DE4040993A1 - Halbleiterbauelement und herstellungsverfahren dafuer - Google Patents

Halbleiterbauelement und herstellungsverfahren dafuer

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Description

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement und ein Her­ stellungsverfahren dafür und insbesondere eine Verbesserung hinsichtlich einer kurzen Rückwärts-Erholzeit in einem Lei­ stungsschaltgerät wie etwa einem Leistungs-MOSFET oder einem IG-Bipolartransistor mit kurzgeschlossenem Kollektor, wobei dieses Leistungsschaltgerät in einem induktiven Lastkreis wie etwa einer Wechselrichterschaltung zum Antreiben eines Motors verwendet wird.
Fig. 1 ist ein Schaltbild einer konventionellen Halbbrücken­ schaltung mit einem Leistungs-MOSFET zum Antreiben eines Mo­ tors. In Fig. 1 stehen Leistungs-MOSFETs 1 und 2 sowie Lei­ stungs-MOSFETs 3 und 4 zwischen einem positiven und einem negativen Netzanschluß 5 und 6 in Totem-Pole-Verbindung miteinander. Zwischen dem positiven und dem negativen Netzan­ schluß 5 und 6 ist ferner ein Kondensator 7 geschaltet. Ein Motor 8 ist zwischen der Verbindungsstelle der Leistungs- MOSFETs 1, 2 und der Verbindungsstelle der Leistungs-MOSFETs 3, 4 geschaltet. Freilaufdioden 9-12 sind mit den Leistungs- MOSFETs 1-4 jeweils parallelgeschaltet. Eine an Steueran­ schlüsse 13-16 angelegte Steuerspannung steuert das Ein/Ausschalten der Leistungs-MOSFETs 1-4.
Im Einschaltzustand der FETs 1 und 4 fließt ein Ver­ sorgungstrom I1 im Motor 8. Beim Ausschalten des FET 1 fließt dann Kreisstrom I2 durch die Freilaufdiode 10. Durch Aus­ schalten des FET 4 und Einschalten der FETs 2 und 3 fließt ein Versorgungsstrom im Motor 8 in Gegenrichtung zum Ver­ sorgungsstrom I1. Wenn dieser Versorgungsstrom fließt, nimmt die Freilaufdiode 10 einen Rückwärts-Erholzustand an. Über­ schußträger, die sich angesammelt haben, werden weggeräumt, wodurch die Freilaufdiode 10 ausgeschaltet wird.
Wenn die Freilaufdioden 9-12 eine lange Rückwärts-Erholzeit benötigen, beeinträchtigen die resultierenden hohen Schaltverluste den Wirkungsgrad. Deshalb werden im allge­ meinen externe einzelne Dioden mit Schnellerholung als die Freilaufdioden 9-12 verwendet, um die Rückwärts-Erholzeit zu verkürzen. Andererseits hat ein MOSFET einen Aufbau mit einer parasitär in einem Bauelement gebildeten Diode, und konven­ tionell wird versucht, die Diode als Freilaufdiode zu verwen­ den.
Fig. 2 zeigt im Schnitt den Aufbau eines konventionellen ver­ tikalen n-Kanal-MOSFET. In Fig. 2 ist auf einer N⁺-Drainzone 21 eine N-Driftzone (oder N⁻-Driftzone) 22 gebildet, und in der Oberfläche der Driftzone 22 sind P⁺-Senkenzonen 23 gebildet. In der Oberfläche jeder P⁺-Senkenzone 23 sind N⁺-Sourcezonen 24 gebildet, und Zonen 25 nahe der Oberfläche der P⁺-Senkenzonen 23 zwischen den Oberflächen der N⁺-Sourcezonen 24 und der Oberfläche der Driftzone 22 wirken als Kanalzonen. Gate-Elektroden 27 sind durch Gate-Isolierschichten 26 auf den Kanalzonen 25 gebildet. Weitere Isolierschichten 28 be­ decken die Gate-Elektroden 27 und isolieren sie. Über der Gesamtoberfläche ist eine Source-Elektrode 29 vorgesehen, die mit den N⁺-Sourcezonen 24 und den P⁺-Senkenzonen 23 verbunden ist. An der Unterseite der N⁺-Drainzone 21 ist eine Drain- Elektrode 30 vorgesehen.
