DE102005039331A1 - 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

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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 Halbleiterbauelement, insbesondere ein Leistungshalbleiterbauelement, mit niedrigem Einschaltwiderstand.The The invention relates to a semiconductor component, in particular a power semiconductor component, with low on-resistance.

Ein wichtiges Ziel bei der Entwicklung von Leistungshalbleiterbauelementen besteht darin, möglichst hochsperrende Bauelemente herzustellen, die dennoch einen niedrigen Einschaltwiderstand haben und die gleichzeitig möglichst geringe Schaltverluste aufweisen.One important goal in the development of power semiconductor devices is, as possible high-barrier components that still produce 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 oder DE 43 09 764 C2 (Tihanyi) beschrieben ist. Das Kompensationsprinzip sieht vor, 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 or DE 43 09 764 C2 (Tihanyi) is described. The compensation principle provides to provide in the drift zone of a power semiconductor device complementary 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. Ladungsträger der Driftzone werden dadurch kompensiert, wodurch die Sperrspannung des Bauelements trotz höherer Dotierung der Driftzone nicht reduziert wird. 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. Charge carriers of the drift zone are thereby compensated, whereby the blocking voltage of the component is not reduced despite higher doping of the drift zone. 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 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.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Halbleiterbauelement, insbesondere ein Leistungshalbleiterbauelement, mit einer Driftstrecke bereitzustellen, das einen niedrigen Einschaltwiderstand aufweist und bei dem die zuvor genannten Nachteile nicht auftreten.The The object of the present invention is to provide a semiconductor component, in particular a power semiconductor component, with a drift path to provide that has a low on resistance and in which the aforementioned disadvantages do not occur.

Diese Aufgabe wird durch ein Halbleiterbauelement gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.These Task is solved by a semiconductor device according to claim 1. preferred embodiments The invention are the subject of the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement weist in einem Halbleiterkörper eine Driftzone eines ersten Leitungstyps und eine Driftsteuerzone aus einem Halbleitermaterial auf, wobei die Driftsteuerzone zumindest abschnittsweise benachbart zu der Driftzone angeordnet ist und wobei wenigstens abschnittsweise ein Dielektrikum zwischen der Driftzone und der Driftsteuerzone angeordnet ist. Die Driftsteuerzone dient bei diesem Bauelement über die Dielektrikumsschicht zur Steuerung eines leitenden Kanals in der Driftzone und ist derart dotiert, dass ein Quotient aus der Netto-Dotierstoffladung der Driftsteuerzone in einem an die Dielektrikumsschicht sowie die Driftzone angrenzenden Bereich und der Fläche der angrenzenden Dielektrikumsschicht kleiner ist als die Durchbruchsladung des Halbleitermaterials des Halbleiterkörpers.The inventive semiconductor device points in a semiconductor body a drift zone of a first conductivity type and a drift control zone a semiconductor material, wherein the drift control zone at least is arranged in sections adjacent to the drift zone and wherein at least in sections, a dielectric between the drift zone and the drift control zone is arranged. The drift control zone is used on this device over the dielectric layer for controlling a conductive channel in the drift zone and is doped such that a quotient of the Net dopant charge of the drift control zone in one to the dielectric layer as well as the drift zone adjacent area and the area of the adjacent dielectric layer is smaller than the breakdown charge the semiconductor material of the semiconductor body.

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 Halbleitermaterial bestehende Driftsteuerzone benachbart zu einer Driftzone kann allerdings auch bei bipolaren Bauelementen 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. A drift control zone made of a semiconductor material adjacent however, a drift zone can also be used with bipolar devices be provided.

Derartige Leistungshalbleiterbauelemente weisen ein Halbleitergebiet auf, in dem bei Anlegen einer Sperrspannung an das Bauelement diese Sperrspannung abgebaut wird. Dieses Halbleitergebiet wird je nach Art des betreffenden Bauelements unterschiedlich bezeichnet. Als übliche Begriffe haben sich z.B. Driftzone, Driftstrecke oder Basis (n-Basis oder p-Basis) etabliert. Dieses Halbleitergebiet wird nachfolgend ohne Beschränkung der Allgemeinheit als "Driftzone" bezeichnet.Such power semiconductor components have a semiconductor region in which, when a blocking voltage is applied to the component, this blocking voltage is reduced. This semiconductor region is designated differently depending on the type of component in question. As usual terms, for example, drift zone, drift path or base (n-base or p-base) have established. This semiconductor field is hereinafter referred to as "drift zone" without restriction of generality.

Durch eine geeignete elektrische Anbindung der Driftsteuerzone an die Driftzone bildet sich durch die sich auf einem anderen Potential als die Driftzone befindende Driftsteuerzone ein elektrisches Feld aus, welches Ladungsträger in der Driftzone derart beeinflusst, dass es zumindest bei in Durchlassrichtung betriebenem Bauelement auf der der Driftsteuerzone zugewandten Seite der Driftzone zu einer kanalartigen starken Erhöhung der Ladungsträgerdichte kommt. Bei einem Halbleiterbauelement, welches durch ein einen MOS-Kanal steuerndes Gate geschaltet wird, handelt es sich im MOS-Kanal und bei der Akkumulationsschicht im Driftgebiet um die gleiche Ladungsträgerspezies. Ansonsten sind sowohl Elektronen als auch Löcher zur Ausbildung dieser Akkumulationsschicht am akkumulationsseitigen Ende der Driftzone geeignet. Die Ladungsträgerspezies hängt vom Potential der Driftsteuerzone bezogen auf die Driftzone ab und ist nicht durch die Dotierung von Driftsteuerzone und Driftzone bestimmt.By a suitable electrical connection of the drift control zone to the Driftzone is formed by itself at another potential drift control zone as the drift zone is an electric field from which charge carrier influenced in the drift zone so that it at least operated in the forward direction Component on the drift control zone facing side of the drift zone leads to a channel-like increase in the charge carrier density. In a semiconductor device, which by a MOS channel controlling gate is in the MOS channel and at the Accumulation layer in the drift region around the same charge carrier species. Otherwise, both electrons and holes are used to form this accumulation layer at the accumulation end of the drift zone suitable. The charge carrier species depends on Potential of the drift control zone based on the drift zone from and is not determined by the doping of drift control zone and drift zone.

Durch diese Akkumulation der Ladungsträger in der Driftzone kann die Stromtragfähigkeit des Bauelementes im Vergleich zur Stromtragfähigkeit eines herkömmlichen Bauelements mit gleicher Querschnittsfläche senkrecht zur Hauptstromrichtung um ein Mehrfaches erhöht sein, obwohl im stationären Fall der Stromtransport lediglich in der Driftzone und somit nur in einem Teil des Leistungshalbleiters stattfindet.By this accumulation of charge carriers in the drift zone, the current carrying capacity of the device in the Comparison with current carrying capacity a conventional one Component with the same cross-sectional area perpendicular to the main flow direction increased by a multiple although in the stationary case the current transport only in the drift zone and thus only in one Part of the power semiconductor takes place.

Die Driftsteuerzone kann sowohl identisch als auch komplementär zur Driftzone dotiert sein.The Drift control zone can be both identical and complementary to the drift zone be doped.

Ein vorteilhafter Aspekt bei einem erfindungsgemäßen Bauelement besteht darin, dass der Verlauf des elektrischen Feldes in der Driftzone durch die Driftsteuerzone auch im Sperrzustand des Bauelementes bei hohen anliegenden Sperrspannungen zumindest dann nicht nennenswert beeinflusst wird, wenn die Driftzone und die Driftsteuerzone ähnliche Verläufe der Dotierstoffkonzentration aufweisen. Die Driftsteuerzone sollte insbesondere so ausgelegt sein, dass sie lateral, d.h. in der Richtung senkrecht zu dem Dielektrikum, ausräumbar ist und dass die vertikale Ausdehnung der Raumladungszone in der Driftsteuerzone und der Driftzone ähnlich ist.One Advantageous aspect of a device according to the invention is that the course of the electric field in the drift zone through the Drift control zone even in the locked state of the device at high at least then not appreciably influenced adjacent reverse voltages is, if the drift zone and the drift control zone similar courses of the Have dopant concentration. The drift control zone should in particular be designed so that they are laterally, i. in the direction perpendicular to the dielectric, can be cleaned out is and that the vertical extent of the space charge zone in the drift control zone and the drift zone similar is.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf Figuren erläutert.The Invention will be described below with reference to preferred embodiments explained with reference to figures.

1 zeigt einen Abschnitt eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements, das als planarer MOSFET ausgebildet ist und das einen Halbleiterkörper mit mehreren MOSFET-Zellen und mehreren in der Driftzone angeordneten Driftsteuerzonen aufweist, wobei zwischen der Driftzone und den Driftsteuerzonen ein Dielektrikum angeordnet ist. 1 shows a portion of a semiconductor device according to the invention, which is formed as a planar MOSFET and which has a semiconductor body with a plurality of MOSFET cells and a plurality arranged in the drift zone drift control zones, wherein between the drift zone and the drift control zones, a dielectric is arranged.

2 zeigt einen Querschnitt durch einen Abschnitt eines planaren MOSFETs mit mehreren Driftsteuerzonen, bei dem sich das Dielektrikum in vertikaler Richtung zwischen zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Halbleiterkörpers erstreckt. 2 shows a cross section through a portion of a planar MOSFET with multiple drift control zones, in which the dielectric extends in the vertical direction between two opposite sides of the semiconductor body.

3 zeigt einen Querschnitt durch einen Abschnitt eines planaren MOSFETs, dessen Driftsteuerzonen sich bis zur Source-seitigen Oberfläche des Halbleiterkörpers erstrecken. 3 shows a cross section through a portion of a planar MOSFET whose drift control zones extend to the source-side surface of the semiconductor body.

4 zeigt einen Querschnitt durch einen Abschnitt eines erfindungsgemäßen MOSFETs mit an die Body-Zonen angrenzenden Kompensationszonen, zwischen denen komplementär zu den Body-Zonen dotierte Zwischenzonen angeordnet sind, wobei die Driftsteuerzonen Drain-seitig von den Zwischenzonen angeordnet sind. 4 shows a cross section through a portion of a MOSFET according to the invention with the body zones adjacent compensation zones, between which complementary to the body zones doped intermediate zones are arranged, the drift control zones are arranged on the drain side of the intermediate zones.

5 zeigt einen MOSFET gemäß 4, bei dem sich das die Driftsteuerzonen umgebende Dielektrikum bis zu den Zwischenzonen erstreckt. 5 shows a MOSFET according to 4 in which the dielectric surrounding the drift control zones extends to the intermediate zones.

6 zeigt einen Querschnitt durch einen Abschnitt eines mehrere Kompensationszonen aufweisenden MOSFETs mit mehreren Driftsteuerzonen, die in lateraler Richtung voneinander beabstandet sind und die im Bereich unterhalb der Kompensationszonen einen geringeren Abstand aufweisen als in den anderen Bereichen des Halbleiterkörpers. 6 shows a cross section through a portion of a plurality of compensation zones having MOSFETs having a plurality of drift control zones, which are spaced apart in the lateral direction and which have a smaller distance in the region below the compensation zones than in the other regions of the semiconductor body.

7 zeigt einen Querschnitt durch einen Abschnitt eines MOSFET mit einer Anzahl in lateraler Richtung äquidistant voneinander beabstandeten Driftsteuerzonen. 7 shows a cross section through a portion of a MOSFET with a number of laterally equidistant spaced drift control zones.

8 zeigt einen Querschnitt durch einen Abschnitt eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements, das als Trench-MOSFET mit mehreren, in Gräben des Halbleiterkörpers angeordneten Gate-Elektroden ausgebildet ist, sowie mit Driftsteuerzonen, die unterhalb der Gate-Elektroden angeordnet sind. 8th shows a cross section through a portion of a semiconductor device according to the invention, which is formed as a trench MOSFET with a plurality of arranged in trenches of the semiconductor body gate electrodes, and with drift control zones, which are arranged below the gate electrodes.

9 zeigt einen Querschnitt durch einen Abschnitt eines Trench-MOSFETs gemäß 8, bei dem die Driftsteuerzonen sowie das zwischen den Driftsteuerzonen und den Driftzonen angeordnete Dielektrikum von einer zwischen den Gate-Elektroden und der Driftzone angeordneten Gate-Isolierung beabstandet sind. 9 shows a cross section through a portion of a trench MOSFET according to 8th in that the drift control zones and the dielectric disposed between the drift control zones and the drift zones are spaced from a gate insulation arranged between the gate electrodes and the drift zone.

10 zeigt einen Querschnitt durch einen Abschnitt eines Trench-MOSFETs mit mehreren Driftsteuerzonen, die in lateraler Richtung jeweils zwischen den Gate-Elektroden angeordnet sind und wobei sich die Driftsteuerzonen und ein zwischen den Driftsteuerzonen und der Driftzone angeordnetes Dielektrikum in vertikaler Richtung zwischen einander gegenüberliegenden Seiten des Halbleiterkörpers erstrecken. 10 shows a cross section through a portion of a trench MOSFETs with multiple drift control zones in the lateral direction respectively are arranged between the gate electrodes and wherein the drift control zones and a dielectric arranged between the drift control zones and the drift zone extend in the vertical direction between opposite sides of the semiconductor body.

11 zeigt einen Abschnitt eines vertikalen MOSFET entsprechend 8, bei dem das zwischen der Driftzone und der Driftsteuerzone angeordnete Dielektrikum zwei Teilschichten aufweist, zwischen denen Luft oder ein Material mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante angeordnet ist. 11 shows a portion of a vertical MOSFET accordingly 8th in which the dielectric arranged between the drift zone and the drift control zone has two partial layers, between which air or a material with a low dielectric constant is arranged.

12 zeigt einen Querschnitt durch einen Abschnitt eines MOSFETs mit einer Driftsteuerzone, die zusammen mit Source-seitig und Drain-seitig an die an Driftsteuerzone angrenzenden, stark n-dotierten Verbindungszonen einen Sperrschicht-Feldeffekttransistor bildet, wobei die Driftsteuerzone über eine erste Diode an die Source-Zone angeschlossen ist. 12 12 shows a cross section through a section of a MOSFET with a drift control zone which, together with the source side and drain side, forms a junction field effect transistor at the drift control zone, heavily n-doped junction zones, the drift control zone being connected to the source via a first diode. Zone is connected.

13 zeigt ein Beispiel für den Verlauf der Elektronenverteilung eines leitenden MOSFETs nach dem Stand der Technik. 13 shows an example of the course of the electron distribution of a conductive MOSFET according to the prior art.

14 zeigt ein Beispiel für den Verlauf der Elektronenverteilung eines leitenden erfindungsgemäßen MOSFETs gemäß 12. 14 shows an example of the course of the electron distribution of a conductive MOSFET according to the invention according to 12 ,

15 zeigt ein Diagramm, in dem der Verlauf des Drain-Source-Stromes eines MOSFETs gemäß dem Stand der Technik und der Verlauf des Drain-Source-Stromes eines erfindungsgemäßen MOSFETs gemäß 12 in Abhängigkeit von der Drain-Source-Spannung UDS gegenübergestellt sind. 15 shows a diagram in which the course of the drain-source current of a MOSFET according to the prior art and the course of the drain-source current of a MOSFET according to the invention according to 12 are compared in dependence on the drain-source voltage U DS .

16 zeigt einen Querschnitt durch einen Abschnitt eines erfindungsgemäßen MOSFETs gemäß 12, bei dem jedoch die Driftsteuerzonen Source-seitig nicht mittels stark n-dotierter Verbindungszonen, sondern jeweils mittels einer schwach p-dotierten Verbindungszone gefolgt von einer stark p-dotierten Verbindungszone an die Source-Zonen angeschlossen sind. 16 shows a cross section through a portion of a MOSFET according to the invention according to 12 in which, however, the drift control zones are not connected to the source zones by means of strongly n-doped connection zones, but in each case by means of a weakly p-doped connection zone followed by a strongly p-doped connection zone.

17a zeigt den MOSFET gemäß 16, bei dem die Source-Zonen und die Driftsteuerzonen über einen Kondensator verbunden sind und bei dem die Drift steuerzonen und die Gate-Elektroden über eine zweite Diode miteinander verbunden sind. 17a shows the MOSFET according to 16 in which the source zones and the drift control zones are connected via a capacitor and in which the drift control zones and the gate electrodes are connected to one another via a second diode.

17b zeigt einen gegenüber dem MOSFET in 17a abgewandelten MOSFET, bei dem die Driftsteuerzone zumindest abschnittsweise über ein Tunneldielektrikum an eine Drain-Elektrode gekoppelt ist. 17b shows one opposite the MOSFET in 17a modified MOSFET, wherein the drift control zone is at least partially coupled via a tunnel dielectric to a drain electrode.

18 zeigt den MOSFET gemäß den 16 und 17, der mit einer ersten Diode entsprechend 16 sowie mit einer zweiten Diode und einem Kondensator gemäß 17a beschaltet ist und bei dem die Driftsteuerzonen Drain-seitig mittels einer dritten Diode mit den Drain-Zonen verbunden sind. 18 shows the MOSFET according to the 16 and 17 corresponding to a first diode 16 and with a second diode and a capacitor according to 17a is connected and in which the drift control zones are connected on the drain side by means of a third diode with the drain zones.

19 zeigt den MOSFET mit der Schaltungsanordnung gemäß den 16 bis 18, bei dem sich die Drain-Zone bis unter die Driftsteuerzone erstreckt. 19 shows the MOSFET with the circuit arrangement according to the 16 to 18 in which the drain zone extends below the drift control zone.

20 zeigt einen Querschnitt durch einen MOSFET mit mehreren Driftsteuerzonen, von denen jede Drain-seitig über eine integrierte Diode an die Drain-Zone angeschlossen und bei dem sich die Driftsteuerzone in vertikaler Richtung bis in die Drain-Zone hinein erstreckt. 20 shows a cross section through a MOSFET with multiple drift control zones, each of which is connected on the drain side via an integrated diode to the drain zone and in which the drift control zone in the vertical direction extends into the drain zone.

21 zeigt einen MOSFET entsprechend dem MOSFET gemäß 20, bei dem die Driftsteuerzone in der vertikalen Richtung von der hochdotierten Anschlusszone beabstandet ist. 21 shows a MOSFET according to the MOSFET according to 20 wherein the drift control zone is spaced in the vertical direction from the heavily doped junction zone.

22 zeigt einen zur vertikalen Richtung senkrecht verlaufenden Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen MOSFET mit Streifenlayout entsprechend dem MOSFET gemäß 21 in einer dort dargestellten Ebene E-E'. 22 shows a vertical direction perpendicular to the cross-section through a MOSFET according to the invention with strip layout according to the MOSFET according to 21 in a plane E-E 'shown there.

23 zeigt einen zur vertikalen Richtung senkrecht verlaufenden Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen MOSFET mit im Querschnitt rechteckiger Zellanordnung. 23 shows a vertical direction perpendicular to the cross-section through a MOSFET according to the invention with a rectangular cross-section cell array.

24 zeigt einen zur vertikalen Richtung senkrecht verlaufenden Horizontalschnitt eines erfindungsgemäßen MOSFET mit im Querschnitt kreisförmiger Zellanordnung. 24 shows a horizontal direction perpendicular to the vertical direction of a MOSFET according to the invention with a circular cross-section cell array.

25 zeigt einen zur vertikalen Richtung senkrecht verlaufenden Horizontalschnitt durch einen erfindungsgemäßen MOSFET mit im Querschnitt mäanderartig verlaufender Driftzone. 25 shows a horizontal direction perpendicular to the vertical direction horizontal section through a MOSFET according to the invention with a meandering in cross-section drift zone.

26 zeigt einen Querschnitt durch ein als Schottky-Diode ausgebildetes Halbleiterbauelement, bei dem die Driftsteuerzonen einkristallin ausgebildet und kathodenseitig von der hochdotierten Anschlusszone elektrisch isoliert sind. 26 shows a cross section through a designed as a Schottky diode semiconductor device in which the drift control zones are formed einkristallin and the cathode side of the highly doped junction zone are electrically insulated.

27 zeigt ein Diagramm mit dem Verlauf des Diodenstroms der Schottky-Diode gemäß 26, bei der die Driftsteuerzonen kathodenseitig hochohmig an die hoch dotierten Anschlusszone angeschlossen sind, im Vergleich zum Diodenstrom durch dieselbe Diode, jedoch bei kathodenseitigem Kurzschluss zwischen den Driftsteuerzonen und der Kathodenelektrode, in linearer Darstellung. 27 shows a diagram with the course of the diode current of the Schottky diode according to 26 , in which the drift control zones are connected on the cathode side with high resistance to the highly doped connection zone, in a linear representation in comparison with the diode current through the same diode, but with a cathode-side short circuit between the drift control zones and the cathode electrode.

