DE102013107758B4 - Halbleitervorrichtung mit einer dielektrischen Struktur in einem Trench - Google Patents

Halbleitervorrichtung mit einer dielektrischen Struktur in einem Trench Download PDF

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Abstract

Halbleitervorrichtung, umfassend:einen Trench (102), der sich in eine Driftzone (108) eines Halbleiterkörpers (104) von einer ersten Oberfläche (106) erstreckt,eine Gateelektrode (124) in dem Trench (102),einen Bodybereich (116), der an eine Seitenwand (132a, 132b) des Trenches (102) angrenzt, undeine dielektrische Struktur (122) in dem Trench (102), die ein Hoch-k-Dielektrikum (136) in einem unteren Teil des Trenches (102) umfasst und entlang einer Bodenseite des Trenches (102) an den Halbleiterkörper angrenzt, wobei das Hoch-k-Dielektrikum gegenüberliegende Seitenwände (132a, 132b) und eine Bodenseite (134) des Trenches (102) auskleidet und eine Dielektrizitätskonstante hat, die höher ist als diejenige von SiO, und wobei eine Erstreckung des Hoch-k-Dielektrikums (136) in einer vertikalen Richtung (y) senkrecht zu der ersten Oberfläche (106) begrenzt ist zwischen einer Bodenseite (134) des Trenches (102) und einem Pegel, wo eine Bodenseite des Bodybereiches (116) an die Seitenwand (132a, 132b) des Trenches (102) angrenzt, und eine Erstreckung des Hoch-k-Dielektrikums (136) in einer vertikalen Richtung (y) senkrecht zu der ersten Oberfläche (106) begrenzt ist zwischen einer Bodenseite (134) des Trenches (102) und einer Bodenseite der Gateelektrode (124) in dem Trench, und wobei ein erstes Dielektrikum (130) zwischen dem Hoch-k-Dielektrikum (136) und dem Halbleiterkörper (104) vorgesehen ist.

Description

  • HINTERGRUND
  • Feldeffekt-Steuer-Leistungsschaltstrukturen, beispielsweise Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) oder Feldeffekttransistoren (FETs), sind in verschiedenen Halbleiteranwendungen vorhanden, die Schalter in Leistungs- bzw. Energieversorgungen und Leistungskonverter bzw. Umformer einschließen, jedoch nicht hierauf begrenzt sind. Beispielhafte IGBTs oder FETs mit Grabengatestrukturen und Dielektrika in den Grabengatestrukturen sind aus den Druckschriften US 2011 / 0 260 243 A1 , DE 10 2007 053 104 A1 , US 2006 / 0 273 386 A1 , DE 10 2004 046 697 A1 , DE 10 2011 051 670 A1 und US 2011 / 0 079 843 A1 bekannt.
  • Ein Beispiel einer Feldeffekt-Steuer-Leistungsschaltstruktur ist eine vertikale Struktur mit einer Gateelektrode in einem Trench. Diese vertikale Struktur erlaubt einen Stromfluss zwischen einer ersten Seite und einer zweiten Seite einer Halbleiterscheibe bzw. eines Halbleiterkörpers. Bei und um einen Boden der Trenches bzw. Gräben können hohe elektrische Felder zu einer Verringerung einer Durchbruchspannung oder sogar zu einer Zerstörung der Halbleitervorrichtung führen. Als ein Beispiel kann ein Avalanche bzw. Lawinendurchbruch, der in einem Durchbruchmodus der Halbleitervorrichtung auftritt, zu einem instabilen Verhalten der Spannungssperrfähigkeit der Halbleitervorrichtung aufgrund einer Erzeugung von heißen Ladungsträgern führen. Dies kann sogar zu einer Verschiebung eines elektrischen Durchbruchbereiches führen. In dem Fall von IGBTs kann ein dynamischer Avalanche zu unerwünschten Schwingungen führen, während die Vorrichtung ausschaltet. Dadurch kann die Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung nachteilhaft beeinflusst werden.
  • Es ist wünschenswert, die Zuverlässigkeit einer Halbleitervorrichtung zu verbessern.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleitervorrichtung anzugeben, die den obigen Forderungen genügt.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die Aufgabe wird gelöst mit der Lehre des unabhängigen Anspruchs 1. Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Der Fachmann wird zusätzliche Merkmale und Vorteile nach Lesen der folgenden Detailbeschreibung und nach Betrachten der begleitenden Zeichnungen erkennen.
  • Figurenliste
  • Die begleitenden Zeichnungen sind beigeschlossen, um ein weiteres Verständnis der vorliegenden Erfindung zu liefern, und sie sind in die Offenbarung einbezogen und bilden einen Teil von dieser. Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zum Erläutern von Prinzipien der Erfindung. Andere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und zahlreiche der beabsichtigten Vorteile der vorliegenden Erfindung werden sofort gewürdigt, da sie unter Hinweis auf die folgende Detailbeschreibung besser verstanden werden. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu relativ zueinander. Gleiche Bezugszeichen geben entsprechend ähnliche Teile an. Die Merkmale der verschiedenen veranschaulichten Ausführungsbeispiele können kombiniert werden, wenn sie einander nicht ausschließen.
  • Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt und in Einzelheiten in der folgenden Beschreibung erläutert.
    • Die 1A bis 1C sind schematische Schnittdarstellungen von verschiedenen Transistorzelldesigns bzw. -ausführungen eines Ausführungsbeispiels einer Halbleitervorrichtung mit einem Hoch-k-Dielektrikum in einem unteren Teil eines Trenches.
    • 2 veranschaulicht eine Schnittdarstellung eines anderen Ausführungsbeispiels einer dielektrischen Struktur in einem unteren Teil des Trenches der in 1A gezeigten Halbleitervorrichtung, wobei die dielektrische Struktur ein geladenes Dielektrikum umfasst.
    • 3 ist eine Schnittdarstellung eines anderen Ausführungsbeispiels einer dielektrischen Struktur in einem unteren Teil des Trenches der in 1A veranschaulichten Halbleitervorrichtung, wobei die dielektrische Struktur ein Hoch-k-Dielektrikum auf einem geladenen Dielektrikum umfasst.
    • 4 ist eine Schnittdarstellung eines anderen Ausführungsbeispiels einer dielektrischen Struktur in einem unteren Teil des Trenches der in 1A veranschaulichten Halbleitervorrichtung, wobei die dielektrische Struktur ein geladenes Dielektrikum auf ein Hoch-k-Dielektrikum umfasst.
