DE10129348B4 - Mittels Feldeffekt steuerbares Halbleiterbauelement und Verfahen zu dessen Herstellung - Google Patents

Mittels Feldeffekt steuerbares Halbleiterbauelement und Verfahen zu dessen Herstellung Download PDF

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Abstract

Halbleiterbauelement, das folgende Merkmale aufweist:
– eine erste Anschlusszone (112; 212) eines ersten Leitungstyps (n), die an einer ersten Seite (101; 201) eines Halbleiterkörpers (100; 200) kontaktierbar ist,
– eine zweite Anschlusszone (132A, 132B; 232A, 232B) des ersten Leitungstyps, die an einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweite Seite (102; 202) des Halbleiterkörpers (100; 200) kontaktierbar ist,
– eine sich an die erste Anschlusszone (112; 212) anschließende Driftzone (114A, 114B; 214A–214E, 216A, 216B), die in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers (100; 200) bis an die zweite Seite (102; 202) des Halbleiterkörpers (100; 200) reicht,
– eine zwischen der zweiten Anschlusszone (132A, 132B; 232A, 232B) und der ersten Anschlusszone (112, 212) oder der Driftzone (114A, 114B; 214A–214E, 216A, 216B), ausgebildete Body-Zone (122, 124; 222) eines zweiten Leitungstyps (p),
– eine über der Body-Zone (122, 124; 222) ausgebildete Steuerelektrode (142A, 142B; 242A, 242B), die gegenüber dem Halbleiterkörper (100;...

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein mittels Feldeffekt steuerbares Halbleiterbauelement gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
  • Ein derartiges als Feldeffekttransistor in vertikaler Bauweise ausgebildetes Bauelement ist allgemein bekannt und ist beispielsweise in Stengl, Tihanyi: "Leistungs-MOSFET-Praxis", Pflaum Verlag, München, 1992, Seite 37 beschrieben. Der Feldeffekttransistor weist eine an einer Rückseite des Halbleiterkörpers kontaktierbare Drain-Zone als erste Anschlusszone und eine an einer der Rückseite gegenüberliegenden Vorderseite kontaktierbare zweite Anschlusszone als Source-Zone auf. Die Source-Zone ist in einer sogenannten Body-Zone ausgebildet, die wiederum in einer Driftzone oberhalb der Drain-Zone ausgebildet ist. Die Drain-Zone, die Source-Zone und die Driftzone sind vom selben Leitungstyp, während die Body-Zone von einem dazu komplementären Leitungstyp ist. Die Driftzone ist dabei schwächer als die Drain-Zone und die Source-Zone dotiert und nimmt bei Anlegen einer Spannung zwischen Drain und Source einen großen Teil dieser Spannung auf. Oberhalb der Body-Zone ist eine Steuerelektrode als Gate-Elektrode ausgebildet, die bei Anlegen eines geeigneten Ansteuerpotential einen leitenden Kanal in der Body-Zone zwischen der Source-Zone und der Driftzone hervorruft. Die Gate-Elektrode bildet mit dem darunter liegenden Bereich des Halbleiterkörpers eine Kapazität, die zum Durchschalten des Transistors geladen und zum Sperren des Transistors entladen werden muss und die somit das Schaltverhalten des Transistors beeinflusst.
  • Die DE 198 23 768 A1 beschreibt ein sogenanntes SmartpowerBauelement mit in einer Driftzone angeordneten Body-Zonen, wobei in den Body-Zonen wiederum stark n-dotierte Source-Zonen angeordnet sind. Gate-Elektroden sind oberhalb der Halbleiterschicht mit der Driftzone und den Body-Zonen sowie den Source-Zonen ausgebildet, wobei die Body-Zonen im Bereich unterhalb der Gate-Elektroden niedrigere Dotierungen als in den übrigen Bereichen aufweisen.
  • Derartige Bauelemente eignen sich abhängig von deren konkreten Ausführungen zum Schalten von Strömen bis zu einigen zehn Ampere bei einer Spannungsfestigkeit bis zu einigen hundert Volt.
    •
  • Insbesondere Für Anwendungen, bei denen Spannungen kleiner als 100 Volt zu schalten bzw. zu sperren sind, ist es dabei erstrebenswert einen geringen Wert für die Gate-Kapazität, zu erreichen.
  • Dieses Ziel wird durch ein Halbleiterbauelement gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Das erfindungsgemäße Bauelement weist eine erste Anschlusszone eines ersten Leitungstyps, die an einer ersten Seite eines Halbleiterkörpers kontaktierbar ist, eine zweite Anschlusszone des ersten Leitungstyps, die an einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Halbleiterkörpers kontaktierbar ist, eine sich an die erste Anschlusszone anschließende Driftzone, die in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers bis an die zweite Seite des Halbleiterkörpers reicht, eine zwischen der zweiten Anschlusszone und der Driftzone ausgebildete Body-Zone eines zweiten Leitungstyps, und eine über der Body-Zone ausgebildete Steuerelektrode, die gegenüber dem Halbleiterkörper isoliert ist, auf. Erfindungsgemäß ist die Steuerelektrode in lateraler Richtung des Halbleiterkörpers wenigstens annäherungsweise überlappungsfrei in Bezug auf die Driftzone und die zweite Anschlusszone ausgebildet. Daraus resultiert eine gegenüber herkömmlichen derartigen Bauelementen geringere Kapazität zwischen der Steuerelektrode und der Drift-Zone, das heißt eine geringere Gate-Drain- oder Miller-Kapazität, wodurch schnellere Schaltvorgänge des Halbleiterbauelements möglich sind.