28 zeigt das Diagramm gemäß 27, jedoch in logarithmischer Darstellung. 28 shows the diagram according to 27 , but in logarithmic representation.

29 zeigt die Elektronenverteilung der Schottky-Diode gemäß 26 im Durchlassfall. 29 shows the electron distribution of the Schottky diode according to 26 in the case of passage.

30 zeigt eine Schottky-Diode mit einer Driftsteuerzone, die über eine schwach und komplementär zu dieser dotierte erste Verbindungszone an die Kathodenelektrode der Schottky-Diode angeschlossen ist. 30 shows a Schottky diode with a drift control zone which is connected via a weak and complementary to this doped first connection zone to the cathode electrode of the Schottky diode.

31 zeigt eine Schottky-Diode gemäß 30, bei der die erste Verbindungszone nicht aus dotiertem, sondern aus intrinsischem Halbleitermaterial gebildet ist. 31 shows a Schottky diode according to 30 in which the first connection zone is not formed of doped, but of intrinsic semiconductor material.

32 zeigt eine Schottky-Diode mit einer Driftsteuerzone, die über eine intrinsische erste Verbindungszone unmittelbar an der hoch dotierten Anschlusszone angeschlossen ist. 32 shows a Schottky diode with a drift control zone connected via an intrinsic first junction zone immediately adjacent to the heavily doped junction zone.

33 zeigt eine Schottky-Diode, bei der zumindest eine der Driftsteuerzonen einen Fortsatz aufweist, der sich bis zur hochdotierten Anschlusszone erstreckt und diese kontaktiert. 33 shows a Schottky diode in which at least one of the drift control zones has an extension which extends to the highly doped junction zone and contacts them.

34 zeigt eine Schottky-Diode mit einer Driftsteuerzone, die über eine hochohmige Widerstandsschicht an die hochdotierte Anschlusszone angeschlossen ist. 34 shows a Schottky diode with a drift control zone, which is connected via a high-resistance layer to the heavily doped junction zone.

35 zeigt eine Schottky-Diode mit einer Driftsteuerzone, die kathodenseitig abschnittweise gegenüber der Kathodenelektrode der Schottky-Diode isoliert ist, und 35 shows a Schottky diode with a drift control zone, the cathode side is partially isolated from the cathode electrode of the Schottky diode, and

36 zeigt eine Schottky-Diode gemäß 26, bei der die Driftsteuerzone mittels einer schwach p-dotierten Verbindungsschicht an das Anodenmetall des Schottky-Kontaktes der Schottky-Diode angeschlossen ist. 36 shows a Schottky diode according to 26 in which the drift control zone is connected by means of a weakly p-doped connecting layer to the anode metal of the Schottky contact of the Schottky diode.

37 zeigt eine Schottky-Diode, bei der die Driftsteuerzone über einen Abschnitt einer Anschlusselektrode an die hochdotierte Anschlusszone angeschlossen ist. 37 shows a Schottky diode in which the drift control zone is connected via a portion of a connection electrode to the heavily doped junction zone.

38 zeigt eine Schottky-Diode, bei der die Driftsteuerzone über ein Tunneldielektrikum an eine die hochdotierte Anschlusszone kontaktierende Anschlusselektrode angeschlossen ist. 38 shows a Schottky diode, in which the drift control zone is connected via a tunnel dielectric to a connection electrode which contacts the heavily doped connection zone.

39 zeigt eine gegenüber der Schottky-Diode in 38 abgewandelte Schottky-Diode, die als "merged" pin-Schottky-Diode ausgebildet ist. 39 shows one opposite the Schottky diode in 38 modified Schottky diode, which is designed as a "merged" pin Schottky diode.

40 zeigt eine gegenüber der Schottky-Diode in 38 abgewandelte Schottky-Diode, bei der zwischen dem Tunneldielektrikum und der Anschlusselektrode eine einkristalline Halbleiterschicht angeordnet ist. 40 shows one opposite the Schottky diode in 38 modified Schottky diode in which a monocrystalline semiconductor layer is disposed between the tunnel dielectric and the terminal electrode.

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.

1 zeigt einen Querschnitt durch einen Abschnitt eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleiterbauelements. Das dargestellte Bauelement ist als planarer MOSFET ausgebildet und weist einen Halbleiterkörper 1 auf, in dem eine Driftzone 2 und eine stärker als die Driftzone 2 dotierte Anschlusszone 5 vom selben Leitungstyp wie die Driftzone 2 angeordnet sind. Der dargestellte MOSFET ist n-leitend, die Driftzone 2 und die Anschlusszone 5, die die Drain-Zone des MOSFET bildet, sind in diesem Fall n-dotiert. Bei einem p-leitenden MOSFET (nicht dargestellt) sind diese Zonen 2, 5 in entsprechender Weise p-dotierte Zonen. 1 shows a cross section through a portion of a power semiconductor device according to the invention. The illustrated device is designed as a planar MOSFET and has a semiconductor body 1 in which a drift zone 2 and one stronger than the drift zone 2 doped connection zone 5 of the same conductivity type as the drift zone 2 are arranged. The illustrated MOSFET is n-type, the drift zone 2 and the connection zone 5 , which forms the drain region of the MOSFET, are n-doped in this case. In a p-type MOSFET (not shown) these are zones 2 . 5 in a corresponding manner p-doped zones.

Der MOSFET gemäß 1 ist als vertikaler MOSFET ausgebildet, dessen Drain-Zone 5 im Bereich einer Rückseite des Halbleiterkörpers 1 angeordnet ist. Source-Zonen 9 sind bei diesem Bauelement im Bereich einer Vorderseite des Halbleiterkörpers 1 angeordnet und durch komplementär zu den Source-Zonen 9 dotierte Body-Zonen 8 von der Driftzone 2 getrennt. Die Source-Zonen sind bei einem n-leitenden MOSFET n-dotiert, die Body-Zonen sind p-dotiert. Bei einem p-leitenden MOSFET (nicht dargestellt) sind diese Zonen in entsprechender Weise komplementär dotiert.The MOSFET according to 1 is designed as a vertical MOSFET whose drain zone 5 in the region of a rear side of the semiconductor body 1 is arranged. Source areas 9 are in this case in the region of a front side of the semiconductor body 1 arranged and complementary to the source zones 9 doped body zones 8th from the drift zone 2 separated. The source zones are n-doped in an n-type MOSFET, the body zones are p-doped. In a p-type MOSFET (not shown), these zones are complementarily doped in a corresponding manner.

Auf dem Halbleiterkörper 1 sind Drain-seitig bzw. rückseitig eine Drain-Elektrode 11 und Source-seitig bzw. vorderseitig eine Source-Elektrode 13 angeordnet. Die Drain-Elektrode 11 kontaktiert die hochdotierte Anschlusszone 5, die Source-Elektrode 13 die Source-Zonen 9 und die Body-Zonen 8.On the semiconductor body 1 are drain side and rear side, a drain electrode 11 and a source electrode on the source side and on the front side, respectively 13 arranged. The drain electrode 11 contacts the heavily doped junction zone 5 , the source electrode 13 the source zones 9 and the body zones 8th ,

Das Bauelement gemäß 1 ist zellenartig aufgebaut und besitzt eine Anzahl gleichartiger Transistorzellen, die jeweils eine Source- und eine Body-Zone 9, 8 aufweisen. Zur Steuerung eines leitenden Kanals in der Body-Zone zwischen den Source-Zonen 9 und der Driftzone 2 ist eine Gate-Elektrode 15 vorhanden, die durch eine Dielektrikumsschicht 16 gegenüber dem Halbleiterkörper 1 isoliert ist.The device according to 1 is cell-like and has a number of similar transistor cells, each having a source and a body zone 9 . 8th exhibit. To control a conductive channel in the body zone between the source zones 9 and the drift zone 2 is a gate electrode 15 present through a dielectric layer 16 opposite to the semiconductor body 1 is isolated.

Abschnittsweise benachbart zu der Driftzone 2 ist bei dem Bauelement wenigstens eine Driftsteuerzone 3 ausgebildet, wobei bei dem dargestellten Bauelement mehrere solcher Driftsteuerzonen 3 vorgesehen sind, die in einer lateralen Richtung r des Halbleiterkörpers 1 beabstandet zueinander angeordnet sind. Zwischen jeder dieser Driftsteuerzonen 3 und der Driftzone 2 ist zumindest abschnittweise ein Dielektrikum 4 angeordnet.Sectionwise adjacent to the drift zone 2 is at least one drift control zone in the device 3 formed, wherein in the illustrated device a plurality of such drift control zones 3 are provided, which in a lateral direction r of the semiconductor body 1 spaced apart from each other. Between each of these drift control zones 3 and the drift zone 2 is at least in sections a dielectric 4 arranged.

Die Driftsteuerzonen 3 sind an eines der Lastanschlusspotentiale des MOSFET gekoppelt, die während des Betriebs an Drain 5 und/oder Source 9 anliegen. In dem Beispiel sind die Driftsteuerzonen 3 hierzu an die Drain-Zone 5 angeschlossen. Das Anschließen der Driftsteuerzonen an diese Drain-Zone 5 kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. In 1 sind hierzu vier unterschiedliche Möglichkeiten dargestellt.The drift control zones 3 are coupled to one of the load terminal potentials of the MOSFET which, during operation, is connected to drain 5 and / or source 9 issue. In the example, the drift control zones are 3 to the drain zone 5 connected. Connecting the drift control zones to this drain zone 5 can be done in different ways. In 1 For this purpose, four different options are shown.

Zum einen kann die Driftsteuerzone 3 über eine hochdotierte erste Anschlusszone 31 desselben Leitungstyps wie die Driftsteuerzone an die Drain-Elektrode 11 angeschlossen werden. Die Dielektrikumsschicht 4 reicht in diesem Fall bis an die Drain-Elektrode 11 und isoliert dadurch die erste Anschlusszone 31 und die Drain-Zone 5 dielektrisch gegeneinander.For one, the drift control zone 3 via a heavily doped first connection zone 31 of the same conductivity type as the drift control zone to the drain electrode 11 be connected. The dielectric layer 4 in this case reaches up to the drain electrode 11 and thereby isolates the first terminal zone 31 and the drain zone 5 dielectrically against each other.

Optional kann zwischen der hochdotierten ersten Anschlusszone 31 und der Drain-Elektrode 11 eine komplementär zu der ersten Anschlusszone dotierte zweite Anschlusszone 32 angeordnet sein, die schwächer als die erste Anschlusszone 31 dotiert ist.Optionally, between the heavily doped first junction zone 31 and the drain electrode 11 a second connection zone doped complementary to the first connection zone 32 be arranged, which is weaker than the first connection zone 31 is doped.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass die Drain-Zone 5 bis unter die Driftsteuerzone 3 bzw. die sich an die Driftsteuerzone 3 anschließende erste Anschlusszone 31 reicht. Auch hierbei kann optional eine komplementär dotierte zweite Anschlusszone 32 vorhanden sein, die dann zwischen der ersten Anschlusszone 31 und dem Abschnitt der Drain-Zone 5, der sich bis unter die Driftsteuerzone 3 erstreckt, angeordnet ist.There is also the possibility that the drain zone 5 to below the drift control zone 3 or to the drift control zone 3 subsequent first connection zone 31 enough. Here, too, optionally a complementarily doped second connection zone 32 be present, which then between the first connection zone 31 and the section of the drain zone 5 that extends to below the drift control zone 3 extends, is arranged.

Jede einzelne der Driftsteuerzonen 3 besteht aus einem Halbleitermaterial, das vorzugsweise einkristallin ist. Jede der Driftsteuerzonen 3 ist derart dotiert, dass ein Quotient aus der Netto-Dotierstoffladung, die in der jeweiligen Driftsteuerzone 3 in einem Bereich angeordnet ist, der benachbart zu der Driftzone 2 liegt, und aus der Fläche der sich an diesen Bereich anschließenden Dielektrikumsschicht 4, kleiner ist als die Durchbruchsladung des Halbleitermaterials der Driftsteuerzone. Für die Ermittlung dieses Quotienten ist dabei nur die Fläche der Dielektrikumsschicht heranzuziehen, die zwischen der Driftsteuerzone 3 und der Driftzone 4 liegt.Each one of the drift control zones 3 consists of a semiconductor material, which is preferably monocrystalline. Each of the drift control zones 3 is doped such that a quotient of the net dopant charge present in the respective drift control zone 3 is disposed in an area adjacent to the drift zone 2 and the area of the dielectric layer adjoining this area 4 , smaller than the breakdown charge of the semiconductor material of the drift control zone. For the determination of this quotient, only the area of the dielectric layer that lies between the drift control zone is to be used 3 and the drift zone 4 lies.

Zur Erläuterung sei nachfolgend eine der in 1 dargestellten Driftsteuerzonen betrachtet, die nach zwei Seiten und nach oben hin von der Dielektrikumsschicht 4 begrenzt sind. Zu Zwecken der Erläuterung sei nachfolgend außerdem der Spezialfall angenommen, dass die Driftsteuerzonen 3 jeweils homogen dotiert sind und dass die Fläche des Abschnitts der Dielektrikumsschicht, der die Driftsteuerzone nach oben begrenzt, klein ist im Vergleich zu den "Seitenflächen", die die Driftsteuerzone 3 in 1 nach links und rechts von der Driftzone 2 trennt. Für diesen Spezialfall ist die zuvor angegebene Dotiervorschrift gleichbedeutend damit, dass das Integral der ionisierten Dotierstoffkonzentration der Driftsteuerzone 3 in einer Richtung r senkrecht zu der Dielektrikumsschicht 4 und betrachtet über die gesamte "Breite" der Dotierstoffzone kleiner ist als der zweifache Wert der Durchbruchsladung des Halbleitermaterials der Driftsteuerzone 3. Für Silizium als Halbleitermaterial beträgt diese Durchbruchsladung etwa 1,2·1012 e/cm2, wobei e die Elementarladung bezeichnet.For explanation, one of the in 1 considered drift control zones, the two sides and upwards of the dielectric layer 4 are limited. For the purposes of explanation, the special case is also assumed below that the drift control zones 3 are each homogeneously doped, and that the area of the portion of the dielectric layer that delimits the drift control zone is small compared to the "side faces" that make up the drift control zone 3 in 1 to the left and right of the drift zone 2 separates. 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 3 in a direction r perpendicular to the dielectric layer 4 and considered over the entire "width" of the dopant zone is less than twice the breakdown charge of the semiconductor material of the drift control zone 3 , 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 eine Dielektrikumsschicht 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 die Durchbruchsladung.considered one not closer shown homogeneously doped drift control zone, to which only at one Side of a drift zone, separated by a dielectric layer from the drift control zone is, so is true this drift control zone that is the integral of the dopant concentration is smaller in the direction perpendicular to the dielectric layer as the breakthrough charge.

Der zuvor erläuterten Dotiervorschrift für die Driftsteuerzone 3 liegt die Überlegung zu Grunde, die Driftsteuerzone so gering zu dotieren, dass sich in der Driftsteuerzone 3 in Richtung der Dielektrikumsschicht 4 unabhängig von einem in der Driftzone 2 vorhandenen elektrischen Potential kein elektrisches Feld aufbauen kann, welches die Durchbruchsfeldstärke des Halbleitermaterials der Driftsteuerzone 3 erreicht.The above-explained doping rule for the drift control zone 3 The idea is to dope the drift control zone so low that in the drift control zone 3 in the direction of the dielectric layer 4 regardless of one in the drift zone 2 existing electrical potential can not build up an electric field, which is the breakdown field strength of the semiconductor material of the drift control zone 3 reached.

Vorzugsweise bestehen die Driftsteuerzonen 3 aus demselben Halbleitermaterial wie die Driftzone 2 und besitzen die gleiche Dotierungskonzentration, wobei deren Abmessungen insbesondere in der lateralen Richtung r so gewählt sind, dass die oben angegebene Bedingung bezüglich der Netto-Dotierstoffladung bezogen auf die Fläche des Dielektrikums 4 erfüllt ist.Preferably, the drift control zones exist 3 from the same semiconductor material as the drift zone 2 and have the same doping concentration, the dimensions of which are selected, in particular in the lateral direction r, such that the above-mentioned condition with respect to the net dopant charge relative to the surface of the dielectric 4 is satisfied.

Um einen guten Akkumulationseffekt von Ladungsträgern in der Driftzone 2 zu erreichen ist es vorteilhaft, das Dielektrikum 4 sehr dünn auszubilden, so dass das elektrische Feld in der Driftsteuerzone 3 möglichst gut auf die Driftzone 2 durchgreifen kann. Die minimale Dicke des Dielektrikums 4 ist dabei durch die zwischen Driftsteuerzone 3 und Driftzone 2 anliegende Potentialdifferenz und die maximale dauerhafte Feldstärkebelastung des Isolators gegeben. Bei typischen dauerhaften Potentialdifferenzen von deutlich unter etwa 100 V, vorzugsweise von 5 V bis 20 V zwischen Driftsteuerzone und Driftzone und die Verwendung von thermischem Siliziumdioxid als Dielektrikum ergeben sich typische Dicken unter etwa 500 nm, vorzugsweise von etwa 25 nm bis etwa 150 nm.To get a good accumulation effect of charge carriers in the drift zone 2 it is advantageous to achieve the dielectric 4 form very thin, so that the electric field in the drift control zone 3 as well as possible on the drift zone 2 can pass through. The minimum thickness of the dielectric 4 is there by the between drift control zone 3 and drift zone 2 applied potential difference and the maximum permanent field strength loading of the insulator. At typical permanent potential differences of well below about 100 V, preferably from 5 V to 20 V between the drift control zone and drift zone and the use of thermal silicon dioxide as the dielectric, typical thicknesses are below about 500 nm, preferably from about 25 nm to about 150 nm.

Das Dielektrikum 4, trennt die Driftsteuerzone 3 vorzugsweise vollständig von der Driftzone 2 bildet zwischen der Driftsteuerzone 3 und der Driftzone 2 also eine vollständig geschlossene Fläche. Dabei besteht insbesondere die Möglichkeit, das Dielektrikum abschnittsweise als sogenanntes Tunneldielektrikum, insbesondere als Tunneloxid auszubilden, wie dies in 1 für eine der Driftsteuerzonen 3 dargestellt ist, bei der das Dielektrikum oberhalb der Driftsteuerzone 3 als Tunneldielektrikum 4' ausgebildet ist. Die Funktion dieses Tunneldielektrikums wird nachfolgend noch erläutert werden.The dielectric 4 , separates the drift control zone 3 preferably completely from the drift zone 2 forms between the drift control zone 3 and the drift zone 2 So a completely closed area. In particular, it is possible to form the dielectric in sections as a so-called tunnel dielectric, in particular as tunnel oxide, as shown in FIG 1 for one of the drift control zones 3 is shown in which the dielectric above the drift control zone 3 as a tunnel dielectric 4 ' is trained. The function of this tunnel dielectric will be explained below.

Die Driftsteuerzone 3 weist in vertikaler Richtung v vorzugsweise denselben Dotierungsverlauf auf, wie der sich in verti kaler Richtung v über denselben Bereich wie die Driftsteuerzone 3 erstreckende Abschnitt der Driftzone 2.The drift control zone 3 has in the vertical direction v preferably the same doping course, as in verti cal direction v over the same area as the drift control zone 3 extending section of the drift zone 2 ,

In dem Beispiel gemäß 1 sind die Driftsteuerzonen an das Raster des im Bereich der Vorderseite angeordneten Zellenfeldes angepasst, wobei die Driftsteuerzonen 3 in lateraler Richtung des Halbleiterkörpers 1 jeweils zwischen zwei benachbarten Body-Zonen 8 angeordnet sind. Eine solche Anpassung an das Raster des Zellenfeldes ist allerdings nicht erforderlich. So kann insbesondere ein anderes Raster für die Driftsteuerzonen 3 als für das Zellenfeld gewählt werden, insbesondere können die Driftsteuerzonen 3 auch unter den Body-Zonen 8 angeordnet sein.In the example according to 1 the drift control zones are adapted to the grid of the cell array arranged in the area of the front, wherein the drift control zones 3 in the lateral direction of the semiconductor body 1 each between two adjacent body zones 8th are arranged. However, such an adaptation to the grid of the cell array is not required. In particular, another grid for the drift control zones 3 can be chosen as for the cell array, in particular, the drift control zones 3 also under the body zones 8th be arranged.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines als MOSFET ausgebildeten erfindungsgemäßen Bauelements zeigt 2. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel gemäß 1 dadurch, dass sich die Driftsteuerzonen 3 bis an die Vorderseite des Halbleiterkörpers 1 erstrecken, wobei die Driftsteuerzonen 3 im Bereich der Vorderseite ebenfalls von der Dielektrikumsschicht 4 bzw. dem Tunneldielektrikum 4' bedeckt sind.A further exemplary embodiment of a component according to the invention designed as a MOSFET is shown 2 , This embodiment differs from the embodiment according to 1 in that the drift control zones 3 to the front of the semiconductor body 1 extend, wherein the drift control zones 3 in the area of the front also of the dielectric layer 4 or the tunnel dielectric 4 ' are covered.

Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel wurde auf die Dielektrikumsschicht 4 an der Vorderseite verzichtet, was dann möglich ist, wenn die Vorderseite des Halbleiterkörpers 1 im Bereich der Driftsteuerzone vorzugsweise von dem die Gate-Elektroden umgebenden Dielektrikum bedeckt ist. Die Driftsteuerzone 3 sind dadurch im Bereich der Vorderseite des Halbleiterkörpers 1 (Source-seitig) gegenüber den Gate-Elektroden 15 und der Source-Elektrode 13 elektrisch isoliert.At the in 3 The embodiment shown was applied to the dielectric layer 4 omitted at the front, which is possible when the front of the semiconductor body 1 in the area of the drift control zone, it is preferably covered by the dielectric surrounding the gate electrodes. The drift control zone 3 are thereby in the region of the front side of the semiconductor body 1 (Source side) opposite the gate electrodes 15 and the source electrode 13 electrically isolated.

Alternativ besteht bei den Bauelementen der 2 und 3, bei denen die Driftsteuerzonen 3 bis an die Vorderseite des Halbleiterkörpers reichen, auch die Möglichkeit, die Driftsteuerzone 3 über eine komplementär zu der Driftsteuerzone 3 dotierte Anschlusszone 35 und ein Tunneldielektrikum 4' an die Source-Elektrode 13 anzuschließen, wie dies für die Driftsteuerzone 3 gezeigt ist, die in 2 ganz rechts dargestellt ist.Alternatively, the components of the 2 and 3 in which the drift control zones 3 extend to the front of the semiconductor body, also the possibility of the drift control zone 3 via a complementary to the drift control zone 3 doped connection zone 35 and a tunnel dielectric 4 ' to the source electrode 13 connect like this for the drift control zone 3 is shown in the 2 shown on the far right.

Bezugnehmend auf 4 können in der Driftzone 2 des MOSFET Kompensationszonen 7 vorgesehen sein, die denselben Leitungstyp aufweisen wie die Body-Zonen 8, die jedoch schwächer als diese dotiert sind. Vorzugsweise kontaktieren die Kompensationszonen 7 jeweils eine der Body-Zonen 8.Referring to 4 can in the drift zone 2 of the MOSFET compensation zones 7 be provided, which have the same conductivity type as the body zones 8th , but they are weaker than these are doped. Preferably, the compensation zones contact 7 each one of the body zones 8th ,

Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 4 sind in der Driftzone 2 zwischen benachbarten Body- und Kompensationszonen 8, 7 höher als andere Bereiche der Driftzone 2 dotierte Zwischenzonen 21 angeordnet, deren Dotierung komplementär zu den Kompensationszonen 7 ist.According to the embodiment of 4 are in the drift zone 2 between adjacent body and compensation zones 8th . 7 higher than other areas of the drift zone 2 doped intermediate zones 21 arranged, whose doping complementary to the compensation zones 7 is.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 sind die Driftsteuerzonen 3 in lateraler Richtung zwischen den Zwischenzonen 21 und der Drain-Elektrode 11 angeordnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel enden die in dem Halbleiterkörper von dem Dielektrikum 4 umgebenen Driftsteuerzonen 3 in vertikaler Richtung beabstandet zu den Zwischenzonen 21.In the embodiment according to 4 are the drift control zones 3 in the lateral direction between the intermediate zones 21 and the drain electrode 11 arranged. In this embodiment, they terminate in the semiconductor body from the dielectric 4 surrounded drift control zones 3 spaced in the vertical direction to the intermediate zones 21 ,

Bezugnehmend auf 5 können die Driftsteuerzonen 3 mit dem sie umgebenden Dielektrikum 4 auch bis an die Zwischenzonen 21 heranreichen oder sich bis in die Zwischenzonen 21 hinein erstrecken. Die Driftsteuerzonen 3 können sich dabei auch bis an die Vorderseite des Halbleiterkörpers erstrecken (nicht dargestellt).Referring to 5 can the drift control zones 3 with the surrounding dielectric 4 even to the intermediate zones 21 reach or reach the intermediate zones 21 extend into it. The drift control zones 3 can also extend to the front of the semiconductor body (not shown).

Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines MOSFETs mit Driftsteuerzonen 3 zeigt 6. Hierbei sind mehrere Driftsteuerzonen 3, die an die Drain-Zone gekoppelt sind in lateraler Richtung ungleichmäßig im Halbleiterkörper 1 angeordnet. Dabei ist der Abstand benachbarter Driftsteuerzonen 3 im Be reich der Kompensationszonen 7 geringer gewählt als in anderen Bereichen.Another embodiment of a MOSFET with drift control zones 3 shows 6 , Here are several drift control zones 3 , which are coupled to the drain region in the lateral direction unevenly in the semiconductor body 1 arranged. Here is the distance between adjacent drift control zones 3 in the area of the compensation zones 7 lower than in other areas.

Bezugnehmend auf 7 können die Driftsteuerzonen 3 in der lateralen Richtung des Halbleiterkörpers 1 äquidistant zueinander beabstandet sein.Referring to 7 can the drift control zones 3 in the lateral direction of the semiconductor body 1 be equidistant from each other.

Die Ausführungsbeispiele gemäß der 1 bis 7 zeigen planare MOSFETs. Das Konzept der vorliegenden Erfindung, eine Driftsteuerzone 3 vorzusehen, die aus einem Halbleitermaterial besteht, die durch ein Dielektrikum 4 gegenüber einer Driftzone 2 isoliert ist und deren auf die Fläche des Dielektrikums 4 bezogene Netto-Dotierstoffladung kleiner ist als die Durchbruchsladung, kann selbstverständlich auch auf Trench-MOSFETs mit einer vertikalen in einem Graben angeordneten Gate-Elektrode angewendet werden.The embodiments according to the 1 to 7 show planar MOSFETs. The concept of the present invention, a drift control zone 3 to be provided, which consists of a semiconductor material passing through a dielectric 4 opposite a drift zone 2 is isolated and their on the surface of the dielectric 4 Of course, if the net dopant charge is smaller than the breakdown charge, it can of course also be applied to trench MOSFETs with a vertical trench-mounted gate electrode.

8 zeigt einen solchen Trench-MOSFET mit mehreren Driftsteuerzonen 3. Bei diesem Bauelement sind ausgehend von der Source-Elektrode 13 hin zur Drain-Elektrode 11 die Source-Zone 9, die komplementär zu der Source-Zone dotierte Body-Zone 8, die Driftzone 2 und die stark n-dotierte Anschlusszone 5, die die Drain-Zone 5 unmittelbar aufeinanderfolgend angeordnet. 8th shows such a trench MOSFET with multiple drift control zones 3 , In this device are starting from the source electrode 13 towards the drain electrode 11 the source zone 9 that is complementary to the source zone doped body zone 8th , the drift zone 2 and the heavily n-doped junction zone 5 that the drain zone 5 arranged immediately following one another.

Der Trench-MOSFET weist elektrisch leitfähige Gate-Elektroden 15 auf, die beispielsweise aus einem Metall oder einem hochdotierten polykristallinen Halbleitermaterial, z.B. Polysilizium, bestehen, die mittels einer Gate-Isolierung 16, beispielsweise aus einem Halbleiteroxid, gegenüber den anderen Bereichen des Halbleiterkörpers 1 sowie gegenüber der Source-Elektrode 13 elektrisch isoliert sind.The trench MOSFET has electrically conductive gate electrodes 15 on, for example, consist of a metal or a highly doped polycrystalline semiconductor material, such as polysilicon, which by means of a gate insulation 16 , For example, from a semiconductor oxide, with respect to the other areas of the semiconductor body 1 as well as towards the source electrode 13 are electrically isolated.

Die Gate-Elektrode 15 ist in Gräben angeordnet, die sich durch die Source-Zonen 9 und Body-Zonen 8 bis in die Driftzone erstrecken.The gate electrode 15 is arranged in trenches that extend through the source zones 9 and body zones 8th extend into the drift zone.

Vorzugsweise ist die Source-Elektrode 13 derart ausgestaltet, dass sie die Source-Zone 9 und die Body-Zone 8 kurzschließt, um dadurch in bekannter Weise einen durch die Source-Zone 8, die Body-Zone 9 und die Driftzone 2 gebildeten parasitären Bipolartransistor zu eliminieren. In dem Beispiel weist die Source-Elektrode 13 hierzu einen Elektrodenabschnitt 13' auf, der in vertikaler Richtung durch die Source-Zone 9 bis in die Body-Zone 8 erstreckt, wie dies für die Transistorzellen im rechten Teil der 8 dargestellt ist.Preferably, the source electrode 13 designed to be the source zone 9 and the body zone 8th shorted to thereby in a known manner one through the source zone 8th , the body zone 9 and the drift zone 2 To eliminate parasitic bipolar transistor formed. In the example, the source electrode 13 For this purpose, an electrode section 13 ' on, in the vertical direction through the source zone 9 into the body zone 8th extends as for the transistor cells in the right part of the 8th is shown.

Die Driftsteuerzone 3 ist wie bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen mittels einer stark n-dotierten ersten Verbindungszone 31 an die Drain-Elektrode 11 und damit an die Drain-Zone 5 angeschlossen.The drift control zone 3 is like in the previous embodiments by means of a heavily n-doped first connection zone 31 to the drain electrode 11 and thus to the drain zone 5 connected.

Die Driftsteuerzonen 3 sind hierbei jeweils unmittelbar unterhalb der Gräben mit den Gate-Elektroden 15 angeordnet und durch das Dielektrikum 4 gegenüber der Driftzone 2 isoliert. Die Driftsteuerzonen 3 mit dem Dielektrikum 4 erstrecken sich hierbei bis an die Gräben mit den Gate-Elektroden. Bezugnehmend auf 9 können die Driftsteuerzonen 3 mit dem Dielektrikum 4 allerdings auch beabstandet zu den Gräben mit den Gate-Elektroden 15 enden.The drift control zones 3 are each immediately below the trenches with the gate electrodes 15 arranged and through the dielectric 4 opposite the drift zone 2 isolated. The drift control zones 3 with the dielectric 4 extend up to the trenches with the gate electrodes. Referring to 9 can the drift control zones 3 with the dielectric 4 however, also spaced from the trenches with the gate electrodes 15 end up.

Während bei den Ausführungsbeispielen gemäß der 8 und 9 die Driftsteuerzonen 3 jeweils zwischen einer Gate-Elektrode 15 und der Drain-Elektrode 11 angeordnet sind, können alternativ oder zusätzlich weitere Driftsteuerzonen vorgesehen sein, die in lateraler Richtung zwischen benachbarten Gate-Elektroden 15 angeordnet sind.While in the embodiments according to the 8th and 9 the drift control zones 3 each between a gate electrode 15 and the drain electrode 11 are arranged, alternatively or additionally, further drift control zones may be provided, which in the lateral direction between adjacent gate electrodes 15 are arranged.

Im letztgenannten Fall kann sich das Dielektrikum 4 von der Drain-seitigen Oberfläche des Halbleiterkörpers 1 bis zu dessen Source-seitiger Oberfläche, vorzugsweise durchgehend, erstrecken. Ein Ausführungsbeispiel hierfür zeigt 10. Abweichend von den bisherigen Ausführungsformen schließen sich Source-seitig an die Driftsteuerzone 3 aufeinanderfol gend noch eine schwach p-dotierte dritte Verbindungszone 33 sowie eine stark p-dotierte vierte Verbindungszone 34 an. Die vierte Verbindungszone 34 kontaktiert die Source-Elektrode 13 oder ist mit dieser zumindest elektrisch leitend verbunden.In the latter case, the dielectric can 4 from the drain-side surface of the semiconductor body 1 extend to its source-side surface, preferably continuously. An embodiment of this shows 10 , Deviating from the previous embodiments, the source side close to the drift control zone 3 successively still a weakly p-doped third connection zone 33 and a heavily p-doped fourth junction zone 34 at. The fourth connection zone 34 contacts the source electrode 13 or is connected to this at least electrically conductive.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erstrecken sich die Driftsteuerzonen 3 in der vertikalen Richtung v über denselben Bereich wie die Driftzone 2. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die dritte Verbindungszone 33 in der vertikalen Richtung v über denselben Bereich wie die Body-Zone 8.According to a preferred embodiment of the invention, the drift control zones extend 3 in the vertical direction v over the same area as the drift zone 2 , According to a further preferred embodiment, the third connection zone extends 33 in the vertical direction v over the same area as the body zone 8th ,

Die Driftsteuerzone 3 ist wie bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen mittels einer stark n-dotierten ersten Verbindungszone 31 an die Drain-Elektrode 11 und damit an die Drain-Zone 5 angeschlossen. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass die verschiedenen, anhand von 1 erläuterten Möglichkeiten, die Driftsteuerzone 3 elektrisch an die Drain-Zone 5 anzuschließen auch auf das Bauelement gemäß 10, auf die Bauelemente der zuvor erläuterten 2 bis 9 sowie auf das nachfolgend noch erläuterte Bauelement gemäß 11 anwendbar sind.The drift control zone 3 is like in the previous embodiments by means of a heavily n-doped first connection zone 31 to the drain electrode 11 and thus to the drain zone 5 connected. In this context, it should be noted that the various, based on 1 explained options, the drift control zone 3 electrically to the drain zone 5 also connect to the device according to 10 , to the components of the previously explained 2 to 9 and to the below-explained device according to 11 are applicable.

Vorzugsweise ist benachbart zu dem Dielektrikum 4 in der Body-Zone 9 und abschnittsweise in der Source-Zone 8 eine stark p-dotierte Halbleiterzone 17 angeordnet, wie dies für eine der Transistorzellen im rechten Teil der 10 dargestellt ist. Diese Zone 17, die nachfolgend als Bypass-Zone bezeichnet wird, bildet einen sehr niederohmigen Bypass für Löcher zur Source-Zone 9 und beugt damit einem frühen Latchen der Zelle insbesondere in den Betriebsfällen Avalanche und Kommutierung des Leistungshalbleiterbauelements vor. Diese Zone 17 verhindert außerdem, dass ein durch die Driftsteuerzone 3 steuerbarer Kanal zwischen der Source-Zone 9 und der Driftzone 2 vorhanden ist.Preferably, it is adjacent to the dielectric 4 in the body zone 9 and sections in the source zone 8th a heavily p-doped semiconductor zone 17 arranged as for one of the transistor cells in the right part of the 10 is shown. This zone 17 , hereinafter referred to as the bypass zone, forms a very low-resistance bypass for holes to the source zone 9 and thus prevents an early latency of the cell, in particular in the operating cases avalanche and commutation of the power semiconductor component. This zone 17 also prevents one from passing through the drift control zone 3 controllable channel between the source zone 9 and the drift zone 2 is available.

11 zeigt eine Möglichkeit, die Empfindlichkeit des Halbleiterkörpers 1 gegenüber mechanischen Spannungen zu reduzieren, die durch Herstellen der Driftsteuerzonen 3 mit dem sie umgebenden Dielektrikum 4 entstehen können. Hierzu ist das Dielektrikum 4 aus dielektrischen Teilschichten 4a, 4b gebildet, zwischen denen sich ein Zwischenraum 4c befindet, der mit einem komprimierbaren Medium wie einem Gas, beispielsweise Luft, gefüllt ist. 11 shows one way, the sensitivity of the semiconductor body 1 to reduce mechanical stresses caused by the drift control zones 3 with the surrounding dielectric 4 can arise. This is the dielectric 4 of dielectric sublayers 4a . 4b formed, between which there is a gap 4c which is filled with a compressible medium such as a gas, for example air.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können die Teilschichten 4a, 4b des Dielektrikums 4 Source-seitig aneinander anliegen oder bevorzugt einstückig miteinander ausgebildet sein. Weiterhin können zur Stabilisierung zwischen den Teilschichten 4a, 4b Stege vorgesehen sein, die bevorzugt aus demselben Material bestehen wie die Teilschichten 4a, 4b.According to a preferred embodiment of the invention, the partial layers 4a . 4b of the dielectric 4 On the source side abut each other or preferably be integrally formed with each other. Furthermore, for stabilization between the sublayers 4a . 4b Webs may be provided, which preferably consist of the same material as the sub-layers 4a . 4b ,

Die zuvor erläuterten Bauelemente werden leitend angesteuert durch Anlegen eines geeigneten Ansteuerpotentials an die Gate-Elektrode 15 und durch Anlegen einer positiven Spannung zwischen Drain-Zone 5 und Source-Zone 9 bzw. zwischen Drain-Elektrode 11 und Source-Elektrode 13. Das elektrische Potential der Driftsteuerzonen 3 folgt dabei dem elektrischen Potential der Drain-Zone 5, wobei das Potential der Driftsteuerzone 3 um den Wert der Durchlassspannung eines pn-Übergangs geringer sein kann als das Potential des Drain-Zone 5, wenn die Driftsteuerzone 3 über einen pn-Übergang (32, 31 in 1) an die Drain-Zone 5 angeschlossen ist. Bedingt durch einen unvermeidlich vorhandenen elektrischen Widerstand der Driftzone 2 nimmt das elektrische Potential in der Driftzone 2 in Richtung der Body-Zone 8 ab. Die Driftsteuerzone 3 liegt dadurch auf einem höheren Potential als die Driftzone 2, wobei diese Potentialdifferenz mit zunehmendem Abstand von der Drain-Zone 5 in Richtung der Body-Zone 8 zunimmt. Diese Potentialdifferenz bewirkt, dass in der Driftzone 2 benachbart zu dem Dielektrikum eine Akkumulationszone entsteht, in der Ladungsträger, im vorliegenden Fall Elektronen, akkumuliert werden. Diese Akkumulationszone bewirkt eine Reduktion des Einschaltwiderstandes des Bauelements im Vergleich zu herkömmlichen Bauelementen.The previously described components are driven in a conductive manner by applying a suitable drive potential to the gate electrode 15 and by applying a positive voltage between the drain zone 5 and source zone 9 or between the drain electrode 11 and source electrode 13 , The electrical potential of the drift control zones 3 follows the electrical potential of the drain zone 5 where the potential of the drift control zone 3 around the value of the forward voltage of a pn junction may be less than the potential of the drain zone 5 if the drift control zone 3 via a pn junction ( 32 . 31 in 1 ) to the drain zone 5 connected. Due to an inevitable existing electrical resistance of the drift zone 2 takes the electrical potential in the drift zone 2 towards the body zone 8th from. The drift control zone 3 is thus at a higher potential than the drift zone 2 , wherein this potential difference with increasing distance from the drain zone 5 towards the body zone 8th increases. This potential difference causes in the drift zone 2 adjacent to the dielectric, an accumulation zone is formed in which charge carriers, in the present case electrons, are accumulated. This accumulation zone causes a reduction of the on-resistance of the device compared to conventional devices.

Die Bauelemente sperren, wenn kein geeignetes Ansteuerpotential an der Gate-Elektrode 15 anliegt und wenn eine positive Drain-Source-Spannung anliegt. Der pn-Übergang zwischen der Driftzone 2 und der Body-Zone 8 ist dadurch in Sperrrichtung gepolt, so dass sich in der Driftzone 2 ausgehend von diesem pn-Übergang in Richtung der Drain-Zone eine Raumladungszone ausbildet. Die anliegende Sperrspannung wird dabei in der Driftzone 2 abgebaut, d.h. die über der Driftzone 2 anliegende Spannung entspricht der anliegenden Sperrspannung.The devices block, if no suitable drive potential at the gate electrode 15 is present and when a positive drain-source voltage is applied. The pn junction between the drift zone 2 and the body zone 8th is thereby poled in the reverse direction, so that in the drift zone 2 starting from this pn junction in the direction of the drain zone forms a space charge zone. The applied blocking voltage is in the drift zone 2 degraded, ie the above the drift zone 2 applied voltage corresponds to the applied reverse voltage.

In der Driftsteuerzone 3 baut sich im Sperrfall in vertikaler Richtung ebenfalls eine Raumladungszone aus, die daraus resultiert, dass der Spannungsabfall an dem Dielektrikum 4 bedingt durch die geringe Dotierung der Driftsteuerzone 3 auf einen oberen Maximalwert begrenzt ist. Das Dielektrikum 4 bildet zusammen mit der Driftsteuerzone 3 und Driftzone 4 eine Kapazität, für deren Kapazitätsbelag C' gilt: C' = ε0εr/dAkku (1)ε0 bezeichnet dabei die Dielektrikumskonstante für das Vakuum und εr bezeichnet die relative Dielektrikumskonstante des verwendeten Dielektrikums, die für Siliziumdioxid (SiO2) etwa 4 beträgt.In the drift control zone 3 In the case of blocking in the vertical direction, a space charge zone is also built up, resulting from the voltage drop at the dielectric 4 due to the low doping of the drift control zone 3 is limited to an upper maximum value. The dielectric 4 forms together with the drift control zone 3 and drift zone 4 a capacity for whose capacity coverage 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 dioxide (SiO 2 ).