    • 5 ist eine Schnittdarstellung eines anderen Ausführungsbeispiels einer dielektrischen Struktur in einem unteren Teil des Trenches der in 1A veranschaulichten Halbleitervorrichtung, wobei die dielektrische Struktur ein Hoch-k-Dielektrikum umfasst, das entgegengesetzte Seitenwände und eine Bodenseite des unteres Teiles des Trenches auskleidet.
    • 6 ist eine Schnittdarstellung eines anderen Ausführungsbeispiels einer dielektrischen Struktur in einem unteren Teil des Trenches der in 1A veranschaulichten Halbleitervorrichtung, wobei die dielektrische Struktur teilweise den unteren Teil des Trenches an einer Bodenseite des Trenches füllt.
    • 7 veranschaulicht schematisch einen Vergleich von Vorrichtungsparametern, wenn eine Referenzvorrichtung und eine Halbleitervorrichtung mit einem Hoch-k-Dielektrikum in einem unteren Teil eines Trenches ähnlich zu 1A ausgeschaltet werden.
    • 8 veranschaulicht einen Vergleich von Vorrichtungsparametern, wenn eine Referenzvorrichtung und eine Halbleitervorrichtung mit einem geladenen Dielektrikum in einem unteren Teil eines Trenches ähnlich zu 2 ausgestaltet werden.
  • DETAILBESCHREIBUNG
  • In der folgenden Detailbeschreibung wird Bezug genommen auf die begleitenden Zeichnungen, die einen Teil der Offenbarung bilden und in denen zu Veranschaulichung spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in welchen die Erfindung ausgeführt werden kann. In dieser Hinsicht wird eine Richtungsterminologie, wie „Oberseite“, „Boden“, „Vorderseite“, „Rückseite“, „vorne“, „nachfolgend“, „darüber“, „oberhalb“, „unterhalb“ usw. im Hinblick auf die Ausrichtung der gerade beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten der Ausführungsbeispiele in einer Anzahl von verschiedenen Orientierungen positioniert sein können, wird die Richtungsterminologie für Zwecke der Darstellung verwendet und ist in keiner Weise begrenzend. Es ist zu verstehen, dass andere Ausführungsbeispiele verwendet und strukturelle oder logische Änderungen gemacht werden können, ohne von dem Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können Merkmale, die als Teil eines Ausführungsbeispiels veranschaulicht oder beschrieben sind, bei oder in Zusammenhang mit anderen Ausführungsbeispielen verwendet werden, um zu noch einem weiteren Ausführungsbeispiel zu gelangen. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung derartige Abwandlungen und Veränderungen einschließt. Die Beispiele sind mittels einer spezifischen Sprache beschrieben, die nicht als den Bereich der beigefügten Patentansprüche begrenzend aufgefasst werden sollte. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu und sind lediglich für Veranschaulichungszwecke. Zur Klarheit sind die gleichen Elemente oder Herstellungsprozesse durch die gleichen Bezugszeichen in den verschiedenen Zeichnungen angegeben, falls nicht etwas anderes festgestellt wird.
  • Die Begriffe „lateral“ und „horizontal“, wie diese in dieser Beschreibung verwendet sind, sollen eine Orientierung parallel zu einer ersten Oberfläche eines Halbleitersubstrates oder Halbleiterkörpers angeben. Dies kann beispielsweise die Oberfläche eines Wafers oder einer Scheibe bzw. eines Körpers sein.
  • Der Begriff „vertikal“, wie dieser in der vorliegenden Beschreibung verwendet ist, soll eine Orientierung angeben, die senkrecht zu der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrates oder Halbleiterkörpers gelegen ist.
  • Die in dieser Beschreibung verwendeten Begriffe „gekoppelt“ und/oder „elektrisch gekoppelt“ sollen nicht bedeuten, dass die Elemente direkt zusammen gekoppelt sein müssen, vielmehr können zwischen den „gekoppelten“ oder „elektrisch gekoppelten“ Elementen dazwischen liegende Elemente vorgesehen sein. Der Begriff „elektrisch verbunden“ soll eine niederohmige elektrische Verbindung zwischen den elektrisch miteinander verbundenen Elementen beschreiben.
  • In dieser Beschreibung kann sich n-dotiert auf einen ersten Leitungstyp bzw. Leitfähigkeitstyp beziehen, während p-dotiert sich auf einen zweiten Leitfähigkeitstyp bezieht. Es ist selbstverständlich, dass die Halbleitervorrichtungen mit den entgegengesetzten Dotierungsbeziehungen gebildet werden können, sodass der erste Leitfähigkeitstyp p-dotiert und der zweite Leitfähigkeitstyp n-dotiert sein kann. Weiterhin veranschaulichen einige Figuren relative Dotierungskonzentrationen durch Angabe von „-“ oder „+“ nächst zu dem Dotierungstyp. Beispielsweise bedeutet „n-“ eine Dotierungskonzentration, die kleiner ist als die Dotierungskonzentration eines „n“-Dotierungsbereiches, während ein „n+“-Dotierungsbereich eine größere Dotierungskonzentration als der „n“-Dotierungsbereich hat. Das Angeben der relativen Dotierungskonzentration bedeutet jedoch nicht, dass Dotierungsbereiche der gleichen relativen Dotierungskonzentration die gleiche absolute Dotierungskonzentration haben, falls nicht etwas anderes festgestellt wird. Beispielsweise können zwei verschiedene n+-Bereiche verschiedene absolute Dotierungskonzentrationen haben. Das Gleiche gilt beispielsweise für einen n+ und einen p+-Bereich.
  • Spezifische Ausführungsbeispiele, die in dieser Beschreibung beschrieben sind, beziehen sich auf, ohne hierauf beschränkt zu sein, Leistungshalbleitervorrichtungen, die durch Feldeffekt gesteuert sind, und insbesondere auf unipolare Vorrichtungen, wie MOSFETs.
  • Der Begriff „Feldeffekt“, wie dieser in der vorliegenden Beschreibung verwendet ist, soll die durch das elektrische Feld vermittelte Bildung eines „Inversionskanales“ und/oder Steuerung der Leitfähigkeit und/oder Gestalt des Inversionskanales in einem Halbleiterkanalbereich angeben.