  • Idealerweise weisen derartige Halbleiterbauelemente einen geringen Wert für das Produkt aus Gate-Drain-Kapazität und Ein schaltwiderstand auf, wobei der Einschaltwiderstand der wirksame elektrische Widerstand zwischen der ersten und zweiten Anschlusszone bei leitend angesteuerter Steuerelektrode ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist daher vorgesehen, dass die Bereiche der Body-Zone und der Driftzone, die aneinander anschließen, so dotiert sind, dass wenigstens die Driftzone bei Anlegen einer Spannung zwischen der ersten und zweiten Anschlusszone und bei nicht angesteuerter Steuerelektrode – das heißt bei nicht vorhandenem leitenden Kanal in der Body-Zone – vollständig ausgeräumt wird. "Vollständig ausgeräumt" bedeutet, dass in der Driftzone keine frei beweglichen Ladungsträger mehr sondern nur noch die ionisierten nicht beweglichen Störstellenatome vorhanden sind. Die Ladungsträger der Drift-Zone werden durch Ladungsträger der Body-Zone kompensiert, woraus eine vergleichsweise hohe Durchbruchspannung des Halbleiterbauelements resultiert. Durch die auftretende Kompensation der Ladungsträger in der Driftzone kann andererseits die Driftzone höher als bei Bauelementen ohne Ladungsträgerkompensation dotiert sein, woraus ein geringer Einschaltwiderstand des Halbleiterbauelements bei einer hohen Durchbruchspannung resultiert. Vorzugsweise weist die Body-Zone einen stärker dotierten Bereich um die zweite Anschlusszone und einen schwächer dotierten Bereich benachbart zu der Driftzone auf, wobei der schwächer dotierte Bereich durch die Driftzone ausgeräumt werden kann.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass in der Body-Zone unterhalb der Body-Zone ein stärker dotierter Bereich angeordnet ist, wobei zwischen der Oberfläche des Halbleiterkörpers und diesem stärker dotierten Bereich ein schwächer dotierter Bereich zur Ausbildung eines Kanals vorhanden ist. Der stärker dotierte Bereich verhindert, dass sich eine Raumladungszone, die bei Anlegen einer Spannung zwischen der ersten und zweiten Anschlusszone entsteht, in der Body-Zone bis in den Kanalbereich unterhalb der Steuerelektrode erstreckt.
  • Das Produkt aus Steuerelektroden-Kapazität und Einschaltwiderstand ist bei dem Bauelement gemäß dieser Ausführungsform geringer als bei derartigen Bauelementen nach dem Stand der Technik.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Driftzone eine Anzahl sich abwechselnder Zonen des ersten und zweiten Leitungstyps aufweist die sich jeweils in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers ausgehend von der ersten Anschlusszone in Richtung der zweiten Seite des Halbleiterkörpers verlaufen. Diese sich jeweils abwechselnden Zonen unterschiedlichen Leitungstyps sind dabei so dotiert, dass sie sich bei Anlegen einer Spannung zwischen erster und zweiter Anschlusszone und nicht angesteuerter Steuerelektrode gegenseitig ausräumen oder dass wenigstens die Zonen eines Leitungstyps vollständig ausgeräumt werden.
  • Diese unterschiedlich dotierten Zonen der Driftzone verlaufen zudem langgestreckt in einer ersten lateralen Richtung des Halbleiterkörpers, wobei die in der Driftzone ausgebildete Body-Zone, die zweite Anschlusszone und die zugehörige Steuerelektrode langgestreckt in einer zweiten lateralen Richtung des Halbleiterkörpers quer zu der ersten lateralen Richtung verlaufen.
  • Der Einschaltwiderstand, der maßgeblich von der Dotierung der sich abwechselnden Zonen in der Driftzone abhängig ist, ist bei dieser Ausführungsform der Erfindung unabhängig von dem Widerstand des Kanals in der Body-Zone, der neben der Dotierung der Body-Zone von der Kanallänge abhängig ist, einstellbar.
  • Die Driftzone weist vorzugsweise benachbart zu der Body-Zone eine stark dotierte, ebenfalls langgestreckte, Zone des ersten Leitungstyps auf, um aus der Kanalzone austretende Ladungsträger des ersten Leitungstyps zu "sammeln" und über die Zonen des ersten Leitungstyps in der Driftzone an die erste Anschlusszone des ersten Leitungstyps weiterzuleiten.
  • Gegenstand der Erfindung sind des weiteren Verfahren gemäß der Ansprüche 9 und 14 zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements.
    •
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand von Figuren näher erläutert. In den Figuren zeigt
  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements in Seitenansicht im Querschnitt (1a) und in Draufsicht im Querschnitt (1b),
  • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements in Seitenansicht im Querschnitt (2a) und im Querschnitt (2b),
  • 3 ein Halbleiterbauelement gemäß 1 während verschiedener Verfahrensschritte eines Herstellungsverfahrens,
  • 4 ein Halbleiterbauelement gemäß 1 während verschiedener Verfahrensschritte eines gegenüber 3 abgewandelten Herstellungsverfahrens
  • 5 ein Halbleiterbauelement gemäß 2 während verschiedener Verfahrensschritte eines Herstellungsverfahrens,
  • 6 ein Halbleiterbauelement gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in Seitenansicht im Querschnitt (6a) und Verläufe der Dotierungskonzentrationen entlang zweier in vertikaler Rich tung verlaufender Kurven durch die Body-Zone (6b) und durch die Driftzone (6c).
  • In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben gleiche Bezugszeichen gleiche Teile und Bereiche mit gleicher Bedeutung.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines n-leitenden Feldeffekttransistors erläutert. Bereiche des ersten Leitungstyps sind dabei als n-leitende Bereiche und Bereiche des zweiten Leitungstyps als p-leitende Bereiche ausgebildet. Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf ein n-leitendes Bauelement beschränkt. Ein entsprechendes p-leitendes Bauelement wird durch Ersetzen der im folgenden n-leitenden Bereiche durch p-leitende Bereiche und der im folgenden p-leitenden Bereiche durch n-leitende Bereiche erhalten.
  • Die erste Anschlusszone des erfindungsgemäßen Bauelements wird in den Ausführungsbeispielen durch die Drain-Zone des Transistors, die zweite Anschlusszone wird durch die Source-Zone des Transistors und die Steuerelektrode wird durch die Gate-Elektrode des Transistors gebildet.
  • 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines als MOS-Transistor ausgebildeten erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements, wobei das Bauelement in 1a in Seitenansicht im Querschnitt und in 1b im Querschnitt durch eine in 1a eingezeichnete Schnittebene A-A' dargestellt ist.
  • Das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement weist eine stark n-dotierte Drain-Zone 112 auf, die beispielsweise durch ein Halbleitersubstrat gebildet ist. Die Drain-Zone 112 ist mittels einer Kontaktschicht, beispielsweise aus Metall, an einer Rückseite 101 eines Halbleiterkörpers 100, in dem die Drain-Zone 112 ausgebildet ist, kontaktiert. Die Kontaktschicht bildet einen Drain-Anschluss, der in 1a schema tisch eingezeichnet und mit dem Bezugszeichen D bezeichnet ist.