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

Die durch diese Kapazität speicherbare Ladung ist durch die Netto-Dotierstoffladung der Driftsteuerzone 3 begrenzt. Unter der Annahme, dass die auf die Fläche des Dielektrikums bezogene Netto-Dotierstoffladung der Driftsteuerzone 3 kleiner ist als die Durchbruchsladung QBr gilt für die über dem Dielektrikum 4 anliegende Spannung U:

Figure 00230001
The charge storable by this capacitance is through the net dopant charge of the drift control zone 3 limited. Assuming that the net dopant charge related to the area of the dielectric is the drift control zone 3 smaller than the breakdown charge Q Br applies to those above the dielectric 4 applied voltage U:
Figure 00230001

Die maximale anliegende Spannung über dem Akkumulationsdielektrikum 4 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 100 nm Dicke ergibt sich eine maximale Spannungsbelastung U von 6,8 V, die deutlich unter der zulässigen Dauerbelastung eines solchen Oxids von etwa 20 V liegt. Die Durchbruchsladung liegt dabei etwa bei 1,2·1012/cm2.The maximum applied voltage across the accumulation dielectric 4 Thus, with the thickness d of the battery, it increases linearly and thus, to a first approximation, about as strongly as its dielectric strength. For SiO 2 with an ε r of about 4 and 100 nm thickness results in a maximum stress U of 6.8 V, which is well below the allowable continuous load of such an oxide of about 20 volts. The breakdown charge is approximately 1.2 × 10 12 / cm 2 .

Im Sperrfall baut sich in der Driftsteuerzone 3 damit eine Raumladungszone auf, deren Potentialverlauf sich von dem Potentialverlauf der Driftzone 2 maximal um den Wert der über dem Dielektrikum 4 anliegenden, durch die niedrige Dotierung der Driftsteuerzone begrenzten Spannung unterscheiden kann. Die Spannung über dem Oxid ist dabei stets geringer als dessen Durchbruchsspannung.In the lock case, builds in the drift control zone 3 thus a space charge zone whose potential curve is different from the potential course of the drift zone 2 maximum by the value of the above the dielectric 4 adjacent, by the low doping of the drift control zone limited voltage can distinguish. The voltage across the oxide is always lower than its breakdown voltage.

Bei den zuvor anhand der 1 bis 9 und 11 erläuterten Bauelementen, sind die Driftsteuerzonen 3 ausschließlich an die Drain-Zone 5 angeschlossen. Bei gesperrtem Bauelement können in den Driftsteuerzonen 3 bedingt durch eine thermische Generation von Elektronen-Loch-Paaren Löcher akkumuliert werden, die nicht abfließen können. Über der Zeit kann diese Ladungsmenge so weit ansteigen, dass die maximal zulässige Feldstärke des Dielektrikums erreicht wird und das Dielektri kum 4 durchbricht. Dies kann bezugnehmend auf 1 dadurch vermieden werden, dass die Dielektrikumsschicht 4 abschnittsweise als Tunneldielektrikum 4' ausgebildet ist, welches einen Abfluss der akkumulierten Ladungsträger in die Driftzone 2 ermöglicht, sobald die Durchbruchfeldstärke des Tunneldielektrikums 4' erreicht ist noch bevor die Durchbruchfeldstärke des übrigen Dielektrikums erreicht 4 ist.In the previously using the 1 to 9 and 11 explained components are the drift control zones 3 exclusively to the drain zone 5 connected. When the component is locked, drift control zones can be used 3 due to a thermal generation of electron-hole pairs, holes are accumulated that can not flow away. Over time, this amount of charge can increase so much that the maximum permissible field strength of the dielectric is reached and the kum Dielektri 4 breaks through. This can be referred to 1 thereby avoiding that the dielectric layer 4 in sections as a tunnel dielectric 4 ' is formed, which is an outflow of the accumulated charge carriers in the drift zone 2 as soon as the breakdown field strength of the tunnel dielectric 4 ' is reached even before the breakdown field strength of the remaining dielectric reached 4 is.

Als Tunneldielektrika 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 Tunnelfeldstärken liegen im Bereich von 1 ... 2 V/nm. Für ein Tunneloxid 4' mit einer Dicke von 13 nm ergeben sich dadurch maximale Spannungen von 13 ... 26 V, die oberhalb der während des normalen Sperrbetriebs an dem Dielektrikum 4 anliegenden Spannung liegt und die von einem Dielektrikum 4 aus Siliziumoxid mit einer Dicke von beispielsweise 100 nm problemlos ausgehalten wird.Suitable tunnel dielectrics are, for example, layers of silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (Si 3 N 4 ) or else multilayer layers of silicon oxide and silicon nitride. Also possible are mixed dielectrics made of silicon, oxygen and nitrogen. Typical tunnel field strengths are in the range of 1 ... 2 V / nm. For a tunnel oxide 4 ' With a thickness of 13 nm, this results in maximum voltages of 13 ... 26 V, which are higher than during normal blocking operation on the dielectric 4 applied voltage and that of a dielectric 4 made of silicon oxide with a thickness of for example 100 nm is easily withstood.

Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Tunneldielektrikum am oberen Ende der Driftsteuerzone 3 angeordnet. Besonders vorteilhaft ist, dass die akkumulierten Löcher das Einschalten des Bauelements unterstützen, weil sie so lange die Erzeugung einer Akkumulationszone in der Driftzone 2 unterstützen, bis die Differenz zwischen dem Potential der Driftzone 2 und der Drain-Zone 5 unter den Wert der Tunnelspannung abgesunken ist. Danach fließen überzählige Löcher aus der Driftsteuerzone 3 in Richtung der Drain-Zone 5 bzw. Drain-Elektrode 11 ab.At the in 1 In the embodiment shown, the tunnel dielectric is at the upper end of the drift control zone 3 arranged. It is particularly advantageous that the accumulated holes support the switching on of the component, because they so long the generation of an accumulation zone in the drift zone 2 support until the difference between the potential of the drift zone 2 and the drain zone 5 has fallen below the value of the tunneling voltage. Thereafter, excess holes flow out of the drift control zone 3 in the direction of the drain zone 5 or drain electrode 11 from.

Das Tunneldielektrikum 4' in 2, das zwischen der Driftsteuerzone 3 und der Source-Elektrode 13 angeordnet ist, dient ebenfalls dazu, einen durch thermische Ladungsträgergeneration erzeugten Leckstrom abzuführen. Der pn-Übergang nimmt eine zwischen der Driftsteuerzone 3 und der Source-Elektrode anliegende Sperrspannung auf. Das Tunneldielektri kum könnte sich in nicht näher dargestellter Weise auch an die Source-Zone 9 anschließen.The tunnel dielectric 4 ' in 2 that between the drift control zone 3 and the source electrode 13 is also used to dissipate a leakage current generated by thermal charge generation. The pn junction takes one between the drift control zone 3 and the source electrode applied reverse voltage. The tunnel dielectric could also be connected to the source zone in a manner not shown 9 connect.

12 zeigt ausschnittsweise ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bauelements, das als Trench-MOSFET ausgebildet ist. Das Bauelement weist eine Bauelementstruktur eines herkömmlichen vertikalen Trench-MOSFETs 20 mit einer Source-Zone 9, einer Body-Zone 8, einer Driftzone 2 und einer Drain-Zone 5 sowie einer in einem Graben angeordneten Gate-Elektrode 15 auf. Die Source-Zone 9 ist dabei durch eine Source-Elektrode 13 kontaktiert und die Drain-Zone 5 ist durch eine Drain-Elektrode 11 kontaktiert. 12 shows a detail of another embodiment of a device according to the invention, which is designed as a trench MOSFET. The device has a device structure of a conventional vertical trench MOSFET 20 with a source zone 9 , a body zone 8th , a drift zone 2 and a drain zone 5 and a gate electrode arranged in a trench 15 on. The source zone 9 is by a source electrode 13 contacted and the drain zone 5 is through a drain electrode 11 contacted.

Die p-dotierte Body-Zone 8 wird dabei über die stark p-dotierte Bypass-Zone 17 an die Source-Elektrode 13 angeschlossen, die einen sehr niederohmigen Bypass für Löcher zur Source-Zone 9 bildet und damit einem frühen Latchen der Zelle insbesondere in den Betriebsfällen Avalanche und Kommutierung des Leistungshalbleiterbauelements vorbeugt. Diese Zone 17 verhindert außerdem, dass ein durch die Driftsteuerzone 3 steuerbarer Kanal zwischen der Source-Zone 9 und der Driftzone 2 vorhanden ist.The p-doped body zone 8th This is done via the heavily p-doped bypass zone 17 to the source electrode 13 connected, which has a very low-impedance bypass for holes to the source zone 9 forms and thus prevents an early latency of the cell, especially in the operating cases avalanche and commutation of the power semiconductor device. This zone 17 also prevents one from passing through the drift control zone 3 controllable channel between the source zone 9 and the drift zone 2 is available.

Benachbart zu der Driftzone 2 ist eine Driftsteuerzone 3 angeordnet, die mittels einer stark n-dotierten ersten Verbindungszone 31 an die rückseitige Drain-Elektrode 11 angeschlossen ist. Die Driftsteuerzone 3 erstreckt sich bei diesem Bauelement in vertikaler Richtung annähernd bis an die Vorderseite des Halbleiterkörpers 1 und ist damit abschnittsweise auch benachbart zu der Body-Zone 8 angeordnet. In Richtung der Vorderseite schließt sich an die Driftsteuerzone 3 eine stark n-dotierte dritte Verbindungszone 33, die eine auf dem Halbleiterkörper 1 angeordnete vierte Elektrode 19 kontaktiert. Die vierte Elektrode 19 ist von der Source-Elektrode 13 beabstandet und gegenüber dieser elektrisch isoliert.Adjacent to the drift zone 2 is a drift control zone 3 arranged by means of a heavily n-doped first connection zone 31 to the back drain electrode 11 connected. The drift control zone 3 extends in this component in the vertical direction approximately to the front of the semiconductor body 1 and thus is partially adjacent to the body zone 8th arranged. Towards the front, the drift control zone closes 3 a heavily n-doped third junction zone 33 , one on the semiconductor body 1 arranged fourth electrode 19 contacted. The fourth electrode 19 is from the source electrode 13 spaced and electrically isolated from this.

Die Driftsteuerzone 3 bildet zusammen mit der ersten Verbindungszone 31 und der dritten Verbindungszone 33 einen Sperrschicht-Feldeffekttransistor (JFET), dessen Gate die Body-Zone 8 bzw. Bypass-Zone 17 darstellt. Dieser Sperrschicht-Feldeffekttransistor 31, 3, 33 kann durch ein ausreichend hohes negatives Potenzial der Body-Zone 8 abgeschaltet werden. Bei konventionellen n-Kanal JFETs befindet sich zwischen dem p-dotierten Gate und dem n-dotierten Kanalgebiet kein Dielektrikum. Das hier vorliegende Dielektrikum 4 behindert die Abschnürwirkung aber nicht.The drift control zone 3 forms together with the first connection zone 31 and the third connection zone 33 a junction field effect transistor (JFET) whose gate is the body zone 8th or bypass zone 17 represents. This junction field effect transistor 31 . 3 . 33 can be due to a sufficiently high negative potential of the body zone 8th be switched off. In conventional n-channel JFETs, there is no dielectric between the p-doped gate and the n-doped channel region. The present dielectric 4 but does not hamper the constriction effect.

Die Dotierstoffkonzentration in der Driftsteuerzone 3 kann sehr niedrig sein und beispielsweise etwa 1014 cm–3 betragen. Ein Abschnüren des Sperrschicht-Feldeffekttransistors 31, 3, 33 erfolgt dadurch bereits bei einer Spannungsdifferenz von wenigen Volt zwischen der Body-Zone 8 und der Driftsteuerzone 3.The dopant concentration in the drift control zone 3 may be very low, for example, about 10 14 cm -3 . A pinch off of the junction field effect transistor 31 . 3 . 33 This is already done at a voltage difference of a few volts between the body zone 8th and the drift control zone 3 ,

An den MOSFET ist eine erste Diode 41 mit einer Anode 41a und einer Kathode 41b angeschlossen, wobei die Anode 41a über die Source-Elektrode 13 mit der Source-Zone 9, die Kathode 41b über die vierte Elektrode 19 an den Sperrschicht-Feldeffekttransistor 31, 3, 33 angeschlossen ist.At the MOSFET is a first diode 41 with an anode 41a and a cathode 41b connected, the anode 41a via the source electrode 13 with the source zone 9 , the cathode 41b over the fourth electrode 19 to the junction field effect transistor 31 . 3 . 33 connected.

Da der Sperrschicht-Feldeffekttransistor 31, 3, 33 im Sperrzustand des MOSFETs abgeschaltet ist und aus ihm kein Strom fließen kann, ist es unerheblich, wenn die erste Diode 41 einen hohen Leckstrom aufweist.As the junction field effect transistor 31 . 3 . 33 is switched off in the off state of the MOSFET and no current can flow from it, it is irrelevant if the first diode 41 has a high leakage current.

Anstatt die erste Diode 41 als externes Bauelement vorzusehen, kann sie in vorteilhafter Weise als Diode auch monolithisch bzw. als Polysiliziumdiode in dem Halbleiterkörper integriert werden. Darüber hinaus kann anstelle der ersten Diode 41 auch ein hochohmiger Widerstand oder ein Transistor eingesetzt werden.Instead of the first diode 41 Provide as an external device, it can be integrated in an advantageous manner as a diode also monolithic or as a polysilicon diode in the semiconductor body. In addition, instead of the first diode 41 also a high-impedance resistor or a transistor can be used.

Es sei darauf hingewiesen, dass 12 lediglich einen Abschnitt des gesamten Bauelements zeigt. Linkseitig schließt sich an diesen Abschnitt zunächst ein weiterer Abschnitt des Dielektrikums 4 gefolgt von einer weiteren Trench-MOSFET-Struktur (nicht dargestellt) an. Die dargestellte MOSFET-Struktur und die weitere MOSFET-Struktur sind zueinander spiegelsymmetrisch zu einer in der vertikalen Richtung v und senkrecht durch die Darstellungsebene verlaufenden Symmetrieebene ausgebildet.It should be noted that 12 shows only a portion of the entire device. On the left side, this section is followed by another section of the dielectric 4 followed by another trench MOSFET structure (not shown). The illustrated MOSFET structure and the further MOSFET structure are mirror-symmetrical to one another in the vertical direction v and perpendicularly extending through the plane of representation symmetry plane.

Die Funktionsweise des Bauelements wird nachfolgend erläutert:
Das Bauelement befindet sich in leitendem Zustand, wenn eine positive Betriebsspannung zwischen Drain-Elektrode 11 und Source-Elektrode 13 anliegt und wenn ein geeignetes Ansteuerpotential an der Gate-Elektrode 15 anliegt. Der Spannungsabfall zwischen Drain und Source ist bei leitend angesteuertem Bauelement geringer als die Sperrspannung der Diode 41, wodurch die Diode 41 sperrt und das Potential der Driftsteuerzone 3 in etwa dem Drain-Potential entspricht. Im Bereich der MOSFET-Struktur fällt diese Betriebsspannung über der Driftstrecke 2 ab, wodurch das Potential in der Driftstrecke mit zunehmendem Abstand zu der Drain-Zone 5 abnimmt und wodurch die Spannung zwischen der Driftsteuerzone 3 und der Driftzone 2 mit zunehmendem Abstand zu der Drain-Zone 5 gleichermaßen zunimmt. Das gegenüber dem Potential der Driftzone 2 positive Potential der Driftsteuerzone 3 sorgt in der Driftzone 2 entlang des Dielektrikums 4 für eine Akkumulation von Ladungsträgern, in dem Beispiel von Elektronen, was zu einer Verringerung des Einschaltwiderstandes des Bauelements führt.The operation of the device is explained below:
The device is in a conductive state when there is a positive operating voltage between the drain 11 and source electrode 13 is applied and if a suitable drive potential at the gate electrode 15 is applied. The voltage drop between the drain and source is lower than the blocking voltage of the diode when the component is driven in a conductive manner 41 , causing the diode 41 locks and the potential of the drift control zone 3 corresponds approximately to the drain potential. In the area of the MOSFET structure, this operating voltage drops above the drift path 2 decreasing the potential in the drift path with increasing distance to the drain zone 5 decreases and eliminates the tension between the drift control zone 3 and the drift zone 2 with increasing distance to the drain zone 5 increases equally. This opposite to the potential of the drift zone 2 positive potential of the drift control zone 3 provides in the drift zone 2 along the dielectric 4 for an accumulation of charge carriers, in the example of electrons, which leads to a reduction of the on-resistance of the device.

Sperrt das Bauelement indem die Gate-Elektrode geeignet angesteuert wird, so breitet sich in der Driftzone 2 ausgehend von dem pn-Übergang eine Raumladungszone aus und die Spannung über der Driftstrecke 2 steigt an. Das Potential der Driftsteuerzone folgt dabei bedingt durch die sperrende Diode 41 zunächst dem Potential der Drain-Zone 5 bzw. Drain-Elektrode. Mit ansteigendem Potential der Driftsteuerzone 3 wird der durch die Driftsteuerzone 3, das Dielektrikum 4 und die Body-Zone 4 gebildete Sperrschicht-FET zunehmend abgeschnürt bis er vollständig sperrt und das Potential in diesem Bereich benachbart zu der Body-Zone auf einem Wert festhält, der sich um den Wert der Sperrspannung des Sperrschicht-FET von dem Potential der Body-Zone 8 unterscheidet. Der im oberen Bereich der Driftsteuerzone gebildete Sperrschicht-FET schützt dabei die Diode 41 bei weiter ansteigendem Drain-Potential vor zu hohen Spannungen. Die Spannung für das vollständige Abschnüren des Sperrschicht-FET ist dabei so eingestellt, dass sie geringer ist als die Durchbruchspannung der Diode 41.Locks the device by the gate electrode is controlled appropriately, so spreads in the drift zone 2 starting from the pn junction, a space charge zone and the voltage across the drift path 2 rises. The potential of the drift control zone follows conditionally by the blocking diode 41 first the potential of the drain zone 5 or drain electrode. With increasing potential of the drift control zone 3 becomes the through the drift control zone 3 , the dielectric 4 and the body zone 4 is progressively shut off until it completely blocks and keeps the potential in this region adjacent to the body zone at a value that is about the value of the blocking voltage of the blocking FET from the potential of the body zone 8th different. The barrier FET formed in the upper region of the drift control zone protects the diode 41 with further increasing drain potential against too high voltages. The voltage for the complete pinch-off of the junction FET is set so that it is less than the breakdown voltage of the diode 41 ,

Bei weiter ansteigendem Drain-Potential nimmt der Spannungsabfall über der Driftsteuerzone im unteren Bereich, d.h. in dem Bereich zwischen der hochdotierten Anschlusszone 31 und der Body-Zone 8 entsprechend dem Spannungsabfall über der Driftzone 2 zu. Die maximale zwischen der Driftsteuerzone 3 und der Driftzone 2 anliegende Spannung wird dadurch begrenzt. Diese maximale Spannung liegt in etwa im Bereich der Abschaltspannung des Sperrschicht-FET und beträgt üblicherweise einige Volt, so dass das Dielektrikum 4 keiner hohen Spannungsbelastung unterliegt und entsprechend dünn dimensioniert werden kann. Ein dünnes Dielektrikum 4 ist wiederum vorteilhaft bezüglich der Akkumulation von Ladungsträgern in der Driftzone 2 bei leitend angesteuertem Bauelement, wobei das Akkumulationsverhalten um so besser ist je dünner das Dielektrikum 4 bei einer gegebenen Potentialdifferenz zwischen Driftsteuerzone 3 und der Driftzone 2 ist.As the drain potential increases, the voltage drop across the drift control zone decreases in the lower region, ie in the region between the heavily doped junction region 31 and the body zone 8th corresponding to the voltage drop across the drift zone 2 to. The maximum between the drift control zone 3 and the drift zone 2 applied voltage is thereby limited. This maximum voltage is approximately in the range of the turn-off voltage of the junction FET and is usually a few volts, so that the dielectric 4 is not subject to high voltage stress and can be dimensioned correspondingly thin. A thin dielectric 4 is again advantageous with respect to the accumulation of charge carriers in the drift zone 2 in the case of a conductively driven component, the accumulation behavior being the better the thinner the dielectric 4 at a given potential difference between drift control zone 3 and the drift zone 2 is.