  • 1A veranschaulicht einen schematischen Schnitt eines IGBT 1001 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der IGBT 1001 umfasst einen Trench bzw. Graben 102, der sich in einen Halbleiterkörper 104 von einer ersten Seite 106, beispielsweise einer Emitterseite, erstreckt.
  • Der Halbleiterkörper 104 umfasst eine n--Typ-Driftzone 108, beispielsweise ein Halbleitersubstrat, wie z.B. ein Siliciumsubstrat. Der Halbleiterkörper 104 umfasst weiterhin einen optionalen n-Typ-Feldstoppbereich 110 und einen p+-dotierten Emitter 112 an einer zweiten Seite 114 entgegengesetzt zu der ersten Seite 106, beispielsweise an einer Kollektorseite. Der optionale n-dotierte Feldstoppbereich 110 ist zwischen der n--dotierten Driftzone 108 und dem p+-dotierten Emitterbereich 112 gelegen. P+-dotierte Bodybereiche 116, die als IGBT-Emitter wirken, und n+-dotierte Sourcebereiche 118 grenzen an die erste Seite 106 an und sind elektrisch jeweils mit einem ersten Kontakt 120, beispielsweise einem Sourcekontakt, gekoppelt.
  • Der Trench 102 umfasst eine dielektrische Struktur 122 und eine Gateelektrode 124, die elektrisch mit einem zweiten Kontakt 126, beispielsweise einem Gatekontakt, gekoppelt ist.
  • Die dielektrische Struktur 122 in dem Trench 102 umfasst ein erstes Dielektrikum 130, das Seitenwände 132a, 132b und eine Bodenseite 134 des Trenches 102 auskleidet. Die dielektrische Struktur 122 umfasst weiterhin en Hoch-k-Dielektrikum 136 in einem unteren Teil des Trenches. Das Hoch-k-Dielektrikum hat eine Dielektrizitätskonstante, die höher ist als diejenige von SiO2, beispielsweise höher als 3,9. Eine Erstreckung des Hoch-k-Dielektrikums 136 in einer vertikalen Richtung y senkrecht zu der ersten Oberfläche 106 ist begrenzt zwischen der Bodenseite 134 des Trenches 102 und einem Pegel 138, wo eine Bodenseite 140 der Bodybereiche 116 an die Seitenwand 132a des Trenches 102 angrenzt. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel kleidet das Hoch-k-Dielektrikum 136 einen Teil des ersten Dielektrikums 130 an Seitenwänden 132a, 132b und an der Bodenseite 134 des Trenches 102 aus.
  • Ein zweites Dielektrikum 142 ist auf dem Hoch-k-Dielektrikum 136 gebildet. Mit anderen Worten, das Hoch-k-Dielektrikum 136 liegt sandwichartig zwischen dem ersten Dielektrikum 130 und dem zweiten Dielektrikum 142. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist das zweite Dielektrikum 142 durch eine Elektrode ersetzt. Als ein Beispiel kann sich die Gateelektrode 124 in ein Gebiet des zweiten Dielektrikums 142 erstrecken, wie dies in 1A veranschaulicht ist. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist das zweite Dielektrikum 142 durch eine Feldelektrode und ein Dielektrikum zwischen der Gateelektrode 124 und der Feldelektrode ersetzt. Ein weiteres Dielektrikum oder dielektrischer Schichtstapel kann zwischen der Feldelektrode und dem Hoch-k-Dielektrikum 136 angeordnet sein.
  • Als ein Beispiel kann das erste Dielektrikum 130 ein Gatedielektrikum zwischen der Gateelektrode 124 und den p+-dotierten Bodybereichen 116 in einem Kanalbereich zwischen den n+-dotierten Sourcezonen 118 und der n--dotierten Driftzone 108 bilden. Als ein Beispiel kann das erste Dielektrikum 130 SiO2, beispielsweise eine thermisches Oxid, einschließen oder aus diesem gemacht sein. Das erste Dielektrikum 130 kann auch geeignet bezüglich einer Verhinderung einer chemischen Reaktion zwischen einem Material des Halbleiterkörpers 104 und dem Hoch-k-Dielektrikum 136 gewählt sein. Als ein weiteres Beispiel kann das zweite Dielektrikum 142 ein Oxid und/oder ein Nitrid umfassen oder einem solchen entsprechen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Hoch-k-Dielektrikum 136 wenigstens ein Material aus Al2O3, Ta2O5 und ZrO2. Gemäß einem Ausführungsbeispiel liegt eine Dicke d des Hoch-k-Dielektrikums 136 zwischen 50 nm und 1 µm.
  • In dem gezeigten Ausführungsbeispiel grenzen n+-dotierte Sourcezonen 118 und p+-dotierte Bodybereiche 119 an entgegengesetzte Seitenwände 132a, 132b des Trenches 102 an. Die Schnittdarstellung des IGBT 1001 veranschaulicht lediglich einen Teil einer IGBT-Zellanordnung. Als ein Beispiel kann eine Geometrie der IGBT-Zellen in der Form von Streifen vorliegen, die Trenches 102 umfassen, die sich parallel zueinander erstrecken. Als ein weiteres Beispiel kann eine Geometrie der Trenches 102, das heißt in Draufsicht betrachtet, in der Form eines Polygons, beispielsweise eines Quadrates und/oder eines Sechseckes, sein. Polygonale Trenches können in einem regelmäßigen Muster, beispielsweis einem regelmäßigen Gitter angeordnet sein.
  • Der p+-dotierte Emitterbereich 112 an der zweiten Seite 114 kann durch Implantieren von p-Typ-Fremdstoffen in den Halbleiterkörper 104 von der zweiten Seite 114 gebildet sein. In ähnlicher Weise kann die optionale n-dotierte Feldstoppzone 110 auch durch Implantieren von n-Typ-Dotierstoffen in den Halbleiterkörper 104 von der zweiten Seite 114 gebildet sein.
  • Die gezeigte Halbleitervorrichtung 1001 ist ein IGBT mit dem Hoch-k-Dielektrikum 136 in dem Trench 102. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann das Hoch-k-Dielektrikum 136 auch in dem Trench 102 einer anderen Halbleitervorrichtung, beispielsweise einem FET mit einem n+-dotierten Drainkontaktbereich an der zweiten Seite 114 anstelle des in 1A veranschaulichten p+-dotierten Emitterbereiches 112, enthalten sein.