  • An die Drain-Zone 112 schließt sich eine p-dotierte Body-Zone 122, 124 an, in der eine stark n-dotierte Source-Zone 132A, 132B ausgebildet ist, wobei die Source-Zone 132A, 132B die von einer Vorderseite des Halbleiterkörpers 100 mittels eines Source-Kontakts 152 kontaktiert ist. Der Source-Kontakt reicht in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers 100 bis in die Body-Zone, um die Source-Zone 132A, 132B und die Body-Zone 122, 124 kurzzuschließen. Die Body-Zone weist eine stärker p-dotierte Zone 124 auf, die um die Source-Zone 132A, 132B und den sich in die Body-Zone erstreckenden Abschnitt des Source-Kontakts 152 ausgebildet ist. Diese stark dotierte Zone 124 dehnt sich insbesondere im Bereich des Source-Kontakts 152 weiter in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers 100 als im Bereich der Source-Zone 132A, 132B aus. Der übrige, sich an die Drain-Zone 112 anschließende Bereich 122 der Body-Zone ist schwächer p-dotiert.
  • 1a zeigt Source-Zonen 132A, 132, die symmetrisch zu dem Source-Kontakt angeordnet sind. Diese Source-Zonen 132A, 132B sind jeweils Bestandteil einer Zelle des Transistors, wobei der Transistor eine Vielzahl gleichartig aufgebauter Zellen aufweist, die gemeinsam angesteuert sind. Die Source-Zonen aller Zellen sind dazu gemeinsam an den Source-Kontakt 152 angeschlossen. Am linken und rechten Rand des in 1a dargestellten Ausschnitt sind Body-Zonen weiterer Transistorzellen angedeutet. Die Drain-Zone 112 ist allen Zellen gemeinsam.
  • Das Halbleiterbauelement weist des weiteren eine Driftzone 114A, 114B auf, die sich ausgehend von der Drain-Zone 112 in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers 112 benachbart zu der Body-Zone 122, bzw. zwischen zwei Body-Zonen bis an eine Vorderseite 102 des Halbleiterkörpers 100 erstreckt, wobei in
  • 1a zwei Driftzonen 114A, 114B dargestellt sind. Die Driftzonen sind schwächer dotiert als die Drain-Zone 112.
  • Isoliert gegenüber dem Halbleiterkörper 100 mittels einer Isolationsschicht 162 sind oberhalb der Body-Zone 122, 124 den jeder Source-Zonen 132A, 132B zugeordnete Gate-Elektroden 142A, 142B ausgebildet. Diese Gate-Elektroden 132A, 132B sind jeweils derart ausgebildet, dass sie im Bereich einer ersten Kante wenigstens annäherungsweise überlappungsfrei zu der zugehörigen Source-Zone 132A, 132B ausgebildet sind, dass sie die Source-Zonen 132A, 132B in lateraler Richtung des Halbleiterkörpers also nicht überlappen. Die Gate-Elektroden sind weiterhin im Bereiche einer der ersten Kante gegenüberliegenden Kante überlappungsfrei zu den Driftzone 114A, 114B ausgebildet. Die Abmessungen der Gate-Elektroden 142A, 142B sind in lateraler Richtung des Halbleiterkörpers damit gerade so, dass sich bei Anlegen eines geeigneten Ansteuerpotentials an die Gate-Elektroden 142A, 142B leitende Kanäle zwischen den Source-Zonen 132A, 132B und der Driftzone 114A, 114B ausbilden können. Durch die Vermeidung eines Überlappens der Gate-Elektroden 142A, 142B werden die Abmessungen der Gate-Elektroden 142A, 142B angepasst an die Länge des Kanals minimal gehalten, wodurch insbesondere eine zwischen den Gate-Elektroden und der Drift-Zone gebildete Gate-Drain-Kapazität minimal wird.
  • Die Dotierung des schwächer dotierten Bereiches 122 der Body-Zone und die Dotierung der benachbart zu dem schwächer dotierten Bereich 122 angeordneten Driftzonen 114A, 114B sind so aufeinander abgestimmt, dass die Driftzonen 114A, 114B und der schwächer dotierte Bereich 122 der Body-Zone sich gegenseitig ausräumen, wenn eine Spannung zwischen den Source-Anschluss 152, S und den Drain-Anschluss D angelegt wird und kein Ansteuerpotential an den Gate-Elektroden 142A, 142B anliegt; wenn der Feldeffekttransistor also sperrt. Die Body-Zone 122, 124, die Source-Zonen 132A, 132B und die zugehörigen Gate-Elektroden 142A, 142B sind vorzugsweise langge streckt in einer lateralen Richtung ausgebildet, die in der 1A senkrecht zu der Zeichenebene verläuft, wie insbesondere anhand des Querschnitts in der Schnittebene A-A', der in 1b dargestellt ist, ersichtlich ist.
  • Die in 1a dargestellte Struktur mit der Body-Zone 122, 124, den Source-Zonen 132A, 132B, den Driftzonen 114A, 114B und den Gate-Elektroden 142A, 142B wiederholt sich vorzugsweise nach rechts und links mehrfach, um ein Halbleiterbauelement mit einer Vielzahl gleichartiger aufgebauter Transistorzellen, zu bilden. Diese Transistorzellen sind parallel geschaltet. Diese Transistorzellen besitzen des weiteren eine gemeinsame Drain-Zone, die im vorliegenden Fall durch das Substrat 112 gebildet wird und einen gemeinsamen Source-Anschluss 152, der die Source-Zonen aller Transistorzellen kontaktiert. Die 1a zeigt am rechten und linken Rand des dargestellten Ausschnitts jeweils weitere Body-Zonen mit darüber liegenden Steuer-Elektroden, woraus ersichtlich ist, dass die Driftzonen 114A, 114B jeweils zwischen zwei Body-Zonen angeordnet sind, wobei sich diese Body-Zonen und die dazwischenliegenden Driftzonen bei Anlegen einer Sperrspannung gegenseitig ausräumen.
  • Die Länge der Driftzonen 114A, 114B in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers beträgt vorzugsweise bzw. die Höhe der Body-Zone 122 beträgt vorzugsweise etwa 1 μm. Die Länge der Gate-Elektroden 142A, 142B in lateraler Richtung zwischen den Source-Zonen 132A, 132B und den Driftzonen 114A, 114B beträgt vorzugsweise etwa 0,25 μm.
  • Die sich gegenseitig ausräumenden Bereiche der Body-Zone 122 und der Driftzonen weisen vorzugsweise jeweils eine Flächendotierung von etwa 2·1012 cm–2 auf. Die Dotierung des stärker p-dotierten Bereiches 124 der Body-Zone beträgt etwa 1016 – 1017 cm–3. Die Breite dieser Zone 124 unterhalb den Gate-Elektroden 142A, 142 beträgt vorzugsweise etwa 0,25 μm.
  • 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements, wobei das Bauelement in 1a in Seitenansicht im Querschnitt, in 2b im Querschnitt durch eine in 2a eingezeichnete Schnittebene AA-AA' und in 2c im Querschnitt durch eine in 2a eingezeichnete Schnittebene BB-BB' dargestellt ist.