Wenn bei dem in Fig. 2 gezeigten MOSFET eine positive Span­ nung an die Gate-Elektroden 27 angelegt wird, werden die Kanalzonen 25 zu N-Zonen invertiert und bilden Inversions­ schichten, und ein Drainstrom ID fließt von der Drain- Elektrode 30 durch die Inversionsschicht zur Source-Elektrode 29 (Fig. 2). Bei Anlegen einer negativen Spannung an die Gate-Elektroden 27 verschwinden die Inversionsschichten in den Kanalzonen 25, so daß der MOSFET ausgeschaltet wird.
Der MOSFET gemäß Fig. 2 weist parasitär eine P⁺IN⁺-Diode 31 auf, die aus der P⁺-Senkenzone 23, der N-Driftzone 22 und der N⁺-Drainzone 21 gebildet ist. Die Diode 31 kann also als jede der Freilaufdioden 9-12 gemäß Fig. 1 verwendet werden. IR in Fig. 2 bezeichnet den Fluß eines Kreisstroms.
Fig. 3 zeigt im Schnitt den Aufbau eines konventionellen IG- Bipolartransistors mit kurzgeschlossenem Kollektor. Dieser IG-Bipolartransistor ist ähnlich aufgebaut wie der MOSFET von Fig. 2, wobei nur anstelle der N⁺-Drainzone 21 von Fig. 2 ab­ wechselnd P⁺-Kollektorzonen 32 und N⁺-Kollektorkurzschlußzo­ nen 33 an der Unterseite der N-Driftzone 22 vorgesehen sind. Eine P⁺IN⁺-Diode 34, die der Diode 31 von Fig. 2 ähnlich ist, ist parasitär aus der P⁺-Senkenzone 23, der N-Driftzone 22 und der N⁺-Kollektorkurzschlußzone 33 gebildet. Bei Verwen­ dung des IG-Bipolartransistors mit kurzgeschlossenem Kollek­ tor gemäß Fig. 3 anstelle der Leistungs-MOSFETs 1-4 von Fig. 1 kann also die Diode 34 als jede der Freilaufdioden 9-12 verwendet werden.
Die Verwendung der Diode 31 nach Fig. 2 oder der Diode 34 nach Fig. 3 als jede der Freilaufdioden 9-12 hat den Vorteil, daß es unnötig ist, externe Dioden getrennt als die Freilauf­ dioden 9-12 vorzusehen, und daher wird diese Anordnung kon­ ventionell getroffen. Für die Verwendung der Dioden 31 und 34 als Freilaufdioden, muß jedoch die für Rückwärts-Erholung der Dioden 31 und 34 erforderliche Zeit sehr kurz sein. Deshalb muß zur Verkürzung der Lebensdauer von Überschußminori­ tätsträgern eine Lebensdauersteuerung etwa durch eine Schwer­ metalldiffusion oder eine Bestrahlung mit Elektronenstrahlen durchgeführt werden.
Eine Lebensdauersteuerung verkürzt die Lebensdauer der Träger in der Driftschicht 22 und führt im Normalbetrieb zu einer Erhöhung eines Spannungsabfalls (d. h. zur Erhöhung einer Einschaltspannung) in der Driftschicht 22 im Einschaltzu­ stand. Daher ist eine ausreichende Optimierung erforderlich. Ferner ist bekannt, daß eine Lebensdauersteuerung nicht nur die Erhöhung der Einschaltspannung, sondern auch sonst die elektrischen Eigenschaften des Bauelements stark beeinflußt, beispielsweise eine Kriechstromerhöhung aufgrund einer Schwermetalldiffusion und eine Schwellenspannungsänderung aufgrund einer Bestrahlung mit Elektronenstrahlen, was bei der Durchführung einer Lebensdauersteuerung berücksichtigt werden muß. Deshalb ist es sehr schwer, eine für die Rück­ wärts-Erholung der Dioden 31 und 34 erforderliche Zeit durch die Lebensdauersteuerung ausreichend zu verkürzen und gleichzeitig die guten elektrischen Eigenschaften des Bauele­ ments zu bewahren. Da eine ausreichend hohe Geschwindigkeit nicht erzielt werden kann, ergibt sich schließlich das Prob­ lem, daß externe Freilaufdioden hinzugefügt werden müssen.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Halbleiterbauelements, das eine interne Diode aufweist, die eine ausreichend kurze Rückwärts-Erholzeit ohne Lebensdauer­ steuerung benötigt, und das für Hochspannungs-Anwendungen geeignet ist; außerdem soll ein Herstellungsverfahren für dieses Halbleiterbauelement angegeben werden.