  • Die Bildung des Hoch-k-Dielektrikums 136 in dem unteren Teil des Trenches 102 erlaubt es, wesentlich eine elektrische Feldstärke in einem Gebiet rund um einen Bodenteil des Trenches 102 zu verringern. Dies erlaubt es, unerwünschte Oszillationen oder Schwingungen während eines IGBT- oder FET-Abschaltens zu reduzieren.
  • 1B veranschaulicht eine schematische Schnittdarstellung eines IGBT 1002, der eine dielektrische Struktur 122 in dem Trench 102 ähnlich zu dem IGBT 1001, der in 1A gezeigt ist, hat, sich jedoch von dem IGBT 1001 hinsichtlich einer Zellgeometrie unterscheidet. Während der Bodybereich 116 des IGBT 1001 an entgegengesetzte Seitenwände 132a, 132b des Trenches 102 angrenzt, grenzt ein Bodybereich 116' des in 1B gezeigten IGBT 1002 an die Seitenwand 132a an, ist jedoch an einer Seite der Seitenwand 132b nicht vorhanden bzw. abwesend. Ein floatender bzw. potentialfreier p+-dotierter Bereich 143 grenzt an die erste Seite 106 an und kleidet die Seitenwand 132b sowie einen Teil der Bodenseite 134 des Trenches 102 aus.
  • 1C veranschaulicht eine schematische Schnittdarstellung eines IGBT 1003, der die dielektrische Struktur 122 in dem Trench 102 ähnlich zu dem in 1A gezeigten IGBT 1001 umfasst, sich jedoch von dem IGBT 1001 hinsichtlich einer Zellgeometrie unterscheidet. Während der Bodybereich 116 des IGBT 1001 an entgegengesetzte Seitenwände 132a, 132b des Trenches 102 angrenzt, grenzt ein Bodybereich 116' des in 1B gezeigten IGBT 1002 an die Seitenwand 132a an, ist jedoch an einer Seite der Seitenwand 132b nicht vorhanden bzw. abwesend.
  • 2 veranschaulicht eine schematische Schnittdarstellung einer Halbleitervorrichtung 200 in einem Gebiet um einen Trench 102 herum. Ähnlich zu dem in 1A gezeigten IGBT 1001 umfasst die Halbleitervorrichtung 200 die n--dotierte Driftzone 108, den p+-dotierten Bodybereich 116, der alsein IGBT-Emitter wirkt, und die n+-dotierte Sourcezone 118. Das erste Dielektrikum 130 einer dielektrischen Struktur 222 kleidet die Seitenwände 132a und 132b sowie die Bodenseite 134 des Trenches 102 aus. Das erste Dielektrikum 130 bildet ein Gatedielektrikum in einem oberen Teil des Trenches 102 zwischen der n+-dotierten Sourcezone 118 und der n--dotierten Driftzone 108. Die dielektrische Struktur 222 umfasst weiterhin ein geladenes Dielektrikums 237 in dem unteren Teil des Trenches 102. Eine Oberflächenladung des geladenen Dielektrikums 237 beträgt bis zu wenigstens 1011 cm-2 oder bis zu wenigstens 5 x 1011 cm-2 oder bis zu wenigstens 1 × 1012 cm-2. Zusätzlich und als ein weiteres Beispiel ist die Oberflächenladung des geladenen Dielektrikums 237 kleiner als 1013 cm-2. Eine Ausdehnung oder Erstreckung des geladenen Dielektrikums 237 in der vertikalen Richtung y senkrecht zu der ersten Oberfläche 106 ist begrenzt zwischen der Bodenseite 134 des Trenches 102 und einem Pegel 138, wo eine Bodenseite des Bodybereiches 116 an die Seitenwand 132a des Trenches 102 angrenzt.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das geladene Dielektrikum 237 eine negative Ladung. Als ein Beispiel umfasst das geladene Dielektrikum 237 Cäsium (Cs). Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das geladene Dielektrikum 237 eine Netto-Negativladung. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst das geladene Dielektrikum eine Netto-Positivladung.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das geladene Dielektrikum 237 gebildet durch Nitrieren einer Oxidschicht, beispielsweise durch thermisches Glühen in einer NH3 einschließenden Umgebung.
  • Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst die Bildung des geladenen Dielektrikums 237 ein Beifügen von Cäsiumionen zu dieser Schicht. Ein Beifügen von Cäsiumionen kann erzielt werden durch Dotieren des Dielektrikums mit Cäsium und/oder durch eine Cäsium-Vorläuferschicht. Die Cäsium-Vorläuferschicht kann gebildet werden durch atomare Schichtablagerung (ALD) oder durch Eintauchen des Halbleiterkörpers 102 in eine Cäsiumionen enthaltende Lösung, beispielsweise in eine CsCl-Lösung.
  • Das geladene Dielektrikum 237 kleidet das erste Dielektrikum 137 an den Seitenwänden 132a in dem unteren Teil des Trenches einschließlich der Bodenseite 134 aus.
  • Die geladene dielektrische Struktur 222 umfasst weiterhin ein zweites Dielektrikum 142 auf dem geladenen Dielektrikum 237. Mit anderen Worten, das geladene Dielektrikum 237 ist sandwichartig zwischen dem ersten Dielektrikum 130 und dem zweiten Dielektrikum 142 vorgesehen.
  • Der Trench 102 umfasst weiterhin die Gateelektrode 124 auf dem geladenen Dielektrikum 237 und auf dem zweiten Dielektrikum 142. Die Gateelektrode 124 ist elektrisch von dem p+-dotierten Bodybereich und der n+-dotierten Sourcezone durch das erste Dielektrikum 130 getrennt.
  • Ähnlich zu dem Hoch-k-Dielektrikum 136 der in den 1A bis 1C gezeigten IGBTs erlaubt die Bildung des geladenen Dielektrikums 237 in dem unteren Teil des Trenches 102 ebenfalls ein wesentliches Verringern einer elektrischen Feldstärke in einem Gebiet um einen Bodenteil des Trenches 102 herum, um dadurch unerwünschte Schwingungen oder Oszillationen während eines IGBT- oder FET-Abschaltens zu reduzieren.