  • Das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement weist eine stark n-dotierte Drain-Zone 212 auf, die an einer Rückseite 201 des Halbleiterkörpers 200 durch eine Kontaktschicht 270 kontaktiert ist. Über der Drain-Zone ist eine Driftzone 214A, 214B, 214C, 214D, 214E angeordnet, die, wie insbesondere aus 2c ersichtlich ist, eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten jeweils komplementär dotierten Zonen 214A–214E aufweist. Diese komplementär dotierten Zonen 214A–214E verlaufen jeweils langgestreckt nebeneinander in lateraler Richtung des Halbleiterkörpers 200.
  • In der Driftzone 214 ist eine p-dotierte Body-Zone 222 ausgebildet, die langgestreckt in einer lateralen Richtung des Halbleiterkörpers quer zur Erstreckungsrichtung der unterschiedlich dotierten Zonen 214A–214E der Driftzone 214 verläuft. Die laterale Richtung, in welcher die Body-Zone 222 langgestreckt verläuft, erstreckt sich in 2a senkrecht zur Zeichenebene.
  • In der Body-Zone 222 ist eine stark n-dotierte Source-Zone 232A, 232B ausgebildet, wobei in 2a zwei solcher Source-Zonen dargestellt sind. Die Source-Zone 232A, 232B verläuft ebenfalls langgestreckt in derselben lateralen Richtung wie die Body-Zone. Die Source-Zonen 232A, 232B sind mittels eines Source-Kontakts 252 von einer Vorderseite 201 des Halbleiterkörpers 200, in dem die Drain-Zone 212, die Driftzone 214, die Body-Zone 222 und die Source-Zonen 232A, 232B ausgebildet sind, kontaktiert. Dieser Source-Kontakt 252 besteht vorzugsweise aus einem Metall, beispielsweise Aluminium, und erstreckt sich in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers 200 bis in die Body-Zone 222, um die Source-Zonen 232A, 232B und die Body-Zone 222 kurzzuschließen. Der sich in die Body-Zone 222 erstreckende Bereich des Source-Kontakts 252 ist von einer stärker p-dotierten Zone 224 umgeben.
  • Die Driftzone 214 weist in dem Ausführungsbeispiel sich beiderseits der Body-Zone 222 anschließende stark n-dotierte Zonen 216A, 216B auf, die parallel zu der Body-Zone 222 und quer zu den komplementären Zonen 214A–214E verlaufen.
  • Plattenförmige Gate-Elektroden 242A, 242B sind jeweils im Bereich einer ersten Kante überlappungsfrei zu den Source-Zonen 232A, 232B und dem Bereich einer der ersten Kante gegenüberliegenden zweiten Kante überlappungsfrei zu dem stärker dotierten Bereich 216A, 216B der Driftzone ausgebildet.
  • Bei Anlegen eines Ansteuerpotentials an die Gate-Elektroden 242A, 242B bilden sich in der Body-Zone 222 unterhalb der Gate-Elektroden 242A, 242B ein leitende Kanäle zwischen den Source-Zonen 232A, 232B und den stärker dotierten Zonen 216A, 216B der Driftzone 214A–214E aus. Die in Bezug auf die Source-Zonen 232A, 232B und die Driftzone überlappungsfreie Ausgestaltung der Gate-Elektroden 242A, 242B minimiert die Fläche der Gate-Elektroden 242A, 242B und damit die Gate-Kapazität des Bauelements, die sich aus der Summe der einzelnen zwischen den Gate-Elektroden 142A, 242B und dem Halbleiterkörper 200 gebildeten Kapazitäten zusammensetzt. Der Einschaltwiderstand des Halbleiterbauelements, d.h. der effektiv wirksame Widerstand zwischen Source-Anschluss S und Drain-Anschluss D bei angesteuerten Gate-Elektroden 242A, 242B ist von der Dotierung der komplementär dotierten Zone 214A–214E der Driftzone abhängig. Dieser Einschaltwiderstand kann bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2a unabhängig von einem Widerstand des Kanals eingestellt werden, wobei der Widerstand des Kanals von der Länge des Kanals, d.h. dem lateralen Abstand zwischen den Source-Zonen 232A, 232B und der Driftzo ne 216A, 216B und der Dotierung der Body-Zone 222 abhängig ist.
  • Das Halbleiterbauelement gemäß 2a besteht ebenfalls aus einer Vielzahl gleichartig aufgebauter Transistorzellen. Die Body-Zonen und Gate-Elektroden jeweils benachbarter Transistorzellen sind in 2a am rechten und linken Rand des Ausschnitts dargestellt. Wie auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 weisen die einzelnen Transistorzellen eine Symmetrie bezüglich des sich in den Halbleiterkörper hineinerstreckenden Abschnitt des Source-Kontakts 252 auf. Neben den in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen, bei welchen die Body-Zonen, die Source-Zonen und die Steuerelektroden langgestreckt ausgebildet sind, besteht auch die Möglichkeit, in Draufsicht rechteckförmige oder runde Body-Zonen auszubilden, die jeweils vollständig von Driftzonen umgeben sind, wobei die Source-Zone und die Gate-Elektrode dementsprechend ringförmig geschlossen um einen sich in den Halbleiterkörper hineinerstreckenden Abschnitt eines Source-Kontakts ausgebildet sind.
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements gemäß des in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels wird nachfolgend anhand von 3 erläutert, in welcher das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement in Seitenansicht im Querschnitt während verschiedener Verfahrensschritte eines Herstellungsverfahrens dargestellt ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, ein stark n-dotiertes Halbleitersubstrat 112, die spätere Drain-Zone, bereitzustellen und auf dieses Halbleitersubstrat, beispielsweise mittels Epitaxie, eine p-dotierte Schicht 122', die spätere Body-Zone, aufzubringen. Das Ergebnis dieser ersten Verfahrensschritte ist in 3a dargestellt.
  • In nächsten Verfahrensschritten wird auf der Schicht 122', deren Oberfläche die Vorderseite eines aus dem Substrat 112 und der Schicht 122' bestehenden Halbleiterkörpers 100 bildet, wenigstens eine Gate-Elektrode 142A, 142B hergestellt, die mittels einer Isolationsschicht 163A, 163B gegenüber der p-dotierten Schicht 122' isoliert ist. Die Herstellung der Gate-Elektroden 142A, 142B und der die Gate-Elektroden 142A, 142B isolierenden Isolationsschichten 163A, 163B erfolgt mittels herkömmlicher, hinlänglich bekannter Verfahren. Das Ergebnis dieser Verfahrensschritte ist in 3 dargestellt, die zwei Gate-Elektroden 142A, 142B zeigt. Die Gate-Elektroden 142A, 142B bestehen vorzugsweise aus Metall oder Polysilizium, die Isolationsschicht 162A, 162B besteht üblicherweise aus einer Schicht aus einem Halbleiteroxid.