Ein Halbleiterbauelement gemäß der Erfindung umfaßt: eine Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer er­ sten und einer zweiten Hauptfläche, eine erste Halbleiterzone vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die selektiv in der ersten Hauptfläche der Halbleiterschicht gebildet ist, wobei die er­ ste Halbleiterzone aus einem in ihrer Mitte vorgesehenen er­ sten Teil relativ niedriger Störstellenkonzentration und re­ lativ geringer Dicke und einem daran angrenzend und außerhalb davon vorgesehenen zweiten Teil relativ hoher Störstel­ lenkonzentration und relativ großer Dicke gebildet ist, eine zweite Halbleiterzone vom ersten Leitfähigkeitstyp, die se­ lektiv in einer Oberfläche des zweiten Teils der ersten Halbleiterzone gebildet ist, wobei ein Teil nahe der Ober­ fläche des zweiten Teils der ersten Halbleiterzone zwischen den Oberflächen der Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterzone als Kanal definiert ist, eine auf dem Kanal gebildete Isolierschicht, eine auf der Isolierschicht gebildete Gate-Elektrode, eine auf der ersten und zweiten Halbleiterzone gebildete erste Hauptelektrode, und eine an einer Seite der zweiten Hauptfläche der Halbleiterschicht gebildete zweite Hauptelektrode.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements gemäß der Erfindung umfaßt folgende Schritte: Vorbereiten einer Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer ersten und einer zweiten Hauptfläche, selektives Bilden einer ersten Halbleiterzone vom zweiten Leitfähigkeitstyp in der ersten Hauptfläche der Halbleiterschicht, wobei die erste Halbleiterzone aus einem in ihrer Mitte vorgesehenen ersten Teil relativ niedriger Störstellenkonzentration und relativ geringer Dicke und einem daran angrenzend und außerhalb davon vorgesehenen zweiten Teil relativ hoher Störstellenkonzentra­ tion und relativ großer Dicke gebildet ist, selektives Bilden einer zweiten Halbleiterzone vom ersten Leitfähigkeitstyp in einer Oberfläche des zweiten Teils der ersten Halbleiterzone, wobei ein Teil nahe der Oberfläche des zweiten Teils der er­ sten Halbleiterzone zwischen den Oberflächen der Halbleiter­ schicht und der zweiten Halbleiterzone als Kanal definiert ist, Bilden einer Isolierschicht auf dem Kanal, Bilden einer Gate-Elektrode auf der Isolierschicht, Bilden einer ersten Hauptelektrode auf der ersten und zweiten Halbleiterzone, und Bilden einer zweiten Hauptelektrode an einer Seite der zweiten Hauptfläche der Halbleiterschicht.
Gemäß der Erfindung besteht eine erste Halbleiterzone aus einem in der Mitte gebildeten ersten Teil und einem daran an­ grenzenden und außerhalb davon gebildeten zweiten Teil, wobei der erste Teil eine relativ niedrige Störstellenkonzentration und relativ geringe Dicke hat und der zweite Teil eine rela­ tiv hohe Störstellenkonzentration und relativ große Dicke hat. Der erste Teil niedriger Störstellenkonzentration hat eine niedrigere Diffusionsspannung als der zweite Teil hoher Störstellenkonzentration, und deshalb fließt der größte Teil eines Durchlaßstroms in einer von einer Halbleiterschicht und der ersten Halbleiterzone gebildeten Diode durch den ersten Teil mit niedriger Diffusionsspannung. Aufgrund der niedrigen Störstellenkonzentration und der geringen Dicke des ersten Teils ist die Minoritätsträgerrate im Durchlaßstrom gering. Daher wird die Rückwärts-Erholzeit der Diode verkürzt. Im Ausschaltzustand der Diode verringert ein Abschirmeffekt, der durch die Erstreckung einer Verarmungsschicht vom zweiten Teil der ersten Halbleiterzone bewirkt wird, einen Einfluß des ersten Teils auf eine Durchbruchspannung, so daß eine hohe Durchbruchspannung realisierbar ist.
Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Aus­ führungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1 ein Schaltbild einer konventionellen Halbbrücken­ schaltung;
Fig. 2 eine Schnittansicht des Aufbaus eines konven­ tionellen MOSFET;
Fig. 3 eine Schnittansicht des Aufbaus eines konven­ tionellen IG-Bipolartransistors mit kurzgeschlossenem Kollektor;
Fig. 4 eine Schnittansicht des Aufbaus eines MOSFET als ein Ausführungsbeispiel des Halbleiterbauelements gemäß der Erfindung;
Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Grundriß des MOSFET von Fig. 4;
Fig. 6A bis 6F Schnittansichten der Herstellungsschritte für den MOSFET von Fig. 4; und
Fig. 7 eine Schnittansicht des Aufbaus eines IG- Bipolartransistors mit kurzgeschlossenem Kollektor als weiteres Ausführungsbeispiel des Halbleiter­ bauelements gemäß der Erfindung.
Fig. 4 ist eine Schnittansicht des Aufbaus eines vertikalen n-Kanal-MOSFET, der ein Ausführungsbeispiel des Halbleiter­ bauelements ist. Fig. 5 ist eine Draufsicht auf Fig. 4. Fig. 4 zeigt den Aufbau im Schnitt entlang der Linie A-A der Draufsicht von Fig. 5.
Nach Fig. 4 ist auf einer N⁺-Drainzone 41 eine N-Driftzone (oder N⁻-Driftzone) 42 gebildet und sind in der Oberfläche der Driftzone 42 P⁺-Senkenzonen 43 gebildet. Jede P⁺-Senken­ zone 43 hat die Form eines quadratischen Rings, wie aus der Draufsicht von Fig. 5 ersichtlich ist. Im Mittenbereich des quadratischen Rings jeder P⁺-Senkenzone 43 ist eine P-Zone 51 vorgesehen. Dabei umgibt die angrenzend an die P-Zone 51 in der Oberfläche der Driftzone 42 vorgesehene relativ dicke P⁺-Senken­ zone 43 die relativ dünne P-Zone 51, die in der Ober­ fläche der Driftzone 42 vorgesehen ist.
In der Oberfläche jeder P⁺-Senkenzone 43 sind N⁺-Sourcezonen 44 gebildet. Zonen 45 im Bereich der Oberfläche jeder P⁺-Senken­ zone 43 zwischen der Oberfläche der N⁺-Sourcezonen 44 und der Oberfläche der Driftzone 42 dienen als Kanalzonen. Gate-Elektroden 47 sind durch Gate-Isolierschichten 46 auf den Kanalzonen 45 gebildet. Die Gate-Elektroden 47 sind dadurch isoliert, daß ihre Oberfläche jeweils mit einer Isolierschicht 48 bedeckt ist. Über der Gesamtoberfläche ist eine Source-Elektrode 49 vorgesehen, die mit den N⁺-Sourcezo­ nen 44, den P⁺-Senkenzonen 43 und den P-Zonen 51 verbunden ist. An der Unterseite der N⁺-Drainzone 41 ist eine Drain- Elektrode 50 vorgesehen. In Fig. 5 bezeichnet 52 eine Kon­ taktöffnung der Source-Elektrode 49.
Der prinzipielle Betrieb des MOSFET von Fig. 4 entspricht dem des MOSFET von Fig. 2. Wenn dabei eine positive Spannung an die Gate-Elektroden 47 angelegt wird, werden die Kanalzonen 45 zu N-Zonen invertiert und bilden Inversionsschichten, und ein Drainstrom fließt von der Drain-Elektrode 50 durch die Inversionsschichten zur Source-Elektrode 49. Bei Anlegen einer negativen Spannung an die Gate-Elektroden 47 ver­ schwinden die Inversionsschichten der Kanalzonen 45, so daß der MOSFET ausgeschaltet wird.
Der MOSFET von Fig. 4 weist eine PIN⁺-Diode 53 auf, die aus der P-Zone 51, der N-Driftzone 42 und der N⁺-Drainzone 41 gebildet ist. IR in Fig. 4 bezeichnet den Fluß eines Kreis­ stroms, wenn die Diode 53 als Freilaufdiode verwendet wird. Obwohl eine P⁺IN⁺-Diode auch durch die P⁺-Senkenzone 43 gebildet ist, fließt der Kreisstrom IR hauptsächlich durch die P-Zone 51, weil die P-Zone 51 eine niedrigere Störstel­ lenkonzentration als die P⁺-Senkenzone 43 hat, weshalb eine Diffusionsspannung (eine Spannung, bei der ein Durchlaßstrom im PN-Übergang zu fließen beginnt) der P-Zone 51 niedriger als die der P⁺-Senkenzone 43 ist.