  • 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Halbleitervorrichtung 300 in einem Gebiet um einen Trench 102 herum. Ähnlich zu der in 2 gezeigten Halbleitervorrichtung 200 umfasst die Halbleitervorrichtung 300 die n--dotierte Driftzone 108, den p+-dotierten Bodybereich 116, der alsein IGBT-Emitter wirkt, und die n+-dotierte Sourcezone 118. Das erste Dielektrikum 130 einer isolierenden Struktur 322 kleidet die Seitenwände 132a und 132b sowie die Bodenseite 134 des Trenches 102 aus. Das erste Dielektrikum 130 bildet ein Gatedielektrikum in einem oberen Teil des Trenches 102 zwischen der n+-dotierten Sourcezone 118 und der n--dotierten Driftzone 108. Die dielektrische Struktur 322 umfasst weiterhin ein geladenes Dielektrikum 337 in dem unteren Teil des Trenches 102. Eine Oberflächenladung des geladenen Dielektrikums 337 beträgt bis zu wenigstens 1011 cm-2 oder bis zu wenigstens 5 x 1011 cm-2 oder bis zu wenigstens 1 × 1012 cm-2. Als ein weiteres Beispiel ist die Oberflächenladung des geladenen Dielektrikums 337 kleiner als 1013 cm-2. Eine Ausdehnung oder Erstreckung des geladenen Dielektrikums 337 in der vertikalen Richtung y senkrecht zu der ersten Oberfläche 106 ist begrenzt zwischen der Bodenseite 134 des Trenches 102 und einem Pegel 138, wo die Bodenseite des Bodybereiches 116 an die Seitenwand 132a des Trenches 102 angrenzt.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das geladene Dielektrikum 337 eine negative Ladung. Als ein Beispiel umfasst das geladene Dielektrikum 337 Cäsium (Cs). Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das geladene Dielektrikum 337 eine Netto-Negativladung. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst das geladene Dielektrikum 337 eine Netto-Positivladung.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das geladene Dielektrikum 337 durch Nitrieren einer Oxidschicht, beispielsweise durch thermisches Glühen in einer NH3 enthaltenden Umgebung, gebildet sein. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst die Bildung des geladenen Dielektrikums 337 ein Beifügen von Cäsiumionen zu dieser Schicht. Ein Beifügen von Cäsiumionen kann durch Dotieren des Dielektrikums mit Cäsium und/oder durch eine Cäsium-Vorläuferschicht erreicht werden. Die Cäsium-Vorläuferschicht kann gebildet werden durch atomare Schichtablagerung (ALD) oder Eintauchen des Halbleiterkörpers 104 in eine Cäsiumionen enthaltende Lösung, beispielsweise in eine CsCl-Lösung.
  • Das geladene Dielektrikum 337 kleidet das erste Dielektrikum 130 an den Seitenwänden 132a in dem unteren Teil des Trenches und an der Bodenseite 134 aus.
  • Die dielektrische Struktur 322 umfasst weiterhin ein Hoch-k-Dielektrikum 336 auf dem geladenen Dielektrikum 337 in dem unteren Teil des Trenches 102. Das Hoch-k-Dielektrikum 336 hat eine Dielektrizitätskonstante, die höher ist als diejenige von SiO2, beispielsweise höher als 3,9. Eine Ausdehnung oder Erstreckung des Hoch-k-Dielektrikums 336 in der vertikalen Richtung y senkrecht zu der ersten Oberfläche 106 ist begrenzt zwischen einer Bodenseite 134 des Trenches 102 und einen Pegel 138, wo eine Bodenseite der Bodybereiche 116 an die Seitenwand 132a des Trenches 102 angrenzt.
  • Die dielektrische Struktur 322 umfasst außerdem ein zweites Dielektrikum 142. Mit anderen Worten, das geladene Dielektrikum 337 und das Hoch-k-Dielektrikum 336 sind sandwichartig zwischen dem ersten Dielektrikum 130 und dem zweiten Dielektrikum 142 gelegen. Ein Zwischendielektrikum kann zwischen dem Hoch-k-Dielektrikum 336 und dem geladenen Dielektrikum 337 angeordnet sein.
  • Der Trench 102 umfasst weiterhin die Gateelektrode 124 auf dem geladenen Dielektrikum 337, das Hoch-k-Dielektrikum 336 und das zweite Dielektrikum 142. Die Gateelektrode 124 ist elektrisch von dem p+-dotierten Bodybereich 116 und der n+-dotierten Sourcezone 118 durch das erste Dielektrikum 130 isoliert.
  • 4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Halbleitervorrichtung 400 in einem Gebiet um einen Trench 102 herum. Ähnlich zu der in 2 gezeigte Halbleitervorrichtung 200 umfasst die Halbleitervorrichtung 400 die n--dotierte Driftzone 108, den p+-dotierten Bodybereich 116, der alsein IGBT-Emitter wirkt, und die n+-dotierte Sourcezone 118. Das erste Dielektrikum 130 einer dielektrischen Struktur 422 kleidet die Seitenwände 132a und 132b sowie die Bodenseite 134 des Trenches 102 aus. Das erste Dielektrikum 130 bildet ein GateDielektrikum in einem oberen Teil des Trenches 102 zwischen der n+-dotierten Sourcezone 118 und der n--dotierten Driftzone 108. Die dielektrische Struktur 422 umfasst außerdem ein Hoch-k-Dielektrikum 436 in dem unteren Teil des Trenches. Das Hoch-k-Dielektrikum 436 hat eine Dielektrizität, die höher ist als diejenige von SiO2, beispielsweise höher als 3,9. Eine Ausdehnung oder Erstreckung des Hoch-k-Dielektrikums 436 in einer vertikalen Richtung y senkrecht zu der ersten Oberfläche 106 ist begrenzt zwischen einer Bodenseite 134 des Trenches 102 und einem Pegel 138, wo eine Bodenseite der Bodybereiche 116 an die Seitenwand 132a des Trenches 102 angrenzt bzw. anstößt.
  • Das Hoch-k-Dielektrikum 436 kleidet das erste Dielektrikum 130 an den Seitenwänden 132a in dem unteren Teil des Trenches 102 und an der Bodenseite 134 aus.