  • In nächsten Verfahrensschritten, deren Ergebnis in 3c dargestellt ist, werden die späteren Source-Zonen und ein die Source-Zonen umgebender stärker p-dotierter Bereich 124 hergestellt. Dazu wird eine Schutzschicht 170 auf den Halbleiterkörper aufgebracht, die die Bereiche der Schicht 122' nach oben hin freilässt, in welchen die Source-Zonen hergestellt werden sollen. Danach wird vorzugsweise mittels Ionenimplantation und selbstjustiert zu der Gate-Elektrode 142A, 142B eine stark n-dotierte Zone 132 erzeugt. Die Kante der Steuerelektrode 142A, 142B, zu welcher die Source-Zone 132 selbstjustiert erzeugt wird, wird dabei nicht durch die Schutzschicht 170 bedeckt.
  • Vor der Implantation der Source-Zone 132 wird die stärker p-dotierte Zone 124 hergestellt, was beispielsweise mittels eines Diffusionsverfahrens erfolgt.
  • In nächsten Verfahrensschritten, deren Ergebnis in 3d dargestellt ist, wird die Driftzone 114A, 114B, die sich von der Vorderseite des Halbleiterkörpers bis in die Drain-Zone 112 erstreckt, hergestellt. Dazu wird zunächst die Schutzschicht 170 entfernt und es wird eine neue Schutzschicht 172 aufgebracht, welche die Source-Zone 132 abdeckt und die Kante der Gate-Elektrode 142A, 142B freilässt, die der Kante gege nüberliegt, in Bezug auf die die Source-Zone 132 selbstjustiert hergestellt wurde. Die Erzeugung der Driftzone 114A, 114B erfolgt vorzugsweise mittels Ionenimplantation in die p-dotierte Schicht 122', wobei die p-dotierte Schicht 122' in den Bereichen, die der Ionenimplantation ausgesetzt sind, umdotiert werden, um auf diese Weise p-dotierte Body-Zonen 122 zu erzeugen, die jeweils durch die n-dotierten Driftzonen 114A, 114B voneinander getrennt sind.
  • Die Gate-Elektrode 142A, 142B in 3c maskiert den Halbleiterkörper während der Ionenimplantation zur Herstellung der Driftzone 114A, 114B. Um zu verhindern, dass während des Implantationsprozesses, Ionen durch die Gate-Elektrode 142A, 142B und die darunter liegende Isolationsschicht 163A, 163B in die Body-Zone 122 gelangen muss die Gate-Elektrode 142A, 142B eine ausreichende Dicke aufweisen, oder es wird, wie in den Figuren nicht näher dargestellt ist, vor dem Aufbringen der Maskenschicht eine Hartmaske oder eine Photolackmaske auf die Gate-Elektrode 142A, 142B aufgebracht, um eine Implantation durch die Gate-Elektrode 142A, 142B hindurch in den Halbleiterkörper zu verhindern.
  • Nach Entfernen der Schutzschicht 172 wird ein Kontaktloch in dem 100 Halbleiterkörper erzeugt, welches durch die Source-Zone 132 bis in den stark dotierten Bereich 124 der Body-Zone reicht. Anschließend wird isoliert gegenüber den Steuerelektroden 142A, 142B der Source-Kontakt 152 in allgemein bekannterweise hergestellt. Vor Herstellen des Source-Kontakts 152 kann im Boden des Kontaktlochs eine p-Dotierung vorgenommen werden, um, wie in der 1a dargestellt, den in den Halbleiterkörper hineinreichenden Abschnitt des Source-Kontakts 152 mit einer ausreichend dicken stark p-dotierten Zone 124 zu umgeben.
  • Während der Herstellung der Driftzone unter Verwendung der Gate-Elektrode 142A, 142B als Maske kommt es unvermeidlich zu einer geringen Unterdiffusion von n-Dotieratomen unter die Gate-Elektrode 142A, 142B, woraus eine geringe Überlappung der Gate-Elektrode 142A, 142B über die Driftzone resultiert.
  • Zur Vermeidung dieses Überlappens ist bei einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, vor der Implantation der n-Dotieratome zur Herstellung der Driftzone 114A, 114B Spacer 143A, 143B seitlich an den Gate-Elektroden 142A, 142B herzustellen, wie in 4a dargestellt ist, die die Anordnung nach dem Herstellen der Spacer 143A, 143B und vor dem Implantationsschritt zeigt. Während des Implantationsschrittes kommt es unvermeidlich zu einer Unterdiffusion der Spacer 143A, 143B, wobei über die seitliche Ausdehnung der Spacer abhängig von dem Maß der Unterdiffusion eingestellt werden kann, wie weit sich die Driftzone 114A, 114B bis unterhalb der Gate-Elektrode 142A, 142B erstreckt, wobei vorzugsweise nur eine minimale oder gerade noch keine Überlappung zwischen der Gate-Elektrode 142A, 142B und der Driftzone 114A, 114B vorhanden ist.
  • Die Herstellung der Driftzone 114A, 114B erfolgt ohne Verwendung eines Spacers direkt zu der Gate-Elektrode 142A, 142B selbstjustiert und bei Verwendung eines Spacers, der den Abstand zu der Gate-Elektrode 142A, 142B vorgibt, indirekt zu der Gate-Elektrode 142A, 142B selbstjustiert.
  • Die Herstellung des Spacers 143A, 143B erfolgt beispielsweise durch Abscheiden einer Maskenschicht, die anschließend anisotrop geätzt wird, bis der Spacer 143A, 143B an der freiliegenden Kante der Gate-Elektrode 142A, 142B zurückbleibt.
  • Die selbstjustierte Herstellung der Driftzone 114A, 114B in Bezug auf eine Kante der Gate-Elektrode 142A, 142B bzw. die selbstjustierte Herstellung der Source-Zone 132 in Bezug auf die andere Kante der Gate-Elektrode 142A, 142B erfolgt derart, dass die Driftzone 114A, 114B bzw. die Source-Zone 132 wenigstens in einem Bereich unterhalb der Oberfläche der Schicht 122', in dem sich bei Anlegen einer Steuerspannung ein leitender Kanal ausbildet, direkt oder indirekt selbstjustiert zu der Gate-Elektrode 142A, 142B ist.