Der Vorteil der Anordnung gemäß 12, besteht darin, dass über die Diode 41 ein Strompfad zwischen den Anschlusselektroden bzw. Drain- und Source-Elektroden 11, 13 des Bauelements vorhanden ist, über welchen thermisch in der Driftsteuerzone generierte Ladungsträger abfließen können, so dass es im Sperrfall nicht zu der zuvor erläuterten unerwünschten Ackumulation von Ladungsträgern in der Driftsteuerzone bzw. am Dielektrikum 4 kommt.The advantage of the arrangement according to 12 , is that about the diode 41 a current path between the terminal electrodes and drain and source electrodes 11 . 13 of the component is present, via which thermally generated in the drift control zone charge carriers can flow, so that it is not in the blocking case to the previously described undesirable accumulation of charge carriers in the drift control zone or on the dielectric 4 comes.

In den 13 und 14 sind die Elektronenverteilung eines herkömmlichen MOSFETs und des MOSFETs gemäß 12 in leitend angesteuertem Zustand bei jeweils einer Gate-Spannung von 10 V und jeweils einer Drain-Source-Spannung von ebenfalls 10 V gegenübergestellt. 13 zeigt die Elektronenverteilung des herkömmlichen MOSFETs, 14 die Elektronenverteilung des MOSFETs aus 12.In the 13 and 14 are the electron distribution of a conventional MOSFET and the MOSFET according to 12 in a conducting state, each with a gate voltage of 10 V and each with a drain-source voltage of also 10 V compared. 13 shows the electron distribution of the conventional MOSFET, 14 the electron distribution of the MOSFET 12 ,

Die in die Diagramme eingetragenen Werte geben für die jeweiligen Bereiche die Elektronenkonzentration in Elektronen pro cm3 an.The values entered in the diagrams indicate the electron concentration per cm 3 for the respective ranges.

Dabei ist bei dem erfindungsgemäßen Bauelement gemäß 14 zu erkennen, dass sich in dem an das Dielektrikum 4 angrenzenden Bereich der Driftzone 2 nahezu über deren gesamte Länge ein Gebiet mit erhöhter Elektronenkonzentration ausbildet, die wenigstens zwei Größenordnungen über der Elektronenkonzentration der Driftzone eines entsprechenden herkömmlichen Bauelements gemäß 13 liegt. Diese erhöhte Elektronenkonzentration ist bedingt durch das Potential der Driftsteuerzone, das benachbart zu den Bereichen der Driftzonen 2, in denen die Elektronenkonzentration erhöht ist, und das höher ist als das Potential in der Driftzone.It is according to the invention in accordance with 14 to recognize that in the on the dielectric 4 adjacent area of the drift zone 2 forms an area with increased electron concentration over almost their entire length, the at least two orders of magnitude above the electron concentration of the drift zone of a corresponding conventional device according to 13 lies. This increased electron concentration is due to the potential of the drift control zone adjacent to the areas of the drift zones 2 in which the electron concentration is increased, and which is higher than the potential in the drift zone.

15 zeigt eine Kennlinie 59, die den Verlauf des Drain-Source-Stromes IDS eines MOSFETs gemäß dem Stand der Technik im Vergleich zur entsprechenden Kennlinie 58 eines erfindungsgemäßen MOSFETs gemäß 12 in Abhängigkeit von der Drain-Source-Spannung UDS angibt. 15 shows a characteristic 59 showing the course of the drain-source current I DS of a MOSFET according to the prior art compared to the corresponding characteristic 58 a MOSFET according to the invention according to 12 as a function of the drain-source voltage U DS indicates.

Dabei ist zu erkennen, dass der Laststrom IDS des erfindungsgemäßen MOSFETs bei einer Drain-Source-Spannung von 4 V um einen Faktor 4, bei einer Drain-Source-Spannung von 10 V um einen Faktor 7 über dem Drain-Source-Strom IDS eines MOSFET gemäß dem Stand der Technik liegt, obgleich der für den Stromfluss zur Verfügung stehende Querschnitt bei dem erfindungsgemäßen MOSFET in Folge des für die Driftsteuerzone erforderlichen Raumbedarfs gegenüber der Querschnittsfläche eines MOSFETs gemäß dem Stand der Technik deutlich reduziert ist.It can be seen that the load current I DS of the MOSFET according to the invention at a drain-source voltage of 4 V by a factor of 4, at a drain-source voltage of 10 V by a factor of 7 above the drain-source current I. DS of a MOSFET according to the prior art, although the available for the current flow cross-section is significantly reduced in the MOSFET according to the invention due to the space required for the drift control space compared to the cross-sectional area of a MOSFET according to the prior art.

16 zeigt einen Trench-MOSFET, der sich von dem MOSFET gemäß 12 dadurch unterscheidet, dass die Driftsteuerzone 3 über eine schwach p-dotierte dritte Verbindungszone 33 sowie eine stark p-dotierte vierte Verbindungszone 34 mit der vierten Elektrode 19 elektrisch verbunden ist. Die zweistufige Ausgestaltung der p-dotierten Verbindungszone mit einer stärker dotierten Zone 34 und einer schwächer dotierten Zone 33 ist dabei optional. 16 shows a trench MOSFET, which differs from the MOSFET according to FIG 12 this distinguishes the drift control zone 3 via a weakly p-doped third connection zone 33 and a heavily p-doped fourth junction zone 34 with the fourth electrode 19 electrically connected. The two-stage embodiment of the p-doped junction zone with a more heavily doped zone 34 and a weaker doped zone 33 is optional.

Im leitenden Zustand funktioniert diese Bauelement entsprechend dem zuvor anhand von 12 erläuterten Bauelement, wobei bei dem Bauelement gemäß 16 bereits der zwischen der Driftsteuerzone 3 und den p-dotierten Zonen 33, 34 gebildete pn-Übergang dafür sorgt, dass das Potential der Driftsteuerzone über das Source-Potential, d.h. das Potential der Source-Elektrode 13, ansteigen kann.In the conductive state, this device works according to the previously with reference to 12 explained component, wherein in the device according to 16 already between the drift control zone 3 and the p-doped zones 33 . 34 formed pn junction ensures that the potential of the drift control zone on the source potential, ie the potential of the source electrode 13 , can rise.

Es sei im weiteren angenommen, dass sich der MOSFET im Sperrzustand befindet, bei dem eine Spannung von einigen 10 V oder gar einigen 100 V zwischen der Drain- und der Source-Elektrode 11, 13 bzw. über der Driftstrecke 2 der MOSFET-Struktur anliegt, und dass sich die Source-Elektrode 13 auf einem Bezugspotential, z.B. 0 V befindet. Das Potential an der vierten Elektrode 19 liegt dann maximal in etwa um den Wert der Durchbruchspannung der ersten Diode 41, beispielsweise +15 V, über diesem Bezugspotential. Der verbleibende Teil der Sperrspannung, also die Differenz zwischen dem Drain-Potential und diesem Potential an der vierten Elektrode wird im wesentlichen durch die niedrig dotierte Driftsteuerzone 3 aufgenom men, in der sich ausgehend von dem pn-Übergang zwischen der Driftsteuerzone und den p-dotierten Zonen 33, 34 eine Raumladungszone ausbildet.It is further assumed that the MOSFET is in the off state, at which a voltage of some 10 V or even a few 100 V between the drain and the source electrode 11 . 13 or over the drift path 2 the MOSFET structure is applied, and that the source electrode 13 is at a reference potential, eg 0V. The potential at the fourth electrode 19 is then at most about the value of the breakdown voltage of the first diode 41 , for example +15 V, above this reference potential. The remaining part of the blocking voltage, that is to say the difference between the drain potential and this potential at the fourth electrode, becomes essentially due to the low-doped drift control zone 3 taken in starting from the pn junction between the drift control zone and the p-doped zones 33 . 34 forms a space charge zone.

In den p-dotierten Halbleiterzone 33, 34 die benachbart zu der Body-Zone 8 bzw. der hoch dotierten Kurzschlusszone 17 oberhalb der Driftsteuerzone 3 angeordnet sind, werden bei sperrendem Bauelement, wenn das Potential dieser Zonen 33, 34 um den Wert der Durchbruchspannung der Diode 41 oberhalb des Potentials der Body-Zone 8 liegt, in den p-dotierten Zonen Löcher im Bereich des Dielektrikums 4 akkumuliert. Dieser Teil der Struktur entspricht bei sperrendem Bauelement einer auf die Durchbruchspannung der Diode aufgeladenen Kapazität, die nachfolgend als Speicherkapazität bezeichnet wird.In the p-doped semiconductor zone 33 . 34 which is adjacent to the body zone 8th or the highly doped short-circuit zone 17 above the drift control zone 3 are arranged with blocking component when the potential of these zones 33 . 34 by the value of the breakdown voltage of the diode 41 above the potential of the body zone 8th lies, in the p-doped zones holes in the region of the dielectric 4 accumulated. This part of the structure corresponds with a blocking component of a charged to the breakdown voltage of the diode capacitance, hereinafter referred to as storage capacity.

Beim Einschalten des MOSFETs sinkt der nahe der Body-Zone 8 angeordnete Bereich der Driftzone 2 schnell auf Potenziale unterhalb der Durchbruchspannung der ersten Diode 41 ab. Dadurch werden Löcher aus dem oberen, d.h. nahe der vierten Elektrode 19 gelegenen Bereich der Driftsteuerzone 3 abgezogen und in weiter unten, d.h. in Richtung der Drain-Elektrode 11, gelegene Bereiche verschoben. Dort bewirken die Löcher auf der gegenüberliegenden Seite des Dielektrikums 4, d.h. auf der der Driftsteuerzone 3 zugewandten Seite der Driftzone 2, eine Akkumulation von Elektronen. Die Ladung verschiebt sich also aus der Speicherkapazität in eine tiefer liegende "Akkumulationskapazität".When the MOSFET is turned on, it sinks near the body zone 8th arranged area of the drift zone 2 quickly to potentials below the breakdown voltage of the first diode 41 from. As a result, holes from the upper, ie near the fourth electrode 19 located area of the drift control zone 3 subtracted and in further down, ie in the direction of the drain electrode 11 , located areas moved. There, the holes on the opposite side of the dielectric cause 4 ie on the drift control zone 3 facing side of the drift zone 2 , an accumulation of electrons. The charge shifts from the storage capacity into a lower "accumulation capacity".

Die erste hoch n-dotierte Verbindungszone 31 verhindert in Verbindung mit der zweiten p-dotierten Verbindungszone 32, dass die Löcher aus der Driftsteuerzone 3 während des leitenden Zustands zum Draingebiet 5 bzw. zum Drainanschluss 11 abfließen können. Die Driftzone 2 kann als Steuerelektrode für einen Löcherkanal an der der Driftzone 2 zugewandten Seite der hoch n-dotierten Verbindungszone 31 betrachtet werden. Dieser Löcherkanal muss unbedingt verhindert werden, um die notwendige Löcherakkumulation in der Driftsteuerzone 3 auf recht zu erhalten. Um die Einsatzspannung des Kanals betragsmäßig zu erhöhen, ist vorzugsweise eine entsprechend hohe Donatorkonzentration in der hoch n-dotierten Verbindungszone 31 oder eine auf Höhe der Verbindungszone 31 lokale Erhöhung der Dicke des Dielektrikums 2 (nicht dargestellt) vorzusehen. Es genügt dabei, die Donatorkonzentration in der ersten Verbindungszone 31 in lateraler Richtung in dem Bereich besonders hoch zu wählen, der sich unmittelbar an das Dielektrikum 4 anschließt, um die Ausbildung eines Löcherkanals zu vermeiden; in den übrigen Bereichen der Verbindungszone 31 kann eine niedrigere Dotierung gewählt werden. Dabei kann es ausreichend sein, die Dotierung der Verbindungszone 31 in dem Bereich anschließend an das Dielektrikum 4 in vertikaler Richtung nicht über die gesamte Breite der Verbindungszone 31 sondern nur abschnittsweise zu erhöhen.The first highly n-doped junction zone 31 prevents in conjunction with the second p-doped junction zone 32 that the holes from the drift control zone 3 during the conducting state to the drainage area 5 or to the drain connection 11 can drain away. The drift zone 2 can serve as a control electrode for a hole channel at the drift zone 2 facing side of the highly n-doped junction zone 31 to be viewed as. This hole channel must be absolutely avoided to get the necessary hole accumulation in the drift control zone 3 to get right. To increase the threshold voltage of the channel in terms of amount, is preferably a correspondingly high donor concentration in the highly n-doped junction zone 31 or one at the level of the connection zone 31 local increase in the thickness of the dielectric 2 (not shown) to provide. It suffices, the donor concentration in the first connection zone 31 to choose particularly high in the lateral direction in the region which directly adjoins the dielectric 4 connected to avoid the formation of a hole channel; in the remaining areas of the connection zone 31 a lower doping can be selected. It may be sufficient, the doping of the connection zone 31 in the area adjacent to the dielectric 4 in the vertical direction not over the entire width of the connection zone 31 but only partially increase.

Die für die Bildung eines Elektronen-Akkumulationskanals auf der der Driftsteuerzone 3 zugewandten Seite der Driftzone 2 und damit für die niedrigen Durchlassverluste verantwortliche Löcherladung bleibt durch die entsprechend dimensionierten Verbindungszonen 31, 32 weitgehend erhalten. Man verliert nur einen relativ geringen Anteil durch Rekombination.For the formation of an electron accumulation channel on the drift control zone 3 facing side of the drift zone 2 and thus hole holes responsible for the low passage losses This remains due to the appropriately dimensioned connection zones 31 . 32 largely preserved. Only a relatively small proportion is lost by recombination.

Während des Sperrfalls können über die Anordnung mit der ersten und zweiten Verbindungszone 31, 32 thermisch generierte Löcher aus der Driftsteuerzone 3 abfließen.During the blocking case, the arrangement with the first and second connection zones can be used 31 . 32 thermally generated holes from the drift control zone 3 flow away.

Bei dem Bauelement gemäß 16 werden die bei leitendem Bauelement in der Driftsteuerzone 3 benötigten Löcher somit nur zwischen dem unteren n-dotierten "Akkumulationsbereich" 2 und dem oberen p-dotierten "Speicherbereich" 33, 34 verschoben, so dass hier lediglich eine Ladungsverschiebung stattfindet und die Löcher nicht bei jedem Einschaltvorgang aus dem Drain-Source-Strom des Bauelements gespeist werden müssen. Die Schaltverluste des Bauelements werden dadurch minimiert.In the device according to 16 become the conductive component in the drift control zone 3 required holes thus only between the lower n-doped "accumulation area" 2 and the upper p-doped "memory area" 33 . 34 shifted, so that here only a charge shift takes place and the holes need not be fed at each power-up from the drain-source current of the device. The switching losses of the device are thereby minimized.

Die in 16 dargestellte Speicherkapazität muss nicht notwendiger Weise vollständig Bestandteil des Halbleiterkörpers 1 sein. So kann zusätzlich zu der durch die Body-Zone 8, die p-dotierten Zonen 33, 34 und das Dielektrikum gebildeten Speicherkapazität noch eine weitere Kapazität vorhanden sein, die auch außerhalb des Halbleiterkörpers angeordnet sein kann.In the 16 shown storage capacity does not necessarily completely part of the semiconductor body 1 be. So in addition to the through the body zone 8th , the p-doped zones 33 . 34 and the dielectric formed storage capacity still be a further capacity, which may be arranged outside the semiconductor body.

Eine Anordnung mit einer solchen zusätzlichen Kapazität 50 zeigt 17a. Diese Kapazität ist hier schematisch als Kondensator dargestellt und wird nachfolgend als externe Kapazität bezeichnet, die auf beliebige Weise innerhalb oder außerhalb des Halbleiterkörpers realisiert werden kann. Diese weitere Kapazität 50 ist zwischen die Source-Elektrode 13 und die vierte Elektrode 34 geschaltet.An arrangement with such additional capacity 50 shows 17a , This capacitance is shown here schematically as a capacitor and is referred to below as external capacitance, which can be realized in any way inside or outside the semiconductor body. This additional capacity 50 is between the source electrode 13 and the fourth electrode 34 connected.

Der p-dotierte Speicherbereich 33, 34 kann entsprechend 12 durch eine stark n-dotierte Verbindungszone 33 ersetzt werden. Vorteilhaft bei den p-dotierten Verbindungszonen 33, 34 ist ihr günstigeres Leckstromverhalten.The p-doped memory area 33 . 34 can be done accordingly 12 through a heavily n-doped junction zone 33 be replaced. Advantageous for the p-doped compound zones 33 . 34 is her cheaper leakage current behavior.

Um den vollen Grad der verbesserten Durchlassverluste des Bauelements im Vergleich zu herkömmlichen Bauelementen nutzen zu können sollte sichergestellt sein, dass die Speicherkapazität, sei es eine interne Kapazität wie in 12 oder eine externe Kapazität wie in 17a, bei Einschalten des Bauelements geladen wird und dass die Ladungen, die durch Rekombination der Ladungsträger verloren gehen, wieder nachgeliefert werden.In order to be able to use the full extent of the improved on-state losses of the device compared to conventional devices, it should be ensured that the memory capacity, be it an internal capacity as in 12 or an external capacity like in 17a , is charged when the device is switched on and that the charges that are lost by recombination of the charge carriers, be re-supplied.

Dies kann bezugnehmend auf 17a auch dadurch erreicht werden, dass eine zweite Diode 42 mit ihrer Anode 42a mit der Gate-Elektrode 15 und mit ihrer Kathode an die vierte Elektrode 19 und den der Source-Elektrode 13 abgewandten Anschluss der externen Kapazität angeschlossen ist. Damit die beim Einschalten verschobene Ladung in der Driftsteuerzone 3 in Form von Löchern in ausreichender Menge erhalten bleibt, muss die p-dotierte Zone 34 oberhalb der Driftsteuerzone eine ausreichend hohe Dotierung aufweisen.This can be referred to 17a can also be achieved by a second diode 42 with her anode 42a with the gate electrode 15 and with its cathode to the fourth electrode 19 and the source electrode 13 remote terminal of the external capacitance is connected. So that the charge shifted at power up in the drift control zone 3 is retained in the form of holes in sufficient quantity, the p-doped zone 34 have a sufficiently high doping above the drift control zone.

Eine externe Kapazität 50 und eine zweite Diode 42 können in entsprechender Weise auch bei dem Bauelement gemäß 12 vorgesehen werden, wie dort gestrichelt dargestellt ist.An external capacity 50 and a second diode 42 can in a corresponding manner also in the device according to 12 be provided, as shown in dashed lines there.

Beim ersten Einschalten des MOSFETs wird die Speicherkapazität – sofern sie nicht bereits durch den Sperrstrom aus der Driftsteuerzone 3 geladen wurde – über die zweite Diode 42 aus dem Gatekreis geladen. Im eingeschalteten Zustand des MOSFET werden durch Rekombination verloren gegangene Löcher unverzüglich aus dem Gatekreis nachgeliefert. Bei der dynamischen Umladung von Speicher- und Akkumulationskapazität wird dabei den externen Steueranschlüssen, d.h. der Gate-Elektrode 15, im eingeschwungenen Zustand kein Strom entzogen.When the MOSFET is first turned on, its storage capacity will increase unless it is already blocked by the reverse current from the drift control zone 3 was charged - via the second diode 42 loaded from the gate circuit. In the switched-on state of the MOSFET holes lost by recombination are immediately supplied from the gate circuit. In the dynamic transhipment of storage and accumulation capacity is the external control terminals, ie the gate electrode 15 , no electricity withdrawn in the steady state.

Um eine Entladung der Speicherkapazität zur Drain-Zone 5 hin zu verhindern, wenn das Drain-Potential unter das Potential der Driftsteuerzone 3 absinkt, ist vorzugsweise ein pn-Übergang zwischen der Driftsteuerzone 3 und der Drain-Elektrode 11 vorhanden, der bei dem Bauelement gemäß 17a durch eine n-dotierte ersten Verbindungszone 31 im Anschluss an Driftsteuerzone 3 die und eine schwach p-dotierte zweite Verbindungszone 32, die sich an die Drain-Elektrode 11 anschließt, ausgebildet ist.To discharge the storage capacity to the drain zone 5 to prevent when the drain potential is below the potential of the drift control zone 3 is preferably a pn junction between the drift control zone 3 and the drain electrode 11 present, which in the device according to 17a through an n-doped first connection zone 31 following drift control zone 3 and a weakly p-doped second junction zone 32 that attach to the drain electrode 11 connects, is trained.