  • Die dielektrische Struktur 422 umfasst außerdem ein geladenes Dielektrikum 437 auf dem Hoch-k-Dielektrikum 436 in dem unteren Teil des Trenches 102. Eine Oberflächenladung des geladenen Dielektrikums 437 beträgt bis zu wenigstens 1011 cm-2 oder bis zu wenigstens 5 x 1011 cm-2 oder bis zu wenigstens 1 × 1012 cm-2. Als ein weiteres Beispiel ist die Oberflächenladung des geladenen Dielektrikums 437 kleiner als 1013 cm-2. Eine Ausdehnung oder Erstreckung des geladenen Dielektrikums 437 in der vertikalen Richtung y senkrecht zu der ersten Oberfläche 106 ist begrenzt zwischen der Bodenseite 134 des Trenches 102 und einem Pegel 138, wo die Bodenseite des Bodybereiches 116 an die Seitenwand 132a des Trenches 102 angrenzt bzw. anstößt.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das geladene Dielektrikum 437 eine negative Ladung. Als ein Beispiel umfasst das geladene Dielektrikum Cäsium (Cs). Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das geladene Dielektrikum 437 eine Netto-Negativladung. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst das geladene Dielektrikum 437 eine Netto-Positivladung.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das geladene Dielektrikum 437 gebildet durch Nitrieren einer Oxidschicht, beispielsweise durch thermisches Glühen in einer NH3 enthaltenden Umgebung. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel erfolgt die Bildung des geladenen Dielektrikums 437 durch Beifügen von Cäsiumionen zu dieser Schicht. Das Beifügen von Cäsiumionen kann erreicht werden durch Dotieren des Dielektrikums mit Cäsium und/oder durch eine Cäsium-Vorläuferschicht. Die Cäsium-Vorläuferschicht kann gebildet werden durch atomare Schichtabscheidung bzw. -auftragung (ALD) oder durch Eintauchen des Halbleiterkörpers 104 in eine Cäsiumionen enthaltende Lösung, beispielsweise in eine CsCl-Lösung.
  • Die dielektrische Schichtstruktur 422 umfasst außerdem ein zweites Dielektrikum 142. Mit anderen Worten das Hoch-k-Dielektrikum 436 und das geladene Dielektrikum 437 sind sandwichartig zwischen dem ersten Dielektrikum 130 und dem zweiten Dielektrikum 142 gelegen. Ein Zwischendielektrikum kann zwischen dem Hoch-k-Dielektrikum 436 und dem geladenen Dielektrikum 437 angeordnet sein.
  • Der Trench 102 umfasst weiterhin die Gateelektrode 124 auf dem Hoch-k-Dielektrikum 436, dem geladenen Dielektrikum 437 und dem zweiten Dielektrikum 142. Die Gateelektrode 124 ist elektrisch von dem p+-dotierten Bodybereich 116 und der n+-dotierten Sourcezone 118 durch das erste Dielektrikum 130 getrennt.
  • 5 veranschaulicht eine schematische Schnittdarstellung einer Halbleitervorrichtung 500 in einem Gebiet um einen Trench 102 herum. Ähnlich zu der in 2 gezeigten Halbleitervorrichtung 200 umfasst die Halbleitervorrichtung 500 die n--dotierte Driftzone 102, den p+-dotierten Bodybereich 116, der als ein IGBT-Emitter wirkt, und die n+-dotierte Sourcezone 118. Die Halbleitervorrichtung 500 umfasst eine dielektrische Struktur 522. Die dielektrische Struktur 522 umfasst ein Hoch-k-Dielektrikum 536, das an die Seitenwände 132a und 132b sowie an die Bodenseite 134 des Trenches 102 angrenzt und diese auskleidet. Das Hoch-k-Dielektrikum 536 hat eine Dielektrizitätskonstante, die höher ist als diejenige von SiO2, beispielsweise höher als 3,9. Eine Ausdehnung oder Erstreckung des Hoch-k-Dielektrikums 536 in einer vertikalen Richtung senkrecht zu der ersten Oberfläche 106 ist begrenzt zwischen einer Bodenseite 134 des Trenches 102 und einem Pegel 138, wo eine Bodenseite der Bodybereiche 116 an die Seitenwand 132a des Trenches 102 angrenzt bzw. anstößt. Die dielektrische Struktur 522 umfasst außerdem ein Gatedielektrikum 530 in einem oberen Teil des Trenches 102 zwischen der n+-dotierten Sourcezone 118 und der n--dotierten Driftzone 108.
  • Die dielektrische Struktur 522 umfasst weiterhin ein zweites Dielektrikum 142 auf dem Hoch-k-Dielektrikum 536. Der Trench 102 umfasst außerdem die Gateelektrode 124 auf dem Hoch-k-Dielektrikum 536 und dem zweiten Dielektrikum 142. Die Gateelektrode 124 ist elektrisch von dem p+-dotierten Bodybereich 116 und der n+-dotierten Sourcezone 118 durch das Gatedielektrikum 530 getrennt.
  • Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist das Hoch-k-Dielektrikum 536 durch ein geladenes Dielektrikum ersetzt, das Eigenschaften hat, die ähnlich zu dem in 2 gezeigten geladenen Dielektrikum 237 sind. Gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel ist das Hoch-k-Dielektrikum 536 ersetzt durch einen Stapel aus einem Hoch-k-Dielektrikum und einem geladenen Dielektrikum.
  • 6 veranschaulicht eine schematische Schnittdarstellung einer Halbleitervorrichtung 600 in einem Gebiet um einen Trench 102 herum. Ähnlich zu der in 2 gezeigten Halbleitervorrichtung 200 umfasst die Halbleitervorrichtung 600 die n--dotierte Driftzone 108, den p+-dotierten Bodybereich 116, der als ein IGBT-Emitter wirkt, und die n+-dotierte Sourcezone 118.
  • Die Halbleitervorrichtung 600 umfasst eine dielektrische Struktur 622. Die dielektrische Struktur 622 umfasst ein Hoch-k-Dielektrikum 637, das einen Bodenteil des Trenches 102 auffüllt. Das Hoch-k-Dielektrikum 637 grenzt an die Bodenseite 134 des Trenches 102 und einen Bodenteil der Seitenwände 132a, 132b an. Das Hoch-k-Dielektrikum 637 hat eine Dielektrizitätskonstante, die höher ist als diejenige von SiO2, beispielweise höher als 3,9. Eine Ausdehnung oder Erstreckung des Hoch-k-Dielektrikums 637 in einer vertikalen Richtung y senkrecht zu der ersten Oberfläche 106 ist begrenzt zwischen einer Bodenseite 134 des Trenches 102 und einem Pegel 138, wo eine Bodenseite des Bodybereiches 116 an die Seitenwand 132a des Trenches 102 angrenzt bzw. anstößt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel erstreckt sich das Hoch-k-Dielektrikum 637 von der Bodenseite 134 des Trenches 102 bis zu einem Pegel zwischen 10 % bis 80 % oder bis zu einem Pegel zwischen 10 % und 50 % eines Abstandes von der Bodenseite 134 des Trenches 102 zu dem Pegel 138, wo die Bodenseite 140 des Bodybereiches 116 an die Seitenwand 132a des Trenches 102 angrenzt bzw. anstößt.