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements gemäß 2 wird nachfolgend anhand von 5 erläutert.
  • Das Verfahren sieht zunächst vor, ein stark n-dotiertes Halbleitersubstrat 212 zur Verfügung zu stellen und auf dieses Halbleitersubstrat 212 eine schwächer n-dotierte oder eine schwächer p-dotierte Schicht 214 aufzubringen, die in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1a n-dotiert ist.
  • In nächsten Verfahrensschritten ist vorgesehen, eine streifenförmige Schutzschicht 270 auf die Oberfläche der vorzugsweise epitaktischen Schicht 214 aufzubringen und die Schicht 214 in den durch die Schutzschicht 270 freiliegenden Bereichen "umzudotieren". Diese Umdotierung erfolgt vorzugsweise mittels einer Ionenimplantation in die Schicht 214. Diese Ionenimplantation kann in mehreren Schritten ausgeführt werden, wobei das Ergebnis dieser Implantationsschritte streifenförmig verlaufende benachbarte jeweils komplementär dotierte Zonen 214A–214E sind, die sich jeweils von dem Halbleitersubstrat 212 bis an die Oberfläche eines durch das Substrat 212 und die Schicht 214 gebildeten Halbleiterkörpers 200 erstrecken. In dem Beispiel gemäß 5 wird von einer n-dotierten epitaktischen Schicht 214 ausgegangen, so dass Ionen implantiert werden, welche p-Ladungsträger bereitstellen. Im umgekehrten, nicht dargestellten Fall, bei welchem die auf das Halbleitersubstrat aufgebrachte epitaktische Schicht p-dotiert ist, würden entsprechend n-dotierte Zonen durch Ionenimplantation erzeugt.
  • 5c zeigt einen Querschnitt durch die Anordnung gemäß 5b in einer dort eingezeichneten Schnittebene C-C', aus dem die streifenförmige Anordnung der benachbarten und komplementär dotierten Zonen 214A–214E der späteren Driftzone deutlich wird.
  • In nächsten Verfahrensschritten, deren Ergebnis in 5d dargestellt ist, werden in hinlänglich bekannter Weise Gate-Elektroden 242A, 242B, die mittels Isolationsschichten gegenüber dem Halbleiterkörper 200 isoliert sind, auf die Vorderseite 202 des Halbleiterkörpers 200 aufgebracht. 5d zeigt die Anordnung im Querschnitt in einer in 5c dargestellten Schnittebene D-D', bzw. in einer gegenüber der Darstellung in 5b um 90° gedrehten Ansicht.
  • In nächsten Verfahrensschritten, deren Ergebnis in 5e dargestellt ist, wird die spätere Body-Zone 222 erzeugt. Dazu wird eine Schutzschicht 272 auf die Vorderseite des Halbleiterkörpers 200 aufgebracht, wobei die Schutzschicht 272 die Bereiche des Halbleiterkörpers 200 freilässt, in welchen die späteren Source-Zonen erzeugt werden soll. Die Schutzschicht 272 lässt des weiteren die Kanten der Steuerelektroden 242A, 242B frei, in Bezug auf welche eine selbstjustierende Herstellung der Source-Zonen erfolgt ist. Die Body-Zone 222 wird vorzugsweise mittels eines Diffusionsverfahrens ausgehend von der Vorderseite des Halbleiterkörpers 200 hergestellt. Die Ausdehnung der Body-Zone 222 sowohl in vertikaler Richtung als auch in lateraler Richtung des Halbleiterkörpers 200 sind in hinlänglich bekannter Weise über die Prozessparameter des Diffusionsverfahrens einstellbar. Diese Prozessparameter sind insbesondere die Temperatur, auf welche der Halbleiterkörper während des Verfahrens aufgeheizt wird und die Dauer der Aufheizung des Halbleiterkörpers. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde das Diffusionsverfahren so gesteuert, dass sich die Body-Zone 222 in lateraler Richtung des Halbleiterkörpers vollständig unter die Gate-Elektroden 242A, 242B und darüber hinaus "schiebt".
  • Nach der Herstellung der Body-Zone 222 wird selbstjustiert in Bezug auf die durch die Schutzschicht 272 freiliegenden Kanten der Gate-Elektroden 242A, 242B die Source-Zone 232, vorzugsweise mittels Ionenimplantation erzeugt. Die Source-Zone 232 ist dabei wenigstens in dem Bereich unterhalb der Oberfläche der Schicht 214 selbstjustiert zu der Gate-Elektrode 242A, 242B ausgebildet.
  • 5g zeigt das Halbleiterbauelement nach nächsten Verfahrensschritten, in welchen die stark dotierten Bereiche 216A, 216B der Driftzone 214 hergestellt werden. Dazu wird die Schutzschicht 272 entfernt und eine neue Schutzschicht auf den Halbleiterkörper aufgebracht, welche die Source-Zone 232 abdeckt und die Kanten der Steuerelektroden 242A, 242B freilässt, die den Kanten gegenüberliegen, in Bezug auf welche die selbstjustierte Herstellung der Source-Zone 232 erfolgt ist. Anschließend werden mittels Ionenimplantation selbstjustiert zu den freiliegenden Kanten der Gate-Elektroden 242A, 242B stark n-dotierte Zonen 216A, 216B in der Driftzone 214A–214E erzeugt. Auch die stark n-dotierten Zonen 216A, 216B der Driftzone werden so erzeugt, dass sie wenigstens in dem Bereich unterhalb der Oberfläche der Schicht 214 selbstjustiert zu der Gate-Elektrode 242A, 242B ausgebildet sind.
  • 5h zeigt das Halbleiterbauelement nach nächsten Verfahrensschritten, in welchen nach der Entfernung der Schutzschicht 274 ein Kontaktloch für den späteren Source-Kontakt erzeugt wurde, wobei sich das Kontaktloch ausgehend von der Vorderseite des Halbleiterkörpers durch die Source-Zone 232 bis in die Body-Zone 222 erstreckt. Im Boden des Kontaktloches findet anschließend eine p-Dotierung, beispielsweise mittels eines Diffusionsverfahrens, statt, um die stark p-dotierte Zone 224 zu erzeugen, welche später den Abschnitt des Source-Kontakts 252 umgibt, der sich bis in die Body-Zone 222 erstreckt.
  • Anschließend wird hinlänglich bekannter Weise der mittels einer Isolationsschicht gegenüber den Gate-Elektroden und den übrigen Bereichen des Halbleiterkörpers 200 isolierte Source-Kontakt 252 hergestellt.