Für die ordnungsgemäße Funktion dieser Anordnung ist es noch erforderlich, dass die durch die erste und zweite Verbindungszone 31, 32 gebildete Diode eine höhere Sperrspannung als die maximal zulässige Gatespannung zum Einschalten des MOSFETs aufweist.For the proper functioning of this arrangement, it is still necessary that the through the first and second connection zone 31 . 32 formed diode has a higher blocking voltage than the maximum allowable gate voltage for turning on the MOSFET.

17b zeigt ein gegenüber 17a abgewandeltes Bauelement, bei dem die Driftsteuerzone 3 über eine optionale hochdotierte erste Anschlusszone 31, deren Dotierung der Dotierung der Drain-Zone 5 entsprechen kann, und ein Tunneldie lektrikum 4' an die Drain-Elektrode 11 angeschlossen ist. Das Tunneldielektrikum 4' verhindert im Durchlassfall, dass in der Driftsteuerzone 3 akkumulierte Löcher an die Drain-Elektrode 11 abfließen können und ermöglicht im Sperrfall das Abfließen eines thermisch generierten Leckstromes an die Drain-Elektrode 11. Die Spannungsfestigkeit des Tunneldielektrikums 4' muss dabei lediglich so hoch sein, dass es die Gatespannung sperren kann. 17b shows one opposite 17a modified component in which the drift control zone 3 via an optional heavily doped first connection zone 31 whose doping is the doping of the drain zone 5 can correspond, and a tunnel dielectric 4 ' to the drain electrode 11 connected. The tunnel dielectric 4 ' prevents in the case of passage that in the drift control zone 3 accumulated holes to the drain electrode 11 can drain and allows in the case of blocking the flow of a thermally generated leakage current to the drain electrode 11 , The dielectric strength of the tunnel dielectric 4 ' it just has to be high enough to block the gate voltage.

Bei dem Bauelement gemäß 17b befindet sich oberhalb des Tunneldielektrikums 4' monokristallines Halbleitermaterial. Ein solches Bauelement kann dadurch hergestellt werden, dass das Halbleitermaterial epitaktisch auf das Tunneldielektrikum aufgewachsen wird. Dabei stellt die Drain-Zone 5 das Substrat dar, auf welches das Tunneloxid aufgebracht wird, auf welches anschließend die Epitaxieschicht aufgewachsen wird. In diesem Fall befindet sich – anders als in der 17b – das Tunneldielektrikum 4' zwischen der Driftsteuerzone 3 und der hoch-n-dotierten Drain-Zone 5.In the device according to 17b is located above the tunnel dielectric 4 ' mono crystalline semiconductor material. Such a device may be manufactured by epitaxially growing the semiconductor material on the tunnel dielectric. This represents the drain zone 5 the substrate on which the tunnel oxide is applied, on which subsequently the epitaxial layer is grown. In this case is located - unlike in the 17b - The tunnel dielectric 4 ' between the drift control zone 3 and the high-n-doped drain region 5 ,

18 zeigt eine weitere Möglichkeit, wie eine Entladung der Speicherkapazität verhindert werden kann. Hierbei ist die Driftsteuerzone 3 über eine hochdotierte Anschlusszone an eine zu der Drain-Elektrode 11 separate zweite Elektrode 12 angeschlossen und zwischen diesen beiden Elektroden 11, 12 ist eine dritte Diode 43 geschaltet, die auch als externes Bauelement realisiert werden kann und deren Anode 43a an die Drain-Elektrode 11 und deren Kathode 43b an die zweite Elektrode 12 angeschlossen ist. Durch diese dritte Diode 43 wird die Entladung der Akkumulationskapazität zur Drain-Zone 5 hin verhindert. Dabei muss das Sperrvermögen der dritten Diode 43 höher sein als die maximale Gate-Spannung zum Einschalten des MOSFET und niedriger als die zulässige Potentialdifferenz über dem Dielektrikum 4, damit im Sperrfall in der Raumladungszone der Driftsteuerzone 3 thermisch generierte Ladungsträger zur Drain-Elektrode 11 abfließen können und nicht zur Zerstörung des Dielektrikums 4 führen. 18 shows another way how a discharge of the storage capacity can be prevented. Here is the drift control zone 3 via a highly doped junction zone to one to the drain electrode 11 separate second electrode 12 connected and between these two electrodes 11 . 12 is a third diode 43 switched, which can also be implemented as an external device and the anode 43 to the drain electrode 11 and its cathode 43b to the second electrode 12 connected. Through this third diode 43 the discharge of the accumulation capacity becomes the drain zone 5 prevented. Here, the blocking capacity of the third diode 43 higher than the maximum gate voltage for turning on the MOSFET and lower than the allowable potential difference across the dielectric 4 , so that in the case of blocking in the space charge zone of the drift control zone 3 thermally generated charge carriers to the drain electrode 11 can drain and not destroy the dielectric 4 to lead.

Beim ersten Einschalten des MOSFETs wird die Driftsteuerzone 3 aus dem Gatekreis auf eine maximale Gate-Spannung, beispielsweise auf 10 V, geladen. Beim Ausschalten des MOSFETs wird die Ladung aus der Akkumulationskapazität in die Speicherkapazität verschoben. Die Speicherkapazität muss dabei so groß gewählt werden, dass die Sperrspannung der zweiten Diode 42, beispielsweise 15 V, nicht überschritten wird. Die Speicherkapazität beträgt vorzugsweise das 2- bis 3-fache der Akkumulationskapazität zwischen der Driftsteuerzone 3 und der Driftzone 2 und besteht aus der Summe der internen, durch die Verbindungszonen 33, 34 und die Bypass-Zone 17 gebildeten Kapazität sowie der optionalen externen Akkumulationskapazität 50.When the MOSFET is first turned on, the drift control zone becomes 3 from the gate circuit to a maximum gate voltage, for example 10V. Turning off the MOSFET shifts the charge from the accumulation capacity to storage capacity. The storage capacity must be chosen so large that the reverse voltage of the second diode 42 , For example, 15 V is not exceeded. The storage capacity is preferably 2 to 3 times the accumulation capacity between the drift control zone 3 and the drift zone 2 and consists of the sum of the internal, through the connection zones 33 . 34 and the bypass zone 17 formed capacity and the optional external accumulation capacity 50 ,

Statt eine externe Speicherkapazität 50 außerhalb des Bauelements vorzusehen, kann eine solche Kapazität auch in das Bauelement, beispielsweise in den Halbleiterkörper 1 integriert werden. Insbesondere kann die Speicherkapazität zur Bypass-Zone 17 hin durch ein Dielektrikum 4 mit höherer Dielektrizitätskonstante und/oder durch Vergrößerung der Grenzfläche zwischen dem Löcher-Bypass 17 und dem Dielektrikum 4 erhöht werden.Instead of an external storage capacity 50 Provide outside of the device, such a capacity in the device, for example in the semiconductor body 1 to get integrated. In particular, the storage capacity to the bypass zone 17 through a dielectric 4 with higher dielectric constant and / or by increasing the interface between the hole bypass 17 and the dielectric 4 increase.

Bei der Anordnung gemäß 18 kann auf die erste Diode 41 grundsätzlich auch verzichtet werden. Allerdings kann es dann dazu kommen, dass eventuelle Überschussladungen aus der Speicherkapazität in den Gatekreis abfließen. Derartige Überschussladungen können insbesondere dann entstehen, wenn sich die Speicherkapazität während einer länger dauernden Sperrphase durch den Leckstrom aus der Driftsteuerzone 3 bis auf die Sperrspannung der zweiten Diode 42 auflädt.In the arrangement according to 18 can on the first diode 41 basically be waived. However, it may then happen that any excess charges from the storage capacity flow into the gate circuit. Such excess charges may arise, in particular, when the storage capacity during a longer-lasting blocking phase due to the leakage current from the drift control zone 3 except for the reverse voltage of the second diode 42 charging.

19 zeigt eine weitere Möglichkeit zur Anbindung der Driftsteuerzone 3 an die Drain-Zone 5. Hierbei ist die Driftsteuerzone 3 über die Verbindungszonen 31, 32 unmittelbar und ohne Zwischenschaltung der Drain-Elektrode 11 mit der Drain- Zone 5 verbunden. Dies wird dadurch erreicht, dass das Dielektrikum 4 beabstandet zu der Drain-Elektrode 5 beginnt und dass die Drain-Zone 5 in lateraler Richtung bis unter die Driftsteuerzone 3 reicht. 19 shows another way to connect the drift control zone 3 to the drain zone 5 , Here is the drift control zone 3 over the connection zones 31 . 32 directly and without the interposition of the drain electrode 11 with the drain zone 5 connected. This is achieved by using the dielectric 4 spaced from the drain 5 starts and that the drain zone 5 in the lateral direction to below the drift control zone 3 enough.

Wie bei Halbleiterbauelementen, insbesondere bei Leistungshalbleiterbauelementen üblich, können mehrere Einzelzellen, im vorliegenden Fall mehrere MOSFET-Zellen, im selben Halbleiterkörper angeordnet und parallel zueinander verschaltet sein. Bei dem erfindungsgemäßen Bauelement können dabei zwei benachbarte Zellen des Bauelements eine dazwischen liegende, gemeinsame Driftsteuerzone 3 nutzen.As is usual with semiconductor components, in particular with power semiconductor components, a plurality of individual cells, in the present case a plurality of MOSFET cells, can be arranged in the same semiconductor body and connected in parallel with one another. In the case of the component according to the invention, two adjacent cells of the component can have an intermediate, common drift control zone 3 use.

20 zeigt einen Querschnitt durch einen Abschnitt eines erfindungsgemäßen, als MOSFET ausgebildeten, Bauelements mit mehreren MOSFET-Zellen 61, 62, 63. Jede der MOSFET-Zellen 61, 62, 63 weist eine Source-Zone 9, eine Body-Zone 8, eine Driftzone 2, eine Bypass-Zone 17, eine Gate-Elektrode 15, eine Gate-Isolierung 16 und eine Source-Elektrode 13 auf. Die Drain-Zone 5 und die Drain-Elektrode 11 sind dabei allen MOSFET-Zellen 61, 62, 63 gemeinsam. 20 shows a cross section through a portion of a device according to the invention, designed as a MOSFET, with multiple MOSFET cells 61 . 62 . 63 , Each of the MOSFET cells 61 . 62 . 63 has a source zone 9 , a body zone 8th , a drift zone 2 , a bypass zone 17 , a gate electrode 15 , a gate insulation 16 and a source electrode 13 on. The drain zone 5 and the drain electrode 11 are all MOSFET cells 61 . 62 . 63 together.

Zwischen jeweils zwei benachbarten MOSFET-Zellen 61, 62, 63 ist jeweils eine Driftsteuerzone 3 angeordnet, die Drain-seitig über eine aus der ersten und zweiten Verbindungszone 31, 32 gebildete Diode 31, 32 an die Drain-Zone 5 angeschlossen ist. Das Dielektrikum 4 kann dabei bis zur dritten Verbindungszone 32 reichen, wie dies im linken Teil von 20 dargestellt ist, oder kann in die dritte Verbindungszone 32 reichen, wie dies im rechten Teil von 20 dargestellt ist. Darüber hinaus kann das Dielektrikum auch so hergestellt werden, dass es in vertikaler Richtung erst in der Drain-Zone 5 endet (nicht dargestellt).Between every two adjacent MOSFET cells 61 . 62 . 63 is each a drift control zone 3 disposed on the drain side via one of the first and second connection zones 31 . 32 formed diode 31 . 32 to the drain zone 5 connected. The dielectric 4 can be up to the third connection zone 32 rich as in the left part of 20 is shown, or may be in the third connection zone 32 rich as in the right part of 20 is shown. In addition, the dielectric can also be made so that it is only in the vertical direction in the drain zone 5 ends (not shown).

Source-seitig ist jede der Driftsteuerzonen 3 über eine stark p-dotierte vierte Verbindungszone 34 an eine vierte Elektrode 19 angeschlossen. Die Speicherkapazität ist hierbei aus schließlich durch eine externe Kapazität 50 gebildet. Optional kann auch hier zwischen der vierten Verbindungszone 34 und der Driftsteuerzone 3 noch die dritte Verbindungszone 33 ausgebildet sein.Source side is each of the drift control zones 3 via a strongly p-doped fourth connection zone 34 to a fourth electrode 19 connected. The storage capacity is in this case finally by an external capacity 50 educated. Optionally, too here between the fourth connection zone 34 and the drift control zone 3 still the third connection zone 33 be educated.

Zur Parallelschaltung der einzelnen MOSFET-Zellen 61, 62, 63 sind die Source-Elektroden 13, die Gate-Elektroden 15 sowie die vierten Elektroden 19 der einzelnen Zelle jeweils untereinander verbunden. Die elektrische Verbindung erfolgt vorzugsweise durch wenigstens eine, in 20 nicht dargestellte strukturierte Metallisierungsschicht, die oberhalb der Vorderseite bzw. Source-Seite des Halbleiterkörpers 1 angeordnet ist.For parallel connection of the individual MOSFET cells 61 . 62 . 63 are the source electrodes 13 , the gate electrodes 15 and the fourth electrodes 19 each cell connected to each other. The electrical connection is preferably carried out by at least one, in 20 not shown, structured metallization layer above the front side or source side of the semiconductor body 1 is arranged.

Zwischen benachbarten Drift- und Driftsteuerzonen 2, 3 ist zumindest abschnittweise ein Dielektrikum 4 angeordnet. Bevorzugt ist das Dielektrikum 4 zwischen jeweils benachbarten Drift- und Driftsteuerzonen 2, 3 vollflächig geschlossen ausgebildet. Das Dielektrikum 4 erstreckt sich Drain-seitig vorzugsweise wenigstens bis zur Drain-Zone 5. Es kann sich jedoch auch bis zur Drain-seitigen Oberfläche des Halbleiterkörpers 1 erstrecken.Between adjacent drift and drift control zones 2 . 3 is at least in sections a dielectric 4 arranged. The dielectric is preferred 4 between each adjacent drift and drift control zones 2 . 3 formed closed over the entire surface. The dielectric 4 On the drain side, it preferably extends at least as far as the drain zone 5 , However, it can also extend to the drain-side surface of the semiconductor body 1 extend.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Driftzonen 2 und die Driftsteuerzonen 3 in dem Bereich, in dem sie sich in der vertikalen Richtung v gemeinsam erstrecken, dasselbe Dotierungsprofil auf, wodurch im Sperrfall eine ähnliche Potentialverteilung in der Driftsteuerzone und der Driftzone erreicht wird, so dass die Spannungsbelastung des Dielektrikums 4 gering ist.According to a preferred embodiment of the invention, the drift zones 2 and the drift control zones 3 in the region in which they extend together in the vertical direction v, the same doping profile, whereby in the case of blocking, a similar potential distribution in the drift control zone and the drift zone is achieved, so that the voltage load of the dielectric 4 is low.

Die Drain-seitigen sperrenden pn-Übergänge 31, 32 zum Anschluss der Driftsteuerzonen 3 an die Drain-Zone 5 sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 20 in der vertikalen Richtung v innerhalb der Drain-Zone 5 angeordnet.The drain-side blocking pn junctions 31 . 32 to connect the drift control zones 3 to the drain zone 5 are in the embodiment according to 20 in the vertical direction v within the drain zone 5 arranged.

Abweichend hiervon ist bei dem in 21 dargestellten MOSFET die erste Verbindungszone 31 in der vertikalen Richtung v im Bereich der Driftzonen 2 und die zweite Verbindungszone 32 in der vertikalen Richtung v im Bereich der Drain-Zone 5 angeordnet.Deviating from this is in the in 21 MOSFET shown the first connection zone 31 in the vertical direction v in the area of the drift zones 2 and the second connection zone 32 in the vertical direction v in the region of the drain zone 5 arranged.

Die einzelnen Zellen können eine Vielzahl unterschiedlicher Geometrien besitzen. In den 22, 23, 24, 25 sind Horizontalschnitte durch Bauelemente mit unterschiedlicher Zellengeometrie gezeigt.The individual cells can have a multiplicity of different geometries. In the 22 . 23 . 24 . 25 horizontal sections are shown by components with different cell geometry.

22 zeigt einen zur vertikalen Richtung v senkrecht verlaufenden Querschnitt durch einen MOSFET gemäß 21 in einer Ebene E-E' für den Fall von Streifenzellen. Die einzelnen Bereiche der MOSFET-Zellen 61, 62 sind dabei in einer ersten lateralen Richtung r im Querschnitt streifenartig ausgebildet und in einer zweiten lateralen Richtung r' beabstandet voneinander angeordnet, wobei zwischen zwei benachbarten MOSFET-Zellen 61, 62 jeweils eine Driftsteuerzone 3 sowie ein Dielektrikum 4 angeordnet sind. 22 shows a vertical direction v perpendicular cross-section through a MOSFET according to 21 in a plane EE 'in the case of striped cells. The individual areas of the MOSFET cells 61 . 62 are in a first lateral direction r in cross-section strip-like and in a second lateral direction r 'spaced from each other, wherein between two adjacent MOSFET cells 61 . 62 one drift control zone each 3 and a dielectric 4 are arranged.

23 zeigt einen Querschnitt durch einen MOSFET mit einer rechteckigen Zellenstruktur. Zwischen benachbarten MOSFET-Zellen 61, 62, 63 angeordnete Driftsteuerzonen 3 sind dabei zusammenhängend ausgebildet sind. Alternativ dazu können die einzelnen, zwischen zwei benachbarten MOSFET-Zellen angeordneten Driftsteuerzonen 3 jedoch auch nicht-zusammenhängend ausgebildet sein. 23 shows a cross section through a MOSFET with a rectangular cell structure. Between adjacent MOSFET cells 61 . 62 . 63 arranged drift control zones 3 are formed coherent. Alternatively, the individual drift control zones disposed between two adjacent MOSFET cells may 3 However, also be formed non-contiguous.

24 zeigt einen Querschnitt durch einen MOSFET, dessen MOSFET-Zellen im Querschnitt nicht wie bei 23 rechteckig, sondern rund ausgebildet sind. 24 shows a cross section through a MOSFET, the MOSFET cells in cross section not as in 23 rectangular but round are formed.

Eine Abwandlung des streifenförmigen Layouts gemäß 22 ist in 25 dargestellt. Bei dieser im Querschnitt mäanderartigen Zellstruktur sind die einzelnen Bereiche der MOS FET-Zellen länglich ausgebildet, weisen jedoch in bestimmten Abständen mäanderartige Ausbuchtungen auf.A modification of the strip-like layout according to 22 is in 25 shown. In this cross-sectional meander-like cell structure, the individual regions of the MOS FET cells are elongated, but have at certain intervals meandering bulges.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf MOSFET beschränkt sondern kann auf beliebige Leistungshalbleiterbauelemente, insbesondere unipolare Leistungshalbleiterbauelemente angewendet werden. Die nachfolgenden Figuren veranschaulichen die Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips auf eine Schottky-Diode.The The present invention is not limited to MOSFETs can be applied to any power semiconductor devices, in particular unipolar power semiconductor devices are used. The The following figures illustrate the application of the principle according to the invention on a Schottky diode.

26 zeigt eine Schottky-Diode mit einer metallischen Anode 13, die eine schwach n-dotierte Driftzone 2 kontaktiert und die mit dieser einen Schottky-Übergang 60 bildet. Auf der dem Schottky-Übergang 60 abgewandten Seite der Driftzone 2 ist eine stark n-dotierte Anschlusszone 5 angeordnet, die eine Kathodenelektrode 11 kontaktiert. 26 shows a Schottky diode with a metallic anode 13 containing a weakly n-doped drift zone 2 contacted and the with this a Schottky junction 60 forms. On the the Schottky crossing 60 opposite side of the drift zone 2 is a heavily n-doped junction zone 5 arranged, which is a cathode electrode 11 contacted.

Benachbart zu der Driftzone 2 ist eine schwach n-dotierte, einkristalline Driftsteuerzone 3 vorgesehen, die durch eine Dielektrikumsschicht 4 von der Driftzone getrennt ist. An die Driftsteuerzone 3 schließt sich bei dem Bauelement gemäß 26 eine höher als die Driftsteuerzone 3 dotierte Verbindungszone 31 an, die die Driftsteuerzone 3 kathodenseitig elektrisch mit einer zweiten Elektrode 12 verbindet.Adjacent to the drift zone 2 is a weakly n-doped monocrystalline drift control zone 3 provided by a dielectric layer 4 is separated from the drift zone. To the drift control zone 3 closes in the device according to 26 one higher than the drift control zone 3 doped connection zone 31 indicating the drift control zone 3 on the cathode side electrically with a second electrode 12 combines.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich die Driftzone 2 und die Driftsteuerzone 3 in der vertikalen Richtung v über denselben Bereich und weisen in der vertikalen Richtung v vorzugsweise dasselbe Dotierungsprofil auf. Ebenso erstrecken sich die Anschlusszone 5 und die erste Verbindungszone 31 in der vertikalen Richtung v über denselben Bereich und weisen in der vertikalen Richtung v vorzugsweise dasselbe Dotierungsprofil auf.According to a preferred embodiment, the drift zones extend 2 and the drift control zone 3 in the vertical direction v over the same area and in the vertical direction v preferably have the same doping profile. Likewise, the connection zone extend 5 and the first connection zone 31 in the vertical direction v over the same area and in the vertical direction v preferably have the same doping profile.