  • Die dielektrische Struktur 622 umfasst außerdem eine erstes Dielektrikum 630, das einen Teil der Seitenwände 132a, 132b über dem Hoch-k-Dielektrikum 637 auskleidet. Das erste Dielektrikum 630 bildet ein Gatedielektrikum in einem oberen Teil des Trenches 102 zwischen der n+-dotierten Sourcezone 118 und der n--dotierten Driftzone 108. Die dielektrische Struktur 622 umfasst weiterhin ein zweites Dielektrikum 142 auf dem Hoch-k-Dielektrikum 637. Der Trench 102 umfasst außerdem die Gateelektrode 124 auf dem Hoch-k-Dielektrikum 636 und dem zweiten Dielektrikum 142. Die Gateelektrode 124 ist von dem p+-dotierten Bodybereich 116 und der n+-dotierten Sourcezone 118 durch das Gatedielektrikum 630 isoliert.
  • Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist das Hoch-k-Dielektrikum 637 ersetzt durch ein geladenes Dielektrikum, das Eigenschaften hat, die ähnlich zu denjenigen des geladenen Dielektrikums 237 sind, das in 2 gezeigt ist. Gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel ist das Hoch-k-Dielektrikum 637 ersetzt durch einen Stapel eines Hoch-k-Dielektrikums und eines geladenen Dielektrikums.
  • Die Bildung des Hoch-k-Dielektrikums und/oder des geladenen Dielektrikums in dem unteren Teil des Trenches 102, wie dies in den obigen Ausführungsbeispielen beschrieben ist, erlaubt es, wesentlich eine elektrische Feldstärke in einem Gebiet um einen Bodenteil des Trenches 102 herum zu reduzieren. Dies erlaubt es, unerwünschte Schwingungen oder Oszillationen während eines IGBT- oder FET-Abschaltens zu verringern.
  • In den in 1A bis 6 gezeigten Ausführungsbeispielen umfassen die Halbleitervorrichtungen eine Gateelektrode in einem Trench. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen können eine, zwei, drei oder selbst mehr Feldelektroden in dem Trench angeordnet sein. Als ein Beispiel kann (können) die Feldelektrode(n) zwischen einer Bodenseite der Gateelektrode und einer Bodenseite des Trenches angeordnet sein. Die Feldelektrode(n) kann (können) elektrisch von der Gateelektrode über eine dielektrische Struktur in den Trench isoliert sein. In dem Fall von zahlreichen Feldelektroden in dem Trench kann die dielektrische Struktur auch elektrisch getrennte Feldelektroden isolieren.
  • Ähnlich zu den oben anhand der 1A bis 1C beschriebenen Ausführungsbeispielen kann das zweite Dielektrikum 142 der in den 2 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiele auch durch eine Elektrode ersetzt sein. Als ein Beispiel kann sich die Gateelektrode 124 in ein Gebiet des zweiten Dielektrikums 142 erstrecken. Gemäß einem anderen Beispiel ist das zweite Dielektrikum 142 durch eine Feldelektrode und ein Dielektrikum zwischen der Gateelektrode 124 und der Feldelektrode ersetzt.
  • 7 veranschaulicht schematisch simulierte Eigenschaften eines ersten IGBT mit einem Hoch-k-Dielektrikum in einem Trench ähnlich zu den Ausführungsbeispielen, die in den 1A bis 1C gezeigt sind, und eines Referenz- bzw. Bezugs-IGBT, dem das Hoch-k-Dielektrikum in dem Trench fehlt. In der Simulation wird ein Wert der statischen relativen Dielektrizitätskonstante εr (auch Dielektrizitätskonstante genannt) von 50 verwendet.
  • Die elektrischen Eigenschaften des ersten und zweiten IGBTs sind auf der Basis oder Grundlage der gleichen Skala bzw. desgleichen Maßstabes für jeden Parameter gezeigt. Das schematische Diagramm zeigt schnelle Vorgänge bzw. Transiente eines Kollektorstromes Ice1 (erster IGBT), Ice2 (Referenz-IGBT) in Abhängigkeit von der Zeit t während eines Ausschaltens des IGBT. Weitere dargestellte Eigenschaften sind eine Kollektor-Emitter-Spannung Vce1 (erster IGBT), Vce2 (Referenz-IGBT) und eine maximale elektrische Feldstärke Emax1 (erster IGBT), Emax2 (Referenz-IGBT). In der Referenzvorrichtung treten sogenannte dynamische Klemmschwingungen während eines Ausschaltens auf. Diese dynamischen Klemmschwingungen sind eingerahmt durch eine Strichlinie 740 bezüglich der maximalen elektrischen Feldstärke Emax2 und durch eine Strichlinie 741 bezüglich der Kollektor-Emitter-Spannung Vce2. Dynamische Klemmschwingungen sind unerwünscht, da diese Schwingungen eine elektromagnetische Störung verursachen können. Als ein extremes Beispiel können die dynamischen Klemmschwingungen zu einer Zerstörung der Vorrichtung führen. In dem ersten IGBT, der auf einem Ausführungsbeispiel beruht, treten dynamische Klemmschwingungen aufgrund eines reduzierten dynamischen Avalanche, der auf dem Hoch-k-Dielektrikum in dem unteren Teil des Trenches beruht, nicht hervor. Wie aus den in 7 veranschaulichten Eigenschaften bzw. Kennlinien geschlossen werden kann, ist ein Spitzenwert der maximalen elektrischen Feldstärke Emax1 des ersten IGBT gemäß einem Ausführungsbeispiel wesentlich niedriger als ein Spitzenwert der maximalen elektrischen Feldstärke Emax2 des Referenz-IGBT trotz der höheren maximalen Kollektor-Emitter-Spannung Vce1.
  • 8 veranschaulicht schematisch simulierte Eigenschaften eines ersten IGBT, der ein negativ geladenes Dielektrikum in einem Trench ähnlich zu dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel hat, und eines Referenz-IGBT, den das geladene Dielektrikum in dem Trench fehlt.