Die P-Zone 51 hat eine relativ niedrige Störstellenkonzentra­ tion und relativ geringe Dicke. Deshalb ist die Zahl von Löchern, die aus der P-Zone 51 in die N-Driftzone 42 in­ jiziert werden, gering. Anders ausgedrückt, die Zahl der Löcher, die im Kreisstrom IR Minoritätsträger sind, ist ge­ ring. Daher verschwinden während des Rückwärts-Erholstadiums der PIN⁺-Diode 53 die Träger sehr schnell, so daß die für die Rückwärts-Erholung erforderliche Zeit verkürzt werden kann.
Die P-Zone 51 ist von der P⁺-Senkenzone 43, die dicker als die P-Zone 51 ist, umgeben. Wenn also ein aus der P⁺-Senken­ zone 43 und der P-Zone 51 sowie der N-Driftzone 42 gebildeter PN-Übergang in Sperrichtung vorgespannt ist, wird ein auf die Durchbruchspannung der P-Zone 51 ausgeübter Einfluß aufgrund eines Abschirmeffekts verringert, der durch eine von der Grenzfläche der P⁺-Senkenzone 43 und der N-Driftzone 42 in die N-Driftzone 42 verlaufende Verarmungsschicht bewirkt ist. Durch das Vorsehen der P-Zone 51 kann also ohne weiteres eine hohe Durchbruchspannung realisiert werden. Zur Realisierung einer hohen Durchbruchspannung kann die Dicke der P-Zone 51 relativ zur Dicke der P⁺-Senkenzone 43 nach Maßgabe der er­ forderlichen Durchbruchspannung optimiert werden.
Wie oben erwähnt, weist der MOSFET nach dem Ausführungs­ beispiel von Fig. 4 die innere Diode 53 auf, die eine kurze Rückwärts-Erholzeit erfordert und zufriedenstellend für Hochspannungs-Anwendungen einsetzbar ist. Bei einer Wechsel­ richterschaltung nach Fig. 1 sind also die externen Freilauf­ dioden 9-12 überflüssig, wenn für die Leistungs-MOSFETs 1-4 jeweils der MOSFET von Fig. 4 verwendet wird.
Fig. 6A-6F sind Schnittansichten, die ein Beispiel der Her­ stellungsschritte für den MOSFET von Fig. 4 zeigen. Nach Fig. 6A wird zuerst ein Ausgangssubstrat vorbereitet, wobei eine N-Halbleiterschicht, die die N-Driftzone 42 bilden soll, auf einem N⁺-Halbleitersubstrat, das die N⁺-Drainzone 41 bilden soll, gebildet wird. Nach Fig. 6B werden dann mit einer Maske 101 P-Störstellen wie etwa Bor selektiv in bestimmte Bereiche der N-Driftzone 42 durch Ionenimplantation, Gasdiffusion oder dergleichen eingebaut, um die P⁺-Senkenzonen 43 relativ hoher Störstellenkonzentration zu bilden.
Nach Fig. 6C werden dann mit einer anderen Maske 102 P- Störstellen wie etwa Bor selektiv in bestimmte Bereiche der N-Driftzone 42 eingebaut, um P-Zonen 51 relativ niedriger Störstellenkonzentration zu bilden. Die Störstellenkonzentra­ tion der P-Zone 51 ist bevorzugt ca. 1×1015 bis 1×1017 cm-3, während die Diffusionstiefe bevorzugt ca. 1-3µm ist. Die Dicke der P-Zone 51 ist bevorzugt geringer als die Diffusionslänge der Löcher.
Nach Fig. 6D werden dann, nachdem nacheinander eine Oxid­ schicht und eine dotierte Polysiliciumschicht gebildet wur­ den, die Schichten selektiv weggeätzt, um Gate-Isolier­ schichten 46 und Gate-Elektroden 47 zu bilden und Fenster für die Bildung der Sourcezonen 44 zu schaffen. Durch die Fenster werden selektiv N-Störstellen wie etwa Arsen oder Phosphor in die Oberfläche jeder P⁺-Senkenzone 43 durch Ionenimplanta­ tion, Gasdiffusion oder dergleichen eingebaut, um selbstjustierend die N⁺-Sourcezonen 44 zu bilden.