Die Kathodenelektrode 11 und die zweite Elektrode 12 sind elektrisch voneinander isoliert.The cathode electrode 11 and the second electrode 12 are electrically isolated from each other.

In Durchlassrichtung weist die Schottky-Diode gemäß 26 zwischen der Anoden-Elektrode 13 und der Kathoden-Elektrode 11 einen Diodenstrom ID auf, der signifikant höher ist als der Diodenstrom ID desselben Bauelements, wenn die Kathoden-Elektrode 11 und die zweite Elektrode 12 kurzgeschlossen sind. Der letztgenannte Fall einer mit der zweiten Elektrode 12 kurzgeschlossenen Kathoden-Elektrode 11 entspricht – abgesehen von dem Dielektrikum 4 – dem einer herkömmlichen Schottky-Diode ohne Driftsteuerzone.In the forward direction, the Schottky diode according to 26 between the anode electrode 13 and the cathode electrode 11 a diode current I D , which is significantly higher than the diode current I D of the same device, when the cathode electrode 11 and the second electrode 12 are shorted. The latter case one with the second electrode 12 shorted cathode electrode 11 corresponds - apart from the dielectric 4 - That of a conventional Schottky diode without drift control zone.

Für den Betrieb einer erfindungsgemäßen Schottky-Diode gemäß 26 ist es erforderlich, die Driftsteuerzone 3 kathodenseitig, vorzugsweise hochohmig, an die Anschlusszone 5 anzuschließen, so dass sich in der Driftsteuerzone ein elektrischer Potenzialverlauf einstellen kann, der zur Bildung einer Ladungsträger-Akkumulation in der Driftzone 2 führt.For the operation of a Schottky diode according to the invention according to 26 it is necessary to use the drift control zone 3 on the cathode side, preferably high impedance, to the connection zone 5 be connected so that in the drift control zone can set an electric potential course, which leads to the formation of a charge carrier accumulation in the drift zone 2 leads.

Die 27 und 28 zeigen den Diodenstrom ID in Abhängigkeit von der Diodenspannung UD in linearer bzw. logarithmischer Auftragung. Dabei stellt die Kennlinie 51 die Strom-Spannungs-Kennlinie der erfindungsgemäßen Diode gemäß 26 dar, wobei die zweite Elektrode 12 hochohmig an die Kathodenelektrode 11 angeschlossen ist. Der Kennlinie 51 gegenüber gestellt ist die Strom-Spannungs-Kennlinie 52 derselben Diode für den Fall, dass die Kathoden-Elektrode 11 und die zweite Elektrode 12 kurzgeschlossen sind.The 27 and 28 show the diode current I D as a function of the diode voltage U D in linear or logarithmic plot. The characteristic curve represents 51 the current-voltage characteristic of the diode according to the invention according to 26 wherein the second electrode 12 high impedance to the cathode electrode 11 connected. The characteristic 51 opposite posed is the current-voltage characteristic 52 same diode in the event that the cathode electrode 11 and the second electrode 12 are shorted.

Die Messpunkte 53 zeigen die Verhältnisse bei einer herkömmlichen Schottky-Diode ohne Driftsteuerzone und ohne Dielektrikum, deren Driftzone sich in lateraler Richtung auch über dem Bereich des Dielektrikums 4 und der Driftsteuerzone 3 der Schottky-Diode gemäß 26 erstreckt und die damit eine größere Querschnittsfläche aufweist als die den stationären Strom führende Driftzone 2 der Schottky-Diode gemäß 26.The measuring points 53 show the conditions in a conventional Schottky diode without drift control zone and without dielectric, whose drift zone in the lateral direction also over the range of the dielectric 4 and the drift control zone 3 the Schottky diode according to 26 extends and thus has a larger cross-sectional area than the stationary current leading drift zone 2 the Schottky diode according to 26 ,

Die Messpunkte 53 liegen in sehr guter Näherung auf der Kennlinie 52 einer herkömmlichen Schottky-Diode. Daraus ist ersichtlich, dass durch den Kurzschluss zwischen der Kathoden-Elektrode 11 und der zweiten Elektrode 12 eine Schottky-Diode mit den Eigenschaften einer herkömmlichen Schottky-Diode gleicher Breite entsteht. Eine sich durch das zusätzlich vorhandene Dielektrikum 4 möglicherweise ergebende Abweichung der Messpunkte 53 von der Kennlinie 52 ist wegen der geringen Abmessungen des Dielektrikums 4 vernachlässigbar.The measuring points 53 are in a very good approximation on the characteristic curve 52 a conventional Schottky diode. It can be seen that by the short circuit between the cathode electrode 11 and the second electrode 12 a Schottky diode with the properties of a conventional Schottky diode of the same width is formed. A through the additional existing dielectric 4 possibly resulting deviation of the measuring points 53 from the characteristic 52 is because of the small dimensions of the dielectric 4 negligible.

Ursache für diesen stark unterschiedlichen Verlauf der Kennlinien 51, 52 ist durch eine stark inhomogene, kanalartige Elektronen-Verteilung in der Driftzone 2 der erfindungsgemäßen Schottky-Diode zu erklären, die durch die hochohmige kathodenseitige Anbindung der Driftsteuerzone 3 an die Anschlusszone 5 bewirkt wird.Cause of this very different course of the curves 51 . 52 is due to a strongly inhomogeneous, channel-like electron distribution in the drift zone 2 to explain the Schottky diode according to the invention, by the high-impedance cathode-side connection of the drift control zone 3 to the connection zone 5 is effected.

29 zeigt eine solche Elektronen-Verteilung bei einer zwischen der Kathoden-Elektrode 11 und der Anoden-Elektrode 13 anliegenden Spannung in Höhe von 5 V. Hieraus ist ersichtlich, dass sich auf der der Driftsteuerzone 3 zugewandten Seite der Driftzone 2 eine Zone mit erhöhter Elektronenkonzentration mit einer Elektronendichte von etwa 1017 Elektronen/cm3 ausbildet. Ursache hierfür ist das elektrische Feld, das sich in der Driftsteuerzone in Folge ihrer hochohmigen Anbindung an die Anschlusszone 5 etabliert. 29 shows such an electron distribution at one between the cathode electrode 11 and the anode electrode 13 applied voltage in the amount of 5 V. It can be seen that on the drift control zone 3 facing side of the drift zone 2 forms a zone with increased electron concentration with an electron density of about 10 17 electrons / cm 3 . The reason for this is the electric field, which is in the drift control zone as a result of their high-impedance connection to the connection zone 5 established.

Die hochohmige Anschlusswiderstand zur Anbindung der Driftsteuerzone 3 an die Anschlusszone 5 sollte klein genug sein, um den Warm-Leckstrom aus dem Kathoden-Elektroden-nahen Bereich der Anschlusszone 5 bei sperrender Schottky-Diode ohne nennenswerten Spannungsabfall zur Kathoden-Elektrode 11 abzuführen.The high-impedance connection resistance for connecting the drift control zone 3 to the connection zone 5 should be small enough to eliminate the warm leakage current from the cathode-electrode near the junction zone 5 with blocking Schottky diode without significant voltage drop to the cathode electrode 11 dissipate.

Andererseits muss der Anschlusswiderstand deutlich über dem Bahnwiderstand dieses elektrodennahen Gebietes der Anschlusszone 5 liegen, um bei in Durchlassrichtung geschalteter Schottky-Diode eine Akkumulation zu ermöglichen. Für eine Schottky-Diode mit einer Sperrspannungsfestigkeit von 600 V liegen sinnvolle Werte für den kathodenseitigen spezifischen Anschlusswiderstand zwischen der Anschlusszone 5 und der Driftsteuerzone 3 im Bereich von 1 bis zu 104 Ω·cm2. In den 30 bis 36 werden nachfolgend verschiedene Möglichkeiten aufgezeigt, mit denen ein solcher Anschlusswiderstand realisiert werden kann.On the other hand, the connection resistance must be significantly higher than the track resistance of this electrode-near region of the connection zone 5 lie to allow for forward-biased Schottky diode to accumulate. For a Schottky diode with a reverse voltage capability of 600 V, reasonable values for the cathode-side specific terminal resistance between the terminal zone are reasonable 5 and the drift control zone 3 in the range of 1 to 10 4 Ω · cm 2 . In the 30 to 36 In the following, various possibilities are shown with which such a connection resistance can be realized.

Bei der Schottky-Diode gemäß 30 ist hierzu eine schwach p-dotierte erste Verbindungszone 31 vorgesehen, die die Driftsteuerzone 3 kathodenseitig über die Kathoden-Elektrode 11 und die stark n-dotierte Anschlusszone 5 mit der Driftzone 2 verbindet.In the Schottky diode according to 30 this is a weakly p-doped first connection zone 31 provided the drift control zone 3 on the cathode side via the cathode electrode 11 and the heavily n-doped junction zone 5 with the drift zone 2 combines.

Die Schottky-Diode gemäß 31 weist denselben Aufbau auf wie die Schottky-Diode gemäß 30, mit dem Unterschied, dass die erste Verbindungszone 31 nicht schwach p-dotiert, sondern als intrinsisches, d.h. als undotiertes Halbleitergebiet oder als geringer als die Driftsteuerzone 3 n–-dotiertes Halbleitergebiet ausgebildet ist.The Schottky diode according to 31 has the same structure as the Schottky diode according to 30 , with the difference that the first connection zone 31 not weakly p-doped, but as intrinsic, ie as undoped semiconductor region or as less than the drift control zone 3 n - -doped semiconductor region is formed.

Bezugnehmend auf 32 ist es nicht erforderlich, die Driftsteuerzone 3 unter Zwischenschaltung der Kathoden-Elektrode 11 an die Driftzone 2 anzukoppeln. Stattdessen kann beispielsweise die erste Verbindungszone 31 unter Umgehung der Kathoden-Elektrode 11 über die hochdotierte Anschlusszone 5 mit der Driftzone 2 gekoppelt sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kontaktiert dabei die erste Verbindungszone 31 die hochdotierte Anschlusszone 5 unmittelbar. Um dies zu ermöglichen, ist das Dielektrikum 4 zumindest abschnittweise von der kathodenseitigen Oberfläche des Halbleiterkörpers 1 beabstandet. Das Dielektrikum 4 muss jedoch so ausgebildet sein, dass an keiner Stelle eine unmittelbare Verbindung zwischen der Driftzone 2 und der Driftsteuerzone 3 vorliegt.Referring to 32 it is not necessary to use the drift control zone 3 with the interposition of the cathode electrode 11 to the drift zone 2 to dock. Instead, for example, the first connection zone 31 bypassing the Ka methods electrode 11 over the heavily doped connection zone 5 with the drift zone 2 be coupled. In accordance with a preferred embodiment of the invention, the first connection zone is contacted 31 the heavily doped connection zone 5 immediate. To make this possible, the dielectric is 4 at least in sections from the cathode-side surface of the semiconductor body 1 spaced. The dielectric 4 However, it must be designed so that at no point an immediate connection between the drift zone 2 and the drift control zone 3 is present.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 33 ist vorgesehen, dass die Driftsteuerzone 3 die hochdotierte Anschlusszone 5 unmittelbar kontaktiert. Hierzu erstreckt sich das Dielektrikum 4 zumindest abschnittweise nicht zur kathodenseitigen Oberfläche des Halbleiterkörpers 1. In diesem Bereich zwischen dem Dielektrikum 4 und der kathodenseitigen Oberfläche des Halbleiterkörpers 1 erstreckt sich ein Abschnitt 56 der Driftsteuerzone 3 bis zu der hochdotierten Anschlusszone 5 und kontaktiert diese. Der elektrische Anbindungswiderstand zwischen der Driftsteuerzone 3 und der Driftzone 2 lässt sich insbesondere über die geometrischen Abmessungen dieses Fortsatzes 56 einstellen.In the embodiment according to 33 is provided that the drift control zone 3 the heavily doped connection zone 5 contacted directly. For this purpose, the dielectric extends 4 at least in sections not to the cathode-side surface of the semiconductor body 1 , In this area between the dielectric 4 and the cathode-side surface of the semiconductor body 1 extends a section 56 the drift control zone 3 up to the heavily doped connection zone 5 and contact them. The electrical connection resistance between the drift control zone 3 and the drift zone 2 can be particularly about the geometric dimensions of this extension 56 to adjust.

Statt eines Abschnittes 56 der Driftsteuerzone 3 kann jedoch auch ein anderes elektrisch resistives Material eingebracht werden, das die Driftsteuerzone 3 elektrisch mit der Anschlusszone 5 verbindet.Instead of a section 56 the drift control zone 3 However, it is also possible to introduce another electrically resistive material, which is the drift control zone 3 electrically with the connection zone 5 combines.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 34 erfolgt die kathodenseitige Anbindung der Driftsteuerzone 3 an die Anschlusszone 5 mittels eines schichtartigen, kathodenseitig auf den Halbleiterkörper 1 aufgebrachten Widerstand 55. Der Widerstand 55 kontaktiert dabei sowohl eine erste stark n-dotierte Verbindungszone 31 als auch die hochdotierte Anschlusszone 5.In the embodiment according to 34 the cathode-side connection of the drift control zone takes place 3 to the connection zone 5 by means of a layer-like, cathode-side on the semiconductor body 1 applied resistance 55 , The resistance 55 contacts both a first heavily n-doped junction zone 31 as well as the heavily doped connection zone 5 ,

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 35 erstreckt sich das Dielektrikum 4 auch abschnittweise zwischen das kathodenseitige Ende der Driftsteuerzone 3 und die in lateraler Richtung sich bis unter die Driftsteuerzone 3 erstreckende Kathoden-Elektrode 11.In the embodiment according to 35 extends the dielectric 4 also in sections between the cathode-side end of the drift control zone 3 and in the lateral direction until below the drift control zone 3 extending cathode electrode 11 ,

In dem Bereich zwischen der Driftsteuerzone 3 und der Kathoden-Elektrode 11 weist das Dielektrikum 4 eine oder mehrere Aussparungen 57 auf, die mit resistivem Material befüllt sind. In Abhängigkeit von Anzahl und Größe der Aussparungen 57 sowie von dem spezifischen Widerstand des darin eingebrachten resistiven Materials lässt sich der Anbindungswider stand zwischen der Driftsteuerzone 3 und der Anschlusszone 5 gezielt einstellen. Als resistives Material eignet sich insbesondere auch n-dotiertes, p-dotiertes oder intrinsisches Halbleitermaterial.In the area between the drift control zone 3 and the cathode electrode 11 has the dielectric 4 one or more recesses 57 on, which are filled with resistive material. Depending on the number and size of the recesses 57 as well as the resistivity of the introduced therein resistive material can be the Anbindungswider stood between the drift control zone 3 and the connection zone 5 set specifically. In particular, n-doped, p-doped or intrinsic semiconductor material is also suitable as the resistive material.

Eine Besonderheit zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß 36. Hierbei ist die Driftsteuerzone 3 anodenseitig an das Metall 13 des Schottky-Übergangs 60 angeschlossen. In Folge dieser schwach p-dotierten dritten Verbindungszone 33 kommt es in Folge des hochohmigen kathodenseitigen Anschlusses der Driftsteuerzone 3 an die Driftzone 2 zu keiner bipolaren Ladungsträgerinjektion.A special feature shows the embodiment according to 36 , Here is the drift control zone 3 on the anode side to the metal 13 the Schottky crossing 60 connected. As a result of this weakly p-doped third junction zone 33 it comes as a result of the high-impedance cathode-side connection of the drift control zone 3 to the drift zone 2 to no bipolar charge carrier injection.

Die schwach p-dotierte dritte Verbindungszone 33 wirkt ähnlich wie die entsprechenden p-dotierten Gebiete einer merged pin-Schottky-Diode feldabschirmend und reduziert damit die elektrische Feldstärke am Schottky-Übergang 60. Da jedoch im Bereich der Driftsteuerzone 3 kein nennenswerter Stromfluss vorliegt, kommt es hier nicht zu dem auch bei einer merged pin-Schottky-Diode unerwünschten Injektionsverhalten und somit zu einer unerwünschten Erhöhung der Abschaltverluste durch das Ausräumen injizierter Ladungsträger in die Driftsteuerzone 3.The weakly p-doped third junction zone 33 Similar to the corresponding p-doped regions of a merged pin Schottky diode, it has a field-shielding effect and thus reduces the electric field strength at the Schottky junction 60 , However, in the area of the drift control zone 3 there is no appreciable current flow, the injection behavior which is undesirable even in the case of a merged pin Schottky diode does not occur here, and thus an undesirable increase in the turn-off losses due to the removal of injected charge carriers into the drift control zone 3 ,

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 36 sind die Driftzone 2 und die Driftsteuerzone 3 kathodenseitig über einen symbolisch dargestellten Widerstand 55 elektrisch verbunden. Die Art und Weise der Realisierung dieses Widerstandes ist prinzipiell beliebig. Die elektrische Anbindung kann jedoch insbesondere entsprechend den in den 29 bis 35 sowie 37 bis 40 gezeigten Ausführungsbeispielen realisiert werden.In the embodiment according to 36 are the drift zone 2 and the drift control zone 3 on the cathode side via a symbolically represented resistor 55 electrically connected. The way of realizing this resistance is in principle arbitrary. However, the electrical connection can in particular according to those in the 29 to 35 such as 37 to 40 shown embodiments can be realized.

37 zeigt eine Ausführungsform, bei der die ohmsche Anbindung der Driftsteuerzone 3 an die Anschlusszone 5 dadurch erfolgt, dass die Kathodenelektrode 11 in einem Abschnitt 11' die Driftsteuerzone 3 abschnittsweise überlappt. Über die Weite der Kontaktfläche 11' kann dabei der Wert des Übergangswiderstands eingestellt werden. 37 shows an embodiment in which the ohmic connection of the drift control zone 3 to the connection zone 5 characterized in that the cathode electrode 11 in a section 11 ' the drift control zone 3 partially overlapped. About the width of the contact surface 11 ' In this case, the value of the contact resistance can be set.

Der auf unterschiedliche Weise realisierbare ohmsche Widerstand zwischen der Driftsteuerzone 3 und der Anschlusszone 5 kann durch ein Tunneldielektrikum, insbesondere ein Tunneloxid ersetzt werden, wie anhand der nachfolgenden Figuren erläutert wird.The differently realizable ohmic resistance between the drift control zone 3 and the connection zone 5 can be replaced by a tunnel dielectric, in particular a tunnel oxide, as will be explained with reference to the following figures.

Bei der Schottky-Diode gemäß 38 überdeckt die Anschlusselektrode 11 den Bereich der Driftsteuerzone 3 und der Driftzone 2 vollständig, wobei die Driftsteuerzone 3 über eine optionale hochdotierte Anschlusszone 31 und ein Tunneldielektrikum 4' an die Anschlusselektrode 11 angeschlossen ist. Optional ist die Driftsteuerzone 3 über die dritte Verbindungszone 33 an die Anoden-Elektrode 13 angeschlossen.In the Schottky diode according to 38 covers the connection electrode 11 the area of the drift control zone 3 and the drift zone 2 completely, with the drift control zone 3 via an optional heavily doped connection zone 31 and a tunnel dielectric 4 ' to the connection electrode 11 connected. Optional is the drift control zone 3 over the third connection zone 33 to the anode electrode 13 connected.

Das Bauelement gemäß 39 ist als Merged-pin-Schottky-Diode ausgebildet und weist in der Driftzone 2 abschnittsweise eine p-dotierte Injektionszone 33' auf, die sich an die Anoden-Elektrode 13 anschließt. Die Injektionszone 33' kann dabei wie in 39 dargestellt an das Dielektrikum 4 angrenzen oder auch lateral von diesem beabstandet sein. Letztere Variante (nicht dargestellt) erleichtert die Anbindung des Schottky-Übergangs 60 an den an der Grenze der Driftzone 2 zum Dielektrikum 4 ausgebildeten Akkumulationskanals.The device according to 39 is designed as a merged-pin Schottky diode and has in the drift zone 2 in sections, a p-doped Injekti onszone 33 ' on, referring to the anode electrode 13 followed. The injection zone 33 ' can do it like in 39 represented on the dielectric 4 adjoin or also laterally spaced therefrom. The latter variant (not shown) facilitates the connection of the Schottky junction 60 at the border of the drift zone 2 to the dielectric 4 trained accumulation channel.

