Grunddotierung eines Leitungstyps aufweist und bei dem das Halbleitersubstrat (103) anschließend an die Isolationsschicht (105) wenigstens eine Halbleiterzone (18A-18D; 19) aufweist, die von einem zum Leitungstyp der Grunddotierung komplementären Leitungstyp ist.Semiconductor component according to Claim 8, in which the semiconductor substrate ( 103 ) has a basic doping of a conductivity type and in which the semiconductor substrate ( 103 ) subsequent to the insulation layer ( 105 ) at least one semiconductor zone ( 18A - 18D ; 19 ), which is of a type complementary to the conductivity type of the basic doping conductivity type. Halbleiterbauelement nach Anspruch 7, bei dem das Halbleitersubstrat (103) eine Grunddotierung eines Leitungstyps aufweist und bei dem das Halbleitersubstrat (103) wenigstens eine Halbleiterzone (18A-18D; 19) aufweist, die von einem zum Leitungstyp der Grunddotierung komplementären Leitungstyp ist.Semiconductor component according to Claim 7, in which the semiconductor substrate ( 103 ) has a basic doping of a conductivity type and in which the semiconductor substrate ( 103 ) at least one semiconductor zone ( 18A - 18D ; 19 ), which is of a type complementary to the conductivity type of the basic doping conductivity type. Halbleiterbauelement nach Anspruch 9 oder 10, bei dem die komplementär zu der Grunddotierung dotierte Halbleiterzone (18A-18D; 19) über eine Verbindungszone (17) an die erste Bauelementzone (12) angeschlossen ist.Semiconductor component according to Claim 9 or 10, in which the semiconductor zone doped complementary to the basic doping ( 18A - 18D ; 19 ) via a connection zone ( 17 ) to the first component zone ( 12 ) connected. Halbleiterbauelement nach Anspruch 11, das mehrere komplementär zu der Grunddotierung des Halbleitersubstrats dotierte Halbleiterzonen ((18A-18D) aufweist, die in der ersten lateralen Richtung beabstandet zueinander angeordnet sind und von denen eine an die Verbindungszone (17) angeschlossen ist.A semiconductor device according to claim 11, which a plurality of semiconductor zones doped in a manner complementary to the basic doping of the semiconductor substrate ( 18A - 18D ) which are spaced apart in the first lateral direction and one of which is connected to the connection zone (10). 17 ) connected. Halbleiterbauelement nach Anspruch 11, bei dem eine Dotierungsdosis der komplementär zu der Grunddotierung des Halbleitersubstrats (103) dotierten Halbleiterzone (19) in der ersten lateralen Richtung (x) abnimmt.Semiconductor component according to Claim 11, in which a doping dose which is complementary to the basic doping of the semiconductor substrate ( 103 ) doped semiconductor zone ( 19 ) decreases in the first lateral direction (x). Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Driftsteuerzone (41) über ein Gleichrichterelement (61) an die zweite Bauelementzone (14) gekoppelt ist.Semiconductor component according to one of the preceding claims, in which the drift control zone ( 41 ) via a rectifier element ( 61 ) to the second component zone ( 14 ) is coupled. Halbleiterbauelement nach Anspruch 14, bei dem das Gleichrichterelement (61) eine Diode ist.Semiconductor component according to Claim 14, in which the rectifier element ( 61 ) is a diode. Halbleiterbauelement nach Anspruch 14, bei dem die Diode durch einen pn-Übergang zwischen der Driftsteuerzone (41) und einer komplementär zu der Driftsteuerzone (41) dotierten Anschlusszone (43) oder durch einen pn-Übergang zwischen einer sich an die Driftsteuerzone (41) anschließenden, höher als diese dotierten Halbleiterzone (42) und einer komplementär zu der Driftsteuerzone (41) dotierten Anschlusszone (43) gebildet ist.Semiconductor component according to Claim 14, in which the diode is connected through a pn junction between the drift control zone (15). 41 ) and one complementary to the drift control zone ( 41 ) doped terminal zone ( 43 ) or by a pn-junction between a to the drift control zone ( 41 ), higher than this doped semiconductor zone ( 42 ) and one complementary to the drift control zone ( 41 ) doped terminal zone ( 43 ) is formed. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Driftsteuerzone (41) elektrisch an die erste Bauelementzone (12) gekoppelt ist.Semiconductor component according to one of the preceding claims, in which the drift control zone ( 41 ) electrically to the first component zone ( 12 ) is coupled. Halbleiterbauelement nach Anspruch 17, bei dem die Driftsteuerzone über ein Gleichrichterelement (62) an die erste Bauelementzone (12) gekoppelt ist.Semiconductor component according to Claim 17, in which the drift control zone is connected via a rectifier element ( 62 ) to the first component zone ( 12 ) is coupled. Halbleiterbauelement nach Anspruch 18, bei dem das Gleichrichterelement (62) eine Diode ist.Semiconductor component according to Claim 18, in which the rectifier element ( 62 ) is a diode. Halbleiterbauelement nach Anspruch 19, bei dem die Diode (62) durch einen pn-Übergang zwischen der Driftsteuerzone (41) und einer komplementär zu der Driftsteuerzone (41) dotierten Anschlusszone (44) gebildet ist.Semiconductor component according to Claim 19, in which the diode ( 62 ) by a pn junction between the drift control zone ( 41 ) and one complementary to the drift control zone ( 41 ) doped terminal zone ( 44 ) is formed. Halbleiterbauelement nach Anspruch 16 und 20, bei dem die Anschlusszonen (43, 44) in der ersten lateralen Richtung beabstandet zueinander in der Driftsteuerzone (41) angeordnet sind.Semiconductor component according to Claims 16 and 20, in which the connection zones ( 43 . 44 ) in the first lateral direction spaced apart in the drift control zone (FIG. 41 ) are arranged. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 17 bis 21, bei dem ein kapazitives Bauelement zwischen die Driftsteuerzone (41) und die erste Bauelementzone (12) geschaltet ist.Semiconductor component according to one of Claims 17 to 21, in which a capacitive component is connected between the drift control zone ( 41 ) and the first component zone ( 12 ) is switched. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei dem die erste Dielektrikumsschicht (51) abschnittsweise als Tunneldielektrikum (53) ausgebildet ist.Semiconductor component according to one of Claims 1 to 16, in which the first dielectric layer ( 51 ) in sections as a tunnel dielectric ( 53 ) is trained. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die erste Bauelementzone (12; 71) mit der Driftzone einen Bauelementübergang bildet, ausgehend von dem sich bei Anlegen einer Sperrspannung zwischen der Driftzone (11) und der ersten Bauelementzone (12) eine Raumladungszone in der Driftzone (11) ausbreitet.Semiconductor component according to one of the preceding claims, in which the first component zone ( 12 ; 71 ) forms a component junction with the drift zone, starting from which, when a blocking voltage is applied between the drift zone ( 11 ) and the first component zone ( 12 ) a space charge zone in the drift zone ( 11 ) spreads. Halbleiterbauelement nach einem der vorabgehenden Ansprüche, das als MOS-Transistor ausgebildet ist bei dem die erste Bauelementzone (12) eine Bodyzone und die zweite Bauelementzone (14) eine Drainzone bildet und das folgende weitere Merkmale aufweist: – eine Sourcezone (12) die durch die Bodyzone (12) von der Driftzone (11) getrennt ist, – eine Gateelektrode (21), die mittels eines Gatedielektrikums gegenüber dem Halbleiterkörper (100) isoliert ist und die sich benachbart zu der Bodyzone (12) von der Sourcezone (13) bis zu der Driftzone (11) erstreckt.Semiconductor component according to one of the preceding claims, which is designed 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 has the following further features: a source zone ( 12 ) through the Bodyzone ( 12 ) from the drift zone ( 11 ), - a gate electrode ( 21 ), which by means of a gate dielectric with respect to the semiconductor body ( 100 ) is isolated and adjacent to the body zone ( 12 ) from the source zone ( 13 ) up to the drift zone ( 11 ). Halbleiterbauelement nach Anspruch 25, das als MOSFET ausgebildet ist, bei dem die Drainzone (14) vom gleichen Leitungstyp wie die Driftzone (11) ist.Semiconductor component according to Claim 25, which is designed as a MOSFET, in which the drain zone ( 14 ) of the same conductivity type as the drift zone ( 11 ). Halbleiterbauelement nach Anspruch 25, das als IGBT ausgebildet ist, bei dem die Drainzone (14) komplementär zu der Driftzone (11) dotiert ist.Semiconductor component according to Claim 25, which is designed as an IGBT, in which the drain zone ( 14 ) complementary to the drift zone ( 11 ) is doped. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 25 bis 27, bei dem die Gateelektrode (21) oberhalb der Vorderseite (101) des Halbleiterkörpers (100) angeordnet ist.Semiconductor component according to one of Claims 25 to 27, in which the gate electrode ( 21 ) above the front ( 101 ) of the semiconductor body ( 100 ) is arranged. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 25 bis 27, bei dem die Gateelektrode (21) in einem Graben des Halbleiterkörpers (100) angeordnet ist.Semiconductor component according to one of Claims 25 to 27, in which the gate electrode ( 21 ) in a trench of the semiconductor body ( 100 ) is arranged. Halbleiterbauelement nach Anspruch 28, bei dem sich die Gateelektrode (21) in der ersten lateralen Richtung des Halbleiterkörpers (100) von der Sourcezone (13) bis zu der Driftzone (11) erstreckt.Semiconductor component according to Claim 28, in which the gate electrode ( 21 ) in the first lateral direction of the semiconductor body ( 100 ) from the source zone ( 13 ) up to the drift zone ( 11 ). Halbleiterbauelement nach Anspruch 30, bei dem die Gateelektrode (21) in der ersten lateralen Richtung benachbart zu der wenigstens einen Driftsteuerzone (41) angeordnet ist.Semiconductor component according to Claim 30, in which the gate electrode ( 21 ) in the first lateral direction adjacent to the at least one drift control zone (FIG. 41 ) is arranged. Halbleiterbauelement nach Anspruch 29, bei dem sich die Gateelektrode (21) in der vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers (100) von der Sourcezone (13) bis zu der Driftzone (11) erstreckt.Semiconductor component according to Claim 29, in which the gate electrode ( 21 ) in the vertical direction of the semiconductor body ( 100 ) from the source zone ( 13 ) up to the drift zone ( 11 ). Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 24, das als Schottky-Diode ausgebildet ist, bei der die erste Bauelementzone (12) eine Anodenzone und die zweite Bauelementzone (14) eine Kathodenzone bildet.Semiconductor component according to one of Claims 1 to 24, which is designed as a Schottky diode, in which the first component zone ( 12 ) an anode zone and the second device zone ( 14 ) forms a cathode zone. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Driftsteuerzone (41) komplementär zu der Driftzone (11) dotiert ist.Semiconductor component according to one of the preceding claims, in which the drift control zone ( 41 ) complementary to the drift zone ( 11 ) is doped. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Driftsteuerzone (41) vom gleichen Leitungstyp wie die Driftzone (11) ist.Semiconductor component according to one of the preceding claims, in which the drift control zone ( 41 ) of the same conductivity type as the drift zone ( 11 ). Halbleiterbauelement nach Anspruch 35, bei dem ein Dotierungsprofil der Driftsteuerzone (41) in der ersten lateralen Richtung wenigstens annäherungsweise einem Dotierungsprofil der Driftzone (11) entspricht.Semiconductor component according to Claim 35, in which a doping profile of the drift control zone ( 41 ) in the first lateral direction at least approximately a doping profile of the drift zone ( 11 ) corresponds. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Driftsteuerzone (41) eine dotierte, undotierte oder intrinsisch dotierte Halbleiterzone ist.Semiconductor component according to one of the preceding claims, in which the drift control zone ( 41 ) is a doped, undoped or intrinsically doped semiconductor zone.
DE102006009942A 2005-07-27 2006-03-03 Lateral semiconductor device with low on-resistance Expired - Fee Related DE102006009942B4 (en)