  • 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements, das sich von dem in 1 dargestellten dadurch unterscheidet, dass in der Body-Zone 122 unterhalb der Gate-Elektrode 142A, 142B aber beabstandet zu der Vorderseite eine stark p-dotierte Zone 124A ausgebildet ist. Unterhalb der Source-Zone 132A, 132B ist eine weitere stark p-dotierte Zone 124B vorhanden. Die stark p-dotierte Zone 124A unterhalb der Gate-Elektrode 142A, 142B verhindert, dass sich bei Anlegen einer Spannung zwischen Drain D und Source S eine Raumladungszone zwischen der Driftzone 114A, 144B und der Body-Zone 122 bis in den Kanalbereich, der unterhalb der Gate-Elektrode 142A, 142B und knapp unterhalb der Vorderseite 102 gebildet ist, erstreckt.
  • 6b zeigt den Verlauf der Dotierungskonzentration entlang einer Linie K1, die durch die Body-Zone 122 verläuft, in dem Bauelement gemäß 5a. Die in dem Diagramm nach rechts aufgetragene Distanz entspricht dem Verlauf in vertikaler Richtung, wobei der Nullpunkt den Beginn des Halbleiterkörpers 100 an der Vorderseite 102 markiert. Die p-Dotierung der Body-Zone knapp unterhalb der Vorderseite 102 zur Ausbildung eines leitenden Kanals beträgt etwa 1017 cm–3 und steigt mit zunehmender Tiefe zur Bildung der stark dotierten Zone 124 bis auf etwa 1018 cm–3 an, um mit weiter zunehmender Tiefe bis auf 1018 cm–3, und weniger, abzunehmen, um dadurch die Kompensationszone unterhalb der stark dotierten Zone 124 zu bilden. Der bei weiter zunehmender Tiefe auftretende Anstieg der Donatorkonzentration markiert den Beginn der Drain-Zone 112.
  • 6c zeigt den Verlauf der Dotierungskonzentration entlang einer Linie K2, die durch die Driftzone 114A verläuft. Hier markiert der steile Anstieg der Donatorkonzentration das Ende der Driftzone 114A und den Beginn des stark dotierten Bereiches der Drain-Zone 112. Die Nulllinie markiert den Beginn des Halbleiterkörpers 100, wobei ersichtlich ist, dass die Dotierungskonzentration in der Driftzone knapp unterhalb der Vorderseite höher ist und über 1017 cm–3 beträgt, um mit zunehmender Tiefe bis auf 1017 cm–3, und weniger, abzunehmen.
  • Die stark dotierte Zone 124 kann beispielsweise mittels eine Implantationsverfahrens nach Herstellen der Body-Zone 122 hergestellt werden.
    • 100
    Halbleiterkörper
    112
    Drain-Zone
    114A, 114B
    Driftzone
    121'
    epitaktische Schicht
    122, 124
    Body-Zone
    124A, 124B
    stark p-dotierte Zone
    132A, 132B
    Source-Zone
    142A, 142B
    Gate-Elektrode
    152
    Source-Kontakt
    162
    Isolationsschicht
    200
    Halbleiterkörper
    212
    Drain-Zone
    214
    Driftzone
    216A, 216B
    stark dotierte Bereiche der Driftzone
    222, 224
    Body-Zone
    232A, 232B
    Source-Zone
    242A, 242B
    Gate-Elektrode
    262
    Isolationsschicht
    252
    Source-Kontakt
    n
    n-dotierte Zone
    p
    p-dotierte Zone

Claims (19)

  1. Halbleiterbauelement, das folgende Merkmale aufweist: – eine erste Anschlusszone (112; 212) eines ersten Leitungstyps (n), die an einer ersten Seite (101; 201) eines Halbleiterkörpers (100; 200) kontaktierbar ist, – eine zweite Anschlusszone (132A, 132B; 232A, 232B) des ersten Leitungstyps, die an einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweite Seite (102; 202) des Halbleiterkörpers (100; 200) kontaktierbar ist, – eine sich an die erste Anschlusszone (112; 212) anschließende Driftzone (114A, 114B; 214A–214E, 216A, 216B), die in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers (100; 200) bis an die zweite Seite (102; 202) des Halbleiterkörpers (100; 200) reicht, – eine zwischen der zweiten Anschlusszone (132A, 132B; 232A, 232B) und der ersten Anschlusszone (112, 212) oder der Driftzone (114A, 114B; 214A–214E, 216A, 216B), ausgebildete Body-Zone (122, 124; 222) eines zweiten Leitungstyps (p), – eine über der Body-Zone (122, 124; 222) ausgebildete Steuerelektrode (142A, 142B; 242A, 242B), die gegenüber dem Halbleiterkörper (100; 200) isoliert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektrode (142A, 142B; 242A, 242B) in lateraler Richtung des Halbleiterkörpers (100; 200) überlappungsfrei in Bezug auf die Driftzone (114A, 114B; 214A–214E, 216A, 216B) und die zweite Anschlusszone (132A, 132B; 232A, 232B) ausgebildet ist.
  2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem Bereiche der Driftzone (114A, 114B) und der Body-Zone, die sich aneinander anschließen, so dotiert sind, dass bei Anlegen einer Sperrspannung zwischen der ersten und zweiten Anschlusszone (132A, 132B, 112) wenigstens die Driftzone (114A, 114B) vollständig von Ladungsträgern ausgeräumt werden kann.
  3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Body-Zone eine sich an die zweite Anschlusszone (132A, 132B) anschließende stärker dotierte Zone (124) des zweiten Leitungstyps und eine sich an diese stärker dotierte Zone (124) anschließende schwächer dotierte Zone (122) des zweiten Leitungstyps aufweist.
  4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Body-Zone (122) unterhalb der Steuerelektrode (142A, 142B) und beabstandet zu der Vorderseite (102) eine stark dotierte Zone (124A) des zweiten Leitungstyps (p) aufweist.
  5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem die Driftzone wenigstens zwei benachbarte Zonen (214A–214E) aufweist, von denen eine vom ersten Leitungstyp (n) und die andere vom zweiten Leitungstyp (p) ist, und die jeweils in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers (200) ausgehend von der ersten Anschlusszone (212) in Richtung der zweiten Seite (202) verlaufen.
  6. Halbleiterbauelement nach Anspruch 5, bei dem die Driftzone eine Vielzahl sich jeweils abwechselnder Zonen (214A–214E) des ersten und zweiten Leitungstyps aufweist.
  7. Halbleiterbauelement nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die unterschiedlich dotierten Zonen (214A–214E) der Driftzone langgestreckt in einer ersten lateralen Richtung des Halbleiterkörpers (200) verlaufen.