Nach Fig. 6E wird dann die Isolierschicht 48 zum Isolieren der Gate-Elektrode 47, nachdem sie auf der Gesamtoberfläche gebildet wurde, unter Bildung von Kontaktöffnungen für den Kontakt mit den P⁺-Senkenzonen 43, den N⁺-Sourcezonen 44 und den P-Zonen 51 selektiv weggeätzt. Nach Fig. 6F wird die me­ tallische Source-Elektrode 49 gebildet, die durch die Kon­ taktöffnungen mit den P⁺-Senkenzonen 43, den N⁺-Sourcezonen 44 und den P-Zonen 51 in Verbindung steht, während die me­ tallische Drain-Elektrode 50 an der Unterseite gebildet wird. Auf diese Weise kann der MOSFET mit dem in Fig. 4 gezeigten Aufbau realisiert werden.
Fig. 7 ist eine Schnittansicht des Aufbaus eines n-Kanal-IG- Bipolartransistors mit kurzgeschlossenem Kollektor als ein weiteres Ausführungsbeispiel des Halbleiterbauelements. Der IG-Bipolartransistor von Fig. 7 unterscheidet sich von dem MOSFET von Fig. 4 dadurch, daß anstelle der N⁺-Drainzone 41 von Fig. 4 an der Unterseite einer N-Driftzone 42 abwechselnd P⁺-Kollektorzonen 54 und N⁺-Kollektorkurzschlußzonen 55 ange­ ordnet sind. Im übrigen entspricht der Aufbau dem des MOSFET von Fig. 4. Die Elektroden 49 und 50 dienen als Emitter- bzw. als Kollektor-Elektrode.
Beim IG-Bipolartransistor von Fig. 7 ist eine der Diode 53 des MOSFET von Fig. 4 entsprechende PIN⁺-Diode 56 aus einer P-Zone 51, der N-Driftzone 42 und der N⁺-Kollektorkurzschluß­ zone 55 gebildet. Die Diode 56 benötigt also aus dem oben angegebenen Grund eine kurze Rückwärts-Erholzeit, und der IG- Bipolartransistor kann ohne weiteres für Hochspannungs-Anwen­ dungen eingesetzt werden. Bei der Wechselrichterschaltung von Fig. 1 sind also die externen Freilaufdioden 9-12 überflüs­ sig, wenn anstelle der Leistungs-MOSFETs 1-4 der IG-Bipolar­ transistor von Fig. 7 verwendet wird.
Wenn im Betrieb des IG-Bipolartransistors von Fig. 7 eine positive Spannung an die Gate-Elektroden 47 angelegt wird, werden Kanalzonen 45 in N-Zonen invertiert und bilden Inver­ sionsschichten, und ein Kollektorstrom fließt von der Kollek­ tor-Elektrode 50 durch die Inversionsschichten zur Emitter- Elektrode 49. Zu diesem Zeitpunkt wird eine niedrige Ein­ schaltspannung durch die Auswirkung einer Leitfähigkeitsmodu­ lation in der Driftzone 42 implementiert. Wenn eine negative Spannung an die Gate-Elektroden 47 angelegt wird, ver­ schwinden die Inversionsschichten der Kanalzonen 45, so daß der IG-Bipolartransistor ausgeschaltet wird. Zu diesem Zeit­ punkt werden restliche Träger sehr schnell durch die N⁺- Kollektorkurzschlußzonen 55 abgezogen, so daß ein schnelles Ausschalten realisierbar ist.
Obwohl beim obigen Ausführungsbeispiel eine quadratische in­ selförmige Zellenkonfiguration gemäß der Draufsicht von Fig. 5 beschrieben wurde, ist die Erfindung auch bei Bauelementen mit nichtquadratischer inselförmiger und streifenförmiger Zellenkonfiguration anwendbar. Bei streifenförmiger Zel­ lenkonfiguration werden den Zellen von Fig. 4 und 7 entsprechende Zellen vorgesehen, die streifenartig in einer zur Zeichenebene senkrechten Richtung verlaufen.
Obwohl im Zusammenhang mit den obigen Ausführungsbeispielen ein n-Kanal-MOSFET und ein n-Kanal-IG-Bipolartransistor beschrieben wurden, ist die Erfindung auch bei einem p-Kanal- MOSFET und einem p-Kanal-IG-Bipolartransistor anwendbar.