  • Die elektrischen Eigenschaften bzw. Kennlinien des ersten und zweiten IGBTs sind auf der Grundlage des gleichen Maßstabes bzw. der gleichen Skala für jeden Parameter gezeigt. Das schematische Diagramm veranschaulicht flüchtige Vorgänge bzw. Transiente des Kollektorstromes Ice1 (erster IGBT), Ice2 (Referenz-IGBT) in Abhängigkeit von der Zeit t während eines Abschaltens des IGBT. Eine andere veranschaulichte Eigenschaft bezieht sich auf eine maximale Avalanche-Erzeugungsrate IImax1 (erster IGBT), IImax2 (Referenz-IGBT). In der Referenzvorrichtung treten sogenannte dynamische Klemmschwingungen während eines Abschaltens auf. Diese dynamischen Klemmschwingungen sind eingerahmt durch eine Strichlinie 840. Dynamische Klemmschwingungen sind unerwünscht, da diese Schwingungen eine elektromagnetische Störung verursachen können. Als ein extremes Beispiel können die dynamischen Klemmschwingungen zu einer Zerstörung der Vorrichtung führen. In dem ersten IGBT, der auf einem Ausführungsbeispiel beruht, treten dynamische Klemmschwingungen aufgrund eines reduzierten dynamischen Avalanche, der auf dem geladenen Dielektrikum in dem unteren Teil des Trenches beruht, nicht hervor. Wie aus den Eigenschaften bzw. Kennlinien, die in 8 gezeigt sind, geschlossen werden kann, ist die maximale Avalanche-Erzeugungsrate IImax1 des ersten IGBT gemäß einem Ausführungsbeispiel wesentlich niedriger als die maximale Avalanche-Erzeugungsrate IImax2 des Referenz-IGBT.
  • Begriffe wie „erste“, „zweite“ und dergleichen dienen zur Beschreibung verschiedener Elemente, Bereiche, Abschnitte usw. und sind ebenfalls nicht begrenzend. Gleiche Begriffe beziehen sich auf ähnliche Elemente in der Beschreibung.
  • Begriffe wie „haben“, „umfassen“, „enthalten“, „aufweisen“ und ähnliche Begriffe sind offene Begriffe, das heißt neben den „umfassten“ Elementen können weitere Elemente oder Merkmale vorhanden sein, die nicht ausgeschlossen sind. Mit bestimmten und unbestimmten Artikeln gekennzeichnete Elemente können sowohl im Singular als auch im Plural vorliegen, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.

Claims (14)

  1. Halbleitervorrichtung, umfassend: einen Trench (102), der sich in eine Driftzone (108) eines Halbleiterkörpers (104) von einer ersten Oberfläche (106) erstreckt, eine Gateelektrode (124) in dem Trench (102), einen Bodybereich (116), der an eine Seitenwand (132a, 132b) des Trenches (102) angrenzt, und eine dielektrische Struktur (122) in dem Trench (102), die ein Hoch-k-Dielektrikum (136) in einem unteren Teil des Trenches (102) umfasst und entlang einer Bodenseite des Trenches (102) an den Halbleiterkörper angrenzt, wobei das Hoch-k-Dielektrikum gegenüberliegende Seitenwände (132a, 132b) und eine Bodenseite (134) des Trenches (102) auskleidet und eine Dielektrizitätskonstante hat, die höher ist als diejenige von SiO2, und wobei eine Erstreckung des Hoch-k-Dielektrikums (136) in einer vertikalen Richtung (y) senkrecht zu der ersten Oberfläche (106) begrenzt ist zwischen einer Bodenseite (134) des Trenches (102) und einem Pegel, wo eine Bodenseite des Bodybereiches (116) an die Seitenwand (132a, 132b) des Trenches (102) angrenzt, und eine Erstreckung des Hoch-k-Dielektrikums (136) in einer vertikalen Richtung (y) senkrecht zu der ersten Oberfläche (106) begrenzt ist zwischen einer Bodenseite (134) des Trenches (102) und einer Bodenseite der Gateelektrode (124) in dem Trench, und wobei ein erstes Dielektrikum (130) zwischen dem Hoch-k-Dielektrikum (136) und dem Halbleiterkörper (104) vorgesehen ist.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Hoch-k-Dielektrikum (136) wenigstens ein Material aus Al2O3, Ta2O5 und ZrO2 umfasst.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der eine Dicke des Dielektrikums (136) zwischen 50 nm und 1 µm liegt.
  4. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin umfassend eine Feldelektrode in dem Trench (102) unterhalb der Gateelektrode (124).
  5. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das Hoch-k-Dielektrikum (136) sandwichartig zwischen einer ersten dielektrischen Schicht (130) und einer zweiten dielektrischen Schicht (142) gelegen ist.
  6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der das erste Dielektrikum (130) SiO2 umfasst.
  7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die dielektrische Struktur (122) weiterhin ein geladenes Dielektrikum (437) in einem unteren Teil des Trenches (102) umfasst, wobei eine Oberflächenladung des geladenen Dielektrikums (437) zwischen 1011 cm-2 und 1013 cm-2 liegt und wobei eine Ausdehnung oder Erstreckung des geladenen Dielektrikums (437) in einer vertikalen Richtung (y) senkrecht zu der ersten Oberfläche (106) begrenzt ist zwischen einer Bodenseite (134) des Trenches (102) und einem Pegel, wo eine Bodenseite des Bodybereiches (116) an die Seitenwand (132a, 132b) des Trenches (102) angrenzt.
  8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 7, bei der das geladene Dielektrikum (437) an das Hoch-k-Dielektrikum (436) angrenzt.
  9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei der ein Zwischendielektrikum zwischen dem Hoch-k-Dielektrikum (436) und dem geladenen Dielektrikum (437) vorgesehen ist.
  10. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei der das geladene Dielektrikum (437) eine negative Ladung umfasst.
  11. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, bei der das geladene Dielektrikum (437) Cäsium umfasst.
  12. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der diese ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate ist.
  13. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der diese ein Feldeffekttransistor ist.
  14. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei der die Erstreckung des Hoch-k-Dielektrikums (136) in einer vertikalen Richtung (y) senkrecht zu der ersten Oberfläche (106) begrenzt ist zwischen der Bodenseite (134) des Trenches (102) und einen Pegel zwischen 10 % bis 50 % eines Abstandes von der Bodenseite (134) des Trenches (102) bis zu einem Pegel, wo die Bodenseite des Bodybereiches (116) an die Seitenwand (132a, 132b) des Trenches (102) angrenzt.
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