  8. Halbleiterbauelement, nach Anspruch 7, bei dem die Body-Zone (222), die zweite Anschlusszone (232A, 232B) und die Steuerelektrode (242A, 242B) langgestreckt in einer zweiten lateralen Richtung des Halbleiterkörpers (200) quer zu der ersten lateralen Richtung verlaufen.
  9. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei dem die Driftzone eine sich an die Body-Zone (222) anschließende und im Bereich der zweiten Seite (202) ausgebildete stärker dotierte Zone (216A, 216B) des ersten Leitungstyps (n) aufweist.
  10. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements, das folgende Merkmale aufweist: – Bereitstellen eines Halbleitersubstrats (112) eines ersten Leitungstyps, – Erzeugen einer Schicht (122') eines zweiten Leitungstyps auf dem Halbleitersubstrat (112), – Herstellen wenigstens einer gegenüber der zweiten Schicht (122') des zweiten Leitungstyps isolierten plattenförmigen Steuerelektrode (142A, 142B) auf der Schicht (122'), – Herstellen einer Driftzone (116A, 116B) des ersten Leitungstyps, die wenigstens im Bereich einer Oberfläche der Schicht (122') direkt oder indirekt in Bezug auf eine erste Kante der Steuerelektrode (142A, 142B) selbstjustiert ist und die in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers (100) bis an das Substrat (112) reicht, – Herstellen einer zweiten Anschlusszone (132A, 132B) des ersten Leitungstyps, die wenigstens im Bereich einer Oberfläche der Schicht (122') des zweiten Leistungstyps in Bezug auf eine der ersten Kante gegenüberliegende zweite Kante der Steuerelektrode (142A, 142B) selbstjustiert ist, in der Schicht (122') des zweiten Leitungstyps.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem zur Herstellung der Driftzone (114A, 114B) ein Spacer (143A, 143B) seitlich der ersten Kante der Steuerelektrode (142A, 142B) hergestellt wird, wobei die Herstellung der Driftzone (114A, 114B) wenigstens in dem an die Oberfläche angrenzenden Bereich der Schicht (122') selbstjustiert in Bezug auf den Spacer (143A, 143B) erfolgt.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem vor der Herstellung der zweiten Anschlusszone (132A, 132B) eine stärker dotierte Zone (124) des zweiten Leitungstyps in der zweiten Schicht (122') erzeugt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die stärker dotierte Zone (124) durch Eindiffusion von Dotierstoffatomen des zweiten Leitungstyps in die erste Schicht (122') hergestellt wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem die Herstellung der Driftzone (114A, 114B) durch Implantation von Dotierstoffatomen des ersten Leitungstyps in die Schicht (122') des zweiten Leitungstyps erfolgt.
  15. Verfahren nach Anspruch 12, 13 oder 14, bei dem die Herstellung der zweiten Anschlusszone (132A, 132B) durch Implantation von Dotierstoffatomen des ersten Leitungstyps in die stärker dotierte Zone (124) der zweiten Schicht erfolgt.
  16. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements, das folgende Merkmale aufweist: – Bereitstellen eines Halbleitersubstrats (212) eines ersten Leitungstyps, – Aufbringen einer Schicht (214) des ersten oder zweiten Leitungstyps auf das Substrat (212), – Herstellen von Kompensationszonen in der Schicht (214), die bis an das Substrat (212) reichen und die von einem zu der Schicht (214) komplementären Leitungstyp sind, – Herstellen wenigstens einer Steuerelektrode (242A, 242B) auf der Schicht (214), die gegenüber der zweiten Schicht (214) isoliert ist, – Herstellen einer Body-Zone (222) des zweiten Leitungstyps in der Schicht (214) unterhalb der Steuerelektrode (242A, 242B), – Herstellen einer zweiten Anschlusszone (232A, 232B) des ersten Leitungstyps, die wenigstens im Bereich einer Oberfläche der Schicht (214) direkt oder indirekt in Bezug auf eine erste Kante der Steuerelektrode (242A, 242B) selbstjustiert ist, in der Body-Zone (222), – Herstellen einer Zone (116A, 116B) des ersten Leitungstyps, die wenigstens im Bereich einer Oberfläche der Schicht (214) in Bezug auf eine der ersten Kante gegenüberliegende zweite Kante der Steuerelektrode (242A, 242B) selbstjustiert ist, in der zweiten Schicht (214).
  17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die Body-Zone (222) mittels eines Diffusionsverfahrens erzeugt wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, bei dem die zweite Anschlusszone (232A, 232B) mittels Ionenimplantation erzeugt wird.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei dem die selbstjustierte Zone (116A, 116B) mittels Ionenimplantation erzeugt wird.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10210272B4 (de) * 2002-03-08 2005-08-04 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit wenigstens einer Transistorzelle und einer Randzelle
DE102005038441B4 (de) * 2005-08-12 2010-08-05 Infineon Technologies Ag Feldeffekthalbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung desselben
US20090053869A1 (en) * 2007-08-22 2009-02-26 Infineon Technologies Austria Ag Method for producing an integrated circuit including a trench transistor and integrated circuit
US8643055B2 (en) * 2007-09-26 2014-02-04 Stmicroelectronics N.V. Series current limiter device
US8148748B2 (en) 2007-09-26 2012-04-03 Stmicroelectronics N.V. Adjustable field effect rectifier
WO2009042807A2 (en) 2007-09-26 2009-04-02 Lakota Technologies, Inc. Adjustable field effect rectifier
JP5324157B2 (ja) * 2008-08-04 2013-10-23 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法
US8710665B2 (en) * 2008-10-06 2014-04-29 Infineon Technologies Ag Electronic component, a semiconductor wafer and a method for producing an electronic component
WO2010080855A2 (en) * 2009-01-06 2010-07-15 Lakota Technologies Inc. Self-bootstrapping field effect diode structures and methods
TWI451498B (zh) 2011-12-28 2014-09-01 Pfc Device Corp 具快速反應速度的金氧半ｐ－ｎ接面二極體及其製作方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19823768A1 (de) * 1998-05-28 1999-12-02 Bosch Gmbh Robert Smartpower-Bauelement

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3224642A1 (de) * 1982-07-01 1984-01-05 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Igfet mit injektorzone
DE10026925C2 (de) * 2000-05-30 2002-04-18 Infineon Technologies Ag Feldeffektgesteuertes, vertikales Halbleiterbauelement

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19823768A1 (de) * 1998-05-28 1999-12-02 Bosch Gmbh Robert Smartpower-Bauelement

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Stengl,Tihanyi: Leistungs-MOS-FET-Praxis, Pflaum Verlag München, 1992, S. 37 *

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