Das Bauelement gemäß 40 unterscheidet sich von dem Bauelement gemäß 38 dadurch, dass das Dielektrikum 4 nicht bis an die Kathoden-Elektrode 11 reicht und dass sich die Anschlusszone 5 unter das Tunneldielektrikum 4' erstreckt, so dass die Driftsteuerzone 3 über die optionale hochdotierte Verbindungszone 31 und das Tunneldielektrikum 4' an die Anschlusszone 5 angeschlossen ist.The device according to 40 differs from the device according to 38 in that the dielectric 4 not to the cathode electrode 11 enough and that the connection zone 5 under the tunnel dielectric 4 ' extends so that the drift control zone 3 via the optional heavily doped connection zone 31 and the tunnel dielectric 4 ' to the connection zone 5 connected.

Die vorliegende Erfindung wurde beispielhaft anhand eines MOSFETs und einer Schottky-Diode erläutert. Insbesondere bei einem MOSFET besteht die Möglichkeit, anstelle des gezeigten n-Kanal-MOSFETs einen p-Kanal-MOSFET vorzusehen. In diesem Fall müssten bei den gezeigten Ausführungsbeispielen eines n-Kanal-MOSFETs alle n-dotierten Halbleiterzonen durch p-dotierte Halbleiterzonen und umgekehrt alle p-dotierten Halbleiterzonen durch n-dotierte Halbleiterzonen ersetzt werden. Dies betrifft insbesondere auch die ersten, die zweiten und die dritten Dioden, d.h. diese Dioden müssen in umgekehrter Polarität an die entsprechenden, jedoch komplementär dotierten Gebiete angeschlossen werden.The The present invention has been described by way of example with reference to a MOSFET and a Schottky diode explained. Especially with a MOSFET, it is possible to replace the one shown n-channel MOSFETs to provide a p-channel MOSFET. In this case would in the embodiments shown an n-channel MOSFET all n-doped semiconductor zones through p-doped semiconductor zones and vice versa all p-doped semiconductor zones through n-doped semiconductor zones be replaced. This concerns in particular also the first, the second and third diodes, i. these diodes must be in reverse polarity connected to the corresponding but complementarily doped areas become.

Das erfindungsgemäße Konzept ist auf beliebige, eine Driftzone aufweisende unipolare Bauelemente, insbesondere auch auf JFETs anwendbar.The inventive concept is on any, a drift zone having unipolar components, especially applicable to JFETs.

Abschließend sei noch darauf hingewiesen, dass für die Realisierung der Driftsteuerzone nicht notwendigerweise einkristallines Halbleitermaterial erforderlich ist, sondern dass auch polykristallines Halbleitermaterial verwendet werden kann, das der zuvor erläuterten Dotiervorschrift genügt, wonach der Quotient der Dotierstoffladung und der Fläche des Dielektrikums kleiner ist als die Durchbruchsladung. Bei Verwendung eines polykristallinen Halbleitermaterials für die Driftsteuerzone 3 sind allerdings höhere Leckströme zu beachten, die aus eine erhöhten Ladungsträgergeneration an Korngrenzen zwischen einzelnen Kristallen des polykristallinen Materials resultieren.Finally, it should be pointed out that for the realization of the drift control zone not necessarily monocrystalline semiconductor material is required, but that polycrystalline semiconductor material can be used which satisfies the doping rule explained above, after which the quotient of the dopant charge and the surface of the dielectric is smaller than the breakdown charge , When using a polycrystalline semiconductor material for the drift control zone 3 however, higher leakage currents resulting from increased charge carrier generation at grain boundaries between individual crystals of the polycrystalline material should be noted.

11
HalbleiterkörperSemiconductor body
22
Driftzonedrift region
33
DriftsteuerzoneDrift control region
44
Dielektrikumdielectric
4'4 '
Tunneldielektrikumtunnel dielectric
4a, 4b4a, 4b
Teilschicht des Dielektrikumssublayer of the dielectric
4c4c
Zwischenraumgap
55
hochdotierte Anschlusszonehighly doped contiguous zone
66
elektrische Widerstandszoneelectrical resistance zone
77
Kompensationszonecompensation zone
88th
BodyzoneBody zone
99
Sourcezonesource zone
1010
Drainzonedrain region
1313
erste Elektrode/Sourceelektrode/Anodenelektrodefirst Electrode / source electrode / anode electrode
1111
zweite Elektrode/Drainelektrode/Kathodenelektrodesecond Electrode / drain electrode / cathode electrode
1414
Steuerelektrodecontrol electrode
1515
Gateelektrodegate electrode
1616
Gateisolationgate insulation
1717
Bypass-ZoneBypass Zone
1919
vierte Elektrodefourth electrode
2020
Trench-MOSFET-StrukturTrench MOSFET structure
2121
Zwischenzoneintermediate zone
3131
erste Verbindungszonefirst connecting zone
3232
zweite Verbindungszonesecond connecting zone
3333
dritte Verbindungszonethird connecting zone
33'33 '
Injektionszoneinjection zone
3434
vierte Verbindungszonefourth connecting zone
4141
erste Diodefirst diode
41a41a
Anodenzone der ersten Diodeanode zone the first diode
41b41b
Kathodenzone der ersten Diodecathode zone the first diode
4242
zweite Diodesecond diode
42a42a
Anodenzone der zweiten Diodeanode zone the second diode
42b42b
Kathodenzone der zweiten Diodecathode zone the second diode
4343
dritte Diodethird diode
43a43a
Anodenzone der dritten Diodeanode zone the third diode
43b43b
Kathodenzone der dritten Diodecathode zone the third diode
5050
Kapazitätcapacity
51, 5251 52
Kennliniecurve
5353
Messpunktmeasuring point
5555
Widerstandresistance
5656
Fortsatzextension
5757
Aussparungrecess
58, 5958 59
Kennliniecurve
6060
Schottky-ÜbergangSchottky junction
61-6361-63
MOSFET-ZelleMOSFET cell
rr
erste laterale Richtungfirst lateral direction
r'r '
zweite laterale Richtungsecond lateral direction
vv
vertikale Richtungvertical direction
ID I D
Diodenstromdiode current
DU D U
Diodenspannungdiode voltage
E-E'E-E '
Ebenelevel
IDS I DS
Drain-Source-StromDrain-source current
UDS U DS
Drain-Source-SpannungDrain-source voltage

Claims (35)

Halbleiterbauelement das einen Halbleiterkörper (1) und folgende weitere Merkmale aufweist: – eine Driftzone (2) eines ersten Leitungstyps, – eine Driftsteuerzone (3) aus einem dotierten Halbleitermaterial, die zumindest abschnittsweise benachbart zu der Driftzone (2) angeordnet ist, – ein Dielektrikum (4), das zumindest abschnittweise zwischen der Driftzone (2) und der Driftsteuerzone (3) angeordnet ist, wobei ein Quotient aus der Netto-Dotierstoffladung der Driftsteuerzone (3) in einem an das Dielektrikum (4) und die Driftzone angrenzenden Bereich und aus der Fläche des zwischen der Driftsteuerzone (3) und der Driftzone (4) angeordneten Dielektrikums (4) kleiner ist als die Durchbruchsladung des Halbleitermaterials der Driftsteuerzone (3).Semiconductor component that has a semiconductor body ( 1 ) and the following further features: a drift zone ( 2 ) of a first conductivity type, - a drift control zone ( 3 ) of a doped semiconductor material, which at least partially adjacent to the drift zone ( 2 ), - a dielectric ( 4 ), at least in sections between the drift zone ( 2 ) and the drift control zone ( 3 ), wherein a quotient of the net dopant charge of the drift control zone ( 3 ) in one to the dielectric ( 4 ) and the drift zone adjacent area and from the area of the between the drift control zone ( 3 ) and the drift zone ( 4 ) arranged dielectric ( 4 ) is smaller than the breakdown charge of the semiconductor material of the drift control zone ( 3 ). Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem die Driftsteuerzone (3) vom ersten Leitungstyp ist.Semiconductor component according to Claim 1, in which the drift control zone ( 3 ) of the first conductivity type. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem die Driftsteuerzone (3) von einem zum ersten Leitungstyp komplementären zweiten Leitungstyp ist.Semiconductor component according to Claim 1, in which the drift control zone ( 3 ) is of a second conductivity type complementary to the first conductivity type. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Driftsteuerzone (3) und die Driftzone (2) die gleiche Netto-Dotierstoffkonzentration aufweisen.Semiconductor component according to one of the preceding claims, in which the drift control zone ( 3 ) and the drift zone ( 2 ) have the same net dopant concentration. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Driftzone (2) und die Driftsteuerzone (3) in einer Richtung parallel zu dem Dielektrikum einen gleichen Verlauf der Dotierstoffkonzentration aufweisen.Semiconductor component according to one of the preceding claims, in which the drift zone ( 2 ) and the drift control zone ( 3 ) in a direction parallel to the dielectric have a same course of the dopant concentration. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem eine höher als die Driftzone (2) dotierte erste Anschlusszone (5) des ersten Leitungstyps vorgesehen ist und bei dem die Driftsteuerzone (3) an diese erste Anschlusszone gekoppelt ist.Semiconductor component according to one of the preceding claims, wherein one higher than the drift zone ( 2 ) doped first terminal zone ( 5 ) of the first conductivity type is provided and in which the drift control zone ( 3 ) is coupled to this first connection zone. Halbleiterbauelement nach Anspruch 6, bei dem die Driftsteuerzone (3) über eine zweite Anschlusszone (31) des ersten Leitungstyps und eine erste Anschlusselektrode (11) an die erste Anschlusszone (5) gekoppelt ist.Semiconductor component according to Claim 6, in which the drift control zone ( 3 ) via a second connection zone ( 31 ) of the first conductivity type and a first connection electrode ( 11 ) to the first connection zone ( 5 ) is coupled. Halbleiterbauelement nach Anspruch 6, bei dem sich die erste Anschlusszone (5) abschnittsweise bis an die Driftsteuerzone (3) erstreckt.Semiconductor component according to Claim 6, in which the first connection zone ( 5 ) in sections to the drift control zone ( 3 ). Halbleiterbauelement nach Anspruch 6, bei dem die Driftsteuerzone (3) über ein Widerstandselement oder (55) ein Tunneldielektrikum (4') an die erste Anschlusszone (5) gekoppelt ist.Semiconductor component according to Claim 6, in which the drift control zone ( 3 ) via a resistance element or ( 55 ) a tunnel dielectric ( 4 ' ) to the first connection zone ( 5 ) is coupled. Halbleiterbauelement nach Anspruch 9, bei der das Widerstandselement eine intrinsisch dotierte Halbleiterzone umfasst.A semiconductor device according to claim 9, wherein the Resistive element comprises an intrinsically doped semiconductor zone. Halbleiterbauelement nach Anspruch 6, bei dem die Driftsteuerzone (3) über eine Diode (43) an die erste Anschlusszone (5) gekoppelt ist.Semiconductor component according to Claim 6, in which the drift control zone ( 3 ) via a diode ( 43 ) to the first connection zone ( 5 ) is coupled. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, das als MOSFET ausgebildet ist, der eine Source-Zone (9), eine Drain-Zone (5) als erste Anschlusszone, eine zwischen der Driftzone (2) und der Source-Zone ausgebildete Body-Zone (8), sowie eine gegenüber dem Halbleiterkörper (1) isolierte, benachbart zu der Body-Zone (8) angeordnete Gate-Elektrode (15) aufweist.Semiconductor component according to one of the preceding claims, which is designed as a MOSFET having a source zone ( 9 ), a drain zone ( 5 ) as the first connection zone, one between the drift zone ( 2 ) and the source zone formed body zone ( 8th ), and one with respect to the semiconductor body ( 1 ) isolated, adjacent to the body zone ( 8th ) arranged gate electrode ( 15 ) having. Halbleiterbauelement nach Anspruch 12, das als MOSFET mit planar angeordneter Gateelektrode (15) ausgebildet ist.Semiconductor component according to Claim 12, which is designed as a MOSFET with a planarly arranged gate electrode ( 15 ) is trained. Halbleiterbauelement nach Anspruch 12, das als Trench-MOSFET ausgebildet ist, bei dem die Gate-Elektrode (15) in wenigstens einem sich in vertikaler Richtung in den Halbleiterkörper (1) hinein erstreckenden Graben ausgebildet ist.Semiconductor component according to Claim 12, which is designed as a trench MOSFET, in which the gate electrode ( 15 ) in at least one in the vertical direction in the semiconductor body ( 1 ) is formed in extending trench. Halbleiterbauelement nach Anspruch 14, bei dem die Driftsteuerzone unterhalb des wenigstens einen Grabens ausgebildet ist.A semiconductor device according to claim 14, wherein the Drift control zone formed below the at least one trench is. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 12 bis 15, bei dem die Driftzone (2) wenigstens eine komplementär zur Driftzone (2) dotierte Kompensationszone (7) aufweist.Semiconductor component according to one of Claims 12 to 15, in which the drift zone ( 2 ) at least one complementary to the drift zone ( 2 ) doped compensation zone ( 7 ) having. Halbleiterbauelement nach Anspruch 24, bei dem die Driftsteuerzone (3) in lateraler Richtung (r) zwischen zwei benachbarten Kompensationszonen (7) angeordnet ist.Semiconductor component according to Claim 24, in which the drift control zone ( 3 ) in the lateral direction (r) between two adjacent compensation zones ( 7 ) is arranged. Halbleiterbauelement nach Anspruch 16 oder 17, bei dem zwischen zwei benachbarten Kompensationszonen (7) in der Driftzone (2) eine Zwischenzone (21) vom ersten Leitungstyp angeordnet ist, deren Dotierstoffkonzentration höher ist als die Dotierstoffkonzentration anderer Bereiche der Driftzone (2).Semiconductor component according to Claim 16 or 17, in which between two adjacent compensation zones ( 7 ) in the drift zone ( 2 ) an intermediate zone ( 21 ) of the first conductivity type whose dopant concentration is higher than the dopant concentration of other regions of the drift zone ( 2 ). Halbleiterbauelement nach Anspruch 18, bei dem die Driftsteuerzone (3) in vertikaler Richtung (v) auf der hochdotierten Anschlusszone (5) zugewandten Seite der Zwischenzone (21) angeordnet ist.Semiconductor component according to Claim 18, in which the drift control zone ( 3 ) in the vertical direction (v) on the heavily doped terminal zone (FIG. 5 ) facing side of the intermediate zone ( 21 ) is arranged. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche mit mehreren Driftsteuerzonen (3), die in lateraler Richtung (r) äquidistant voneinander beabstandet sind.Semiconductor component according to one of the preceding claims with a plurality of drift control zones ( 3 ) which are equidistant from each other in the lateral direction (r). Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 12 bis 20, bei dem die Driftsteuerzone (3) abschnittsweise benachbart zu der Body-Zone (8) angeordnet ist.Semiconductor component according to one of Claims 12 to 20, in which the drift control zone ( 3 ) in sections adjacent to the body zone ( 8th ) is arranged. Halbleiterbauelement nach Anspruch 21, bei dem die Driftsteuerzone (3) über ein Gleichrichterelement (41) oder einen Widerstand an die Source-Zone (9) gekoppelt ist.Semiconductor component according to Claim 21, in which the drift control zone ( 3 ) via a rectifier element ( 41 ) or a resistor to the source zone ( 9 ) is coupled. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 12 bis 20, bei dem sich an die Driftsteuerzone (3) eine komplementär zu der Driftsteuerzone (3) dotierte dritte Anschlusszone (33) anschließt, die getrennt durch das Dielektrikum (4) benachbart zu der Body-Zone (8) angeordnet ist.Semiconductor component according to one of the 12 to 20, in which the drift control zone ( 3 ) one complementary to the drift control zone ( 3 ) doped third terminal zone ( 33 ) separated by the dielectric ( 4 ) adjacent to the body zone ( 8th ) is arranged. Halbleiterbauelement nach Anspruch 23, bei dem die dritte Anschlusszone (33) an die Source-Zone (9) gekoppelt ist.Semiconductor component according to Claim 23, in which the third connection zone ( 33 ) to the source zone ( 9 ) is coupled. Halbleiterbauelement nach Anspruch 24, bei dem die dritte Anschlusszone (33) über eine Diode (41) an die Source-Zone gekoppelt ist.Semiconductor component according to Claim 24, in which the third connection zone ( 33 ) via a diode ( 41 ) is coupled to the source zone. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 23 bis 25, bei dem eine stärker als die Body-Zone (8) dotierte Halbleiterzone (17) des zweiten Leitungstyps vorhanden ist, die sich an die Body-Zone anschließt und die wenigstens abschnittsweise benachbart zu der dritten Anschlusszone (33) angeordnet ist.Semiconductor component according to one of Claims 23 to 25, in which one stronger than the body zone ( 8th ) doped semiconductor zone ( 17 ) of the second conductivity type, which adjoins the body zone and which is at least partially adjacent to the third connection zone (FIG. 33 ) is arranged. Halbleiterbauelement nach Anspruch 21 bis 26, bei dem eine Kapazität (50) zwischen die Driftsteuerzone (3) und die Source-Zone (9) gekoppelt ist.Semiconductor component according to Claims 21 to 26, in which a capacitance ( 50 ) between the drift control zone ( 3 ) and the source zone ( 9 ) is coupled. Halbleiterbauelement nach Anspruch 27, bei dem die Kapazität (50) als externe Kapazität mit dem Halbleiterbauelement verbunden ist.Semiconductor component according to Claim 27, in which the capacitance ( 50 ) is connected as an external capacitance with the semiconductor device. Halbleiterbauelement nach Anspruch 27 oder 28, bei dem die Kapazität zumindest teilweise in den Halbleiterkörper (1) integriert ist.Semiconductor component according to Claim 27 or 28, in which the capacitance is at least partially embedded in the semiconductor body ( 1 ) is integrated. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 21 bis 29, bei dem die dritte Anschlusszone (33) über eine weitere Diode (42) an die Gate-Elektrode (15) gekoppelt ist.Semiconductor component according to one of Claims 21 to 29, in which the third connection zone ( 33 ) via another diode ( 42 ) to the gate electrode ( 15 ) is coupled. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 21 bis 30, bei dem sich an die dritte Anschlusszone (33) eine höher als die dritte Anschlusszone (33) dotierte Anschlusszone (34) des zweiten Leitungstyps anschließt.Semiconductor component according to one of Claims 21 to 30, in which the third connection zone ( 33 ) one higher than the third connection zone ( 33 ) doped terminal zone ( 34 ) of the second conductivity type connects. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 21 bis 31, bei dem wenigstens eines der Elemente erste Diode (41), zweite Diode (42) und Kapazität (50) die höher dotierte Anschlusszone (34) kontaktiert.Semiconductor component according to one of Claims 21 to 31, in which at least one of the elements is a first diode ( 41 ), second diode ( 42 ) and capacity ( 50 ) the higher doped junction zone ( 34 ) contacted. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 21 bis 32, bei dem die Dielektrikumsschicht zwischen der Body-Zone (8) und der dritten Anschlusszone (33) dicker ist als zwischen der Driftsteuerzone (3) und der Driftzone.Semiconductor component according to one of Claims 21 to 32, in which the dielectric layer between the body zone ( 8th ) and the third connection zone ( 33 ) is thicker than between the drift control zone ( 3 ) and the drift zone. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, das als Schottky-Diode ausgebildet ist, das eine Kathodenzone als erste Anschlusszone (5) aufweist, – bei dem eine Anschlusselektrode (13) die Driftzone beabstandet zu der Kathodenzone (5) kontaktiert und mit der Driftzone (2) einen Schottky-Kontakt bildet, – bei dem die Anschlusselektrode (13) die Driftsteuerzone (3) kontaktiert und – bei dem die Driftsteuerzone (3) beabstandet zu der Anschlusselektrode oder über einen Fortsatz (56) die Kathodenzone (5) kontaktiert.Semiconductor component according to one of claims 1 to 11, which is formed as a Schottky diode having a cathode zone as a first connection zone ( 5 ), in which a connection electrode ( 13 ) the drift zone spaced from the cathode zone ( 5 ) and with the drift zone ( 2 ) forms a Schottky contact, - in which the connection electrode ( 13 ) the drift control zone ( 3 ) and - in which the drift control zone ( 3 ) spaced from the terminal electrode or via an extension ( 56 ) the cathode zone ( 5 ) contacted. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Dielektrikum (4) abschnittsweise als Tunneldielektrikum (4') ausgebildet ist.Semiconductor component according to one of the preceding claims, in which the dielectric ( 4 ) in sections as a tunnel dielectric ( 4 ' ) is trained.
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