Priority Applications (12)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006009942A DE102006009942B4 (en) 2006-03-03 2006-03-03 Lateral semiconductor device with low on-resistance
EP10182785A EP2261992A3 (en) 2005-07-27 2006-07-27 Semiconductor component with a drift region and with a drift control region
EP10184344A EP2267785A3 (en) 2005-07-27 2006-07-27 Semiconductor component with a drift region and with a drift control region
JP2008523245A JP5087542B2 (en) 2005-07-27 2006-07-27 Semiconductor device having drift region and drift control region
EP06776463A EP1908119B1 (en) 2005-07-27 2006-07-27 Semiconductor component with a drift region and with a drift control region
CN2006800358918A CN101288179B (en) 2005-07-27 2006-07-27 Semiconductor component with a drift zone and a drift control zone
KR1020087004624A KR101015767B1 (en) 2005-07-27 2006-07-27 Semiconductor component with a drift region and with a drift control region
PCT/EP2006/007450 WO2007012490A2 (en) 2005-07-27 2006-07-27 Semiconductor component with a drift region and with a drift control region
US11/996,906 US8461648B2 (en) 2005-07-27 2006-07-27 Semiconductor component with a drift region and a drift control region
JP2012085845A JP5580361B2 (en) 2005-07-27 2012-04-04 Semiconductor device having drift region and drift control region
JP2012085846A JP5586650B2 (en) 2005-07-27 2012-04-04 Semiconductor device having drift region and drift control region
US13/915,277 US9190511B2 (en) 2005-07-27 2013-06-11 Semiconductor component with a drift region and a drift control region