Claims (10)

1. Halbleiterbauelement, gekennzeichnet durch
eine Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer ersten und einer zweiten Hauptfläche;
eine erste Halbleiterzone vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die selektiv in der ersten Hauptfläche der Halbleiterschicht gebildet ist;
wobei die erste Halbleiterzone aus einem in ihrer Mitte vorgesehenen ersten Teil (51) relativ niedriger Störstel­ lenkonzentration und relativ geringer Dicke und einem daran angrenzend und außerhalb davon vorgesehenen zweiten Teil (43) relativ hoher Störstellenkonzentration und relativ großer Dicke gebildet ist;
eine zweite Halbleiterzone vom ersten Leitfähigkeitstyp, die selektiv in einer Oberfläche des zweiten Teils (43) der er­ sten Halbleiterzone gebildet ist;
wobei ein Teil nahe der Oberfläche des zweiten Teils (43) der ersten Halbleiterzone zwischen den Oberflächen der Halblei­ terschicht und der zweiten Halbleiterzone als Kanal (45) definiert ist;
eine auf dem Kanal (45) gebildete Isolierschicht (46);
eine auf der Isolierschicht (46) gebildete Gate-Elektrode (47);
eine auf der ersten und zweiten Halbleiterzone gebildete er­ ste Hauptelektrode (49); und
eine an einer Seite der zweiten Hauptfläche der Halbleiter­ schicht gebildete zweite Hauptelektrode (50).
2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch,
eine dritte Halbleiterzone vom ersten Leitfähigkeitstyp, die eine höhere Störstellenkonzentration als die auf der zweiten Hauptfläche der Halbleiterschicht gebildete Halbleiterschicht hat; und
eine vierte Halbleiterzone vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die auf der zweiten Hauptfläche der Halbleiterschicht gebildet ist,
wobei die zweite Hauptelektrode auf der dritten und vierten Halbleiterzone gebildet ist.
3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Halbleiterzone inselförmig ist.
4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Halbleiterzone quadratisch ist.
5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil (43) der ersten Halbleiterzone und die zweite Halbleiterzone die Form eines quadratischen Rings haben.
6. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil (51) der ersten Halbleiterzone eine Störstellenkonzentration von 1×1015 bis 1×1017 cm-3 und eine Dicke von 1-3µm hat.
7. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil (51) der ersten Halbleiterzone dicker als eine Diffusionslänge eines Lochs ist.
8. Herstellungsverfahren für ein Halbleiterbauelement, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Vorbereiten einer Halbleiterschicht vom ersten Leitfähig­ keitstyp mit einer ersten und einer zweiten Hauptfläche;
selektives Bilden einer ersten Halbleiterzone vom zweiten Leitfähigkeitstyp in der ersten Hauptfläche der Halbleiter­ schicht;
wobei die erste Halbleiterzone aus einem in ihrer Mitte vorgesehenen ersten Teil relativ niedriger Störstellenkonzen­ tration und relativ geringer Dicke und einem daran angrenzend und außerhalb davon vorgesehenen zweiten Teil relativ hoher Störstellenkonzentration und relativ großer Dicke gebildet ist;
selektives Bilden einer zweiten Halbleiterzone vom ersten Leitfähigkeitstyp in einer Oberfläche des zweiten Teils der ersten Halbleiterzone;
wobei ein Teil nahe der Oberfläche des zweiten Teils der er­ sten Halbleiterzone zwischen den Oberflächen der Halbleiter­ schicht und der zweiten Halbleiterzone als Kanal definiert ist;
Bilden einer Isolierschicht auf dem Kanal;
Bilden einer Gate-Elektrode auf der Isolierschicht;
Bilden einer ersten Hauptelektrode auf der ersten und zweiten Halbleiterzone; und
Bilden einer zweiten Hauptelektrode an einer Seite der zweiten Hauptfläche der Halbleiterschicht.
9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Bilden einer dritten Halbleiterzone vom ersten Leitfähig­ keitstyp, die eine höhere Störstellenkonzentration als die Halbleiterschicht auf der zweiten Hauptfläche der Halbleiter­ schicht hat; und
Bilden einer vierten Halbleiterzone vom zweiten Leit­ fähigkeitstyp auf der zweiten Hauptfläche der Halbleiter­ schicht,
wobei die zweite Hauptelektrode auf der dritten und vierten Halbleiterzone gebildet ist.
10. Herstellungsverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Halbleiterzone unter Verwendung einer Gate- Elektrode als Maske selbstjustierend gebildet wird.
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