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006009942A DE102006009942B4 (en) 2006-03-03 2006-03-03 Lateral semiconductor device with low on-resistance

Publications (2)

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

Family

ID=38329260

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102006009942A Expired - Fee Related DE102006009942B4 (en) 2005-07-27 2006-03-03 Lateral semiconductor device with low on-resistance

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102006009942B4 (en)

Cited By (5)

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

Families Citing this family (1)

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

Citations (13)

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

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3971062B2 (en) * 1999-07-29 2007-09-05 株式会社東芝 High voltage semiconductor device

Patent Citations (16)

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

Cited By (6)

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

Also Published As

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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1908119B1 (en) Semiconductor component with a drift region and with a drift control region
DE60035144T2 (en) High-density MOS-gate power device and its manufacturing method
DE102007030755B3 (en) Semiconductor device having a trench edge having edge and method for producing a border termination
DE102008039845B4 (en) IGBT with a semiconductor body
DE102005041322B4 (en) Trench transistor structure with field electrode assembly and manufacturing method thereof
DE102005018378B4 (en) Semiconductor device of dielectric isolation type
EP1421612B1 (en) LDMOS Transistor and method of fabricating the same
DE102010042971B4 (en) Transistor device with a field electrode
DE102005041838B3 (en) Semiconductor component with space saving edge structure with more highly doped side region
DE102004046697A1 (en) High-voltage resistant semiconductor device with vertically conductive semiconductor body regions and a trench structure and method for producing the same
DE102010030179B4 (en) Semiconductor device with an amorphous channel control layer
EP0888639A1 (en) Field effect-controlled semiconductor component
DE102009002813B4 (en) Method for producing a transistor device with a field plate
DE102007004323A1 (en) Component arrangement, has MOS transistor e.g. MOSFET, with field electrode that is arranged adjacent to drift zone, and charging circuit exhibiting rectifier unit that is switched between gate electrode of transistor and field electrode
WO2006015822A2 (en) High-voltage nmos-transistor and associated production method
DE102004041198B4 (en) Lateral semiconductor device with a field electrode and a discharge structure
DE102007004320A1 (en) Semiconductor component i.e. metal oxide semiconductor transistor, has dielectric layer arranged between drift zone and drift control zone, where drift zone includes varying doping and/or varying material composition based on dielectric
DE102005039331A1 (en) Semiconductor component e.g. power transistor, has drift zone, and drift control zone made of semiconductor material and arranged adjacent to drift zone in body, where accumulation dielectric is arranged between zones
DE102006009942B4 (en) Lateral semiconductor device with low on-resistance
DE102009029643A1 (en) MOS transistor with increased gate-drain capacitance
DE102005048447B4 (en) Semiconductor power device with charge compensation structure and method of making the same
DE102005035153A1 (en) Semiconductor component e.g. power transistor, has drift zone, and drift control zone made of semiconductor material and arranged adjacent to drift zone in body, where accumulation dielectric is arranged between zones
DE102015109538B3 (en) Transistor with improved avalanche breakdown behavior and method of manufacture
DE102005043916B3 (en) Power semiconductor component and production process has semiconductor body with drift zone, transition and a two-section dielectric layer between the drift zone and a field electrode
DE102016114229B3 (en) TRANSISTOR COMPONENT COMPRISING A FIELD ELECTRODE COMPRISING TWO LAYERS AND ITS MANUFACTURING METHOD

Legal Events

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

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

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

Ref document number: 102006062936

Country of ref document: DE

Effective date: 20111104

R082 Change of representative
R020 Patent grant now final

Effective date: 20120510

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