Aufgabe
der Erfindung ist es, laterale Halbleiterbauelemente anzugeben,
die verbesserte Parameter in Bezug auf den maximalen Durchlassstrom von
lateralen PIN-Dioden oder unipolaren Schottky-Dioden sowie in Bezug
auf verbesserte Durchlassströme,
Steilheiten und verbesserte Ausgangsleitwerte für laterale MOSFET-Transistoren
und laterale IGBT-Transistoren aufweisen.
Diese
Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß wird ein
Halbleiterbauelement mit hoher Festigkeit geschaffen, das einen Halbleiterkörper mit
einer O berseite und einer Unterseite aufweist. Unterhalb der Oberseite
ist eine in mehrere Driftbereiche unterteilte Driftzone eines ersten
Leitungstyps angeordnet. Dabei erstrecken sich die Driftbereiche
der Driftzone in einer ersten lateralen Richtung und werden von
einer hochdotierten, langgestreckten ersten Anschlusszone, die sich
nahezu senkrecht zu der ersten lateralen Richtung in einer zweiten
lateralen Richtung erstreckt, einseitig begrenzt. Eine der ersten
Anschlusszone nahezu parallel gegenüber liegend angeordnete zweite
Anschlusszone ist derart strukturiert, dass die Driftbereiche der
Driftzone in die zweite Anschlusszone, bezogen auf die Draufsicht
auf das Halbleiterelement, lateral hineinragen.
Unter
nahezu senkrecht bzw. nahezu parallel werden senkrechte bzw. parallele
Strukturen verstanden, die in der Halbleitertechnologie übliche Toleranzen
aufweisen und somit nicht exakt senkrecht zueinander oder exakt
parallel zueinander angeordnet sind.
Halbleiterbauelemente
mit einer derartigen Bauelementstruktur haben den Vorteil, dass
der Übergang
von der zweiten Anschlusszone zu den Driftbereichen der Driftzone
in seiner Breite beliebig vergrößert werden
kann und davon abhängig
ist, wie weit die Driftbereiche der Driftzone in die zweite Anschlusszone
lateral hineinragen. Dadurch ist es möglich, im Gegensatz zum Stand
der Technik, bei dem die Breite B des Übergangs von der zweiten Anschlusszone
zu der Driftzone aus der Summe der Breiten b der Driftbereiche bestehen.
Diese Breiten b in Abhängigkeit
von der Gestaltung des lateralen Hineinragens der Driftbereiche
der Driftzone in die zweite Anschlusszone zu vergrößern.
Bei
Transistorstrukturen hat dieses den Vorteil, dass die Steilheit,
der Ausgangsleitwert und der steuerbare Durchlassstrom, die parallel
zu der Breite B dieses Übergangs
sind, gegenüber
herkömmlichen Halbleiterbauelemente
mit hoher Spannungsfestigkeit deutlich verbessert werden können. Bei
Diodenstrukturen, für
die in dieser Weise der Übergang
von dem zweiten Anschlussbereich zu den Driftbereichen verbreitert
wird, lässt
sich ein höherer
Durchlassstrom erzielen. Im Prinzip wird mit der erfindungsgemäßen Struktur
der Übergang
von der zweiten Anschlusszone zu den Driftbereichen je nach Konstruktion
des Hineinragens der Driftbereiche in die zweite Anschlusszone um
einen vorgegebenen Winkel gegenüber
der ersten lateralen Richtung gedreht.
Je
mehr sich dieser Winkel einem Winkel von 90° nähert, desto breiter kann die
Breite des Übergangs
zwischen der zweiten Anschlusszone und den Driftbereichen gestaltet
werden. Vorzugsweise ist dieser Winkel, um den der Übergang
von der zweiten Anschlusszone zu den Driftbereichen gegenüber der herkömmlichen
Technik gedreht ist, 90°.
In diesem Fall ergeben sich in zweiter lateraler Richtung angeordnete,
jedoch voneinander getrennte zweite Anschlussbereiche in dem Halbleiterkörper, die über entsprechende
langgestreckte Metallstreifen in zweiter lateraler Ausrichtung elektrisch
miteinander verbunden werden können.
In
einer ersten Ausführungsform
der Erfindung sind zwischen den Driftbereichen der Driftzone Kompensationsgebiete
in der ersten lateralen Richtung angeordnet und weisen einen zu
der Driftzone komplementären
Leitungstyp auf. Diese Kompensationsgebiete unterstützen die
Sperrfähigkeit
der Halbleiterbauelemente mit hoher Spannungsfestigkeit und sorgen
dafür,
dass die Driftbereiche von frei beweglichen Ladungsträgern im Sperrfall
geräumt werden,
indem sich die Raumladungszone zwischen Kompensationsgebieten in
die Driftbereiche derart ausdehnt, dass der Driftbereich vollständig eingeschnürt bzw.
abgeschnürt
wird und lediglich ein minimaler Sperrstrom über die Minoritätsladungsträger beispielsweise
bei PIN-Dioden und/oder bei Schottky-Dioden bestehen bleibt.
Die
Kompensationsgebiete können
unterschiedlich in dem Halbleiterkörper angeordnet sein. In einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung bilden die Kompensationsgebiete parallel zueinander in
der ersten lateralen Richtung ausgerichtete Platten, die sich senkrecht
zu der Oberseite des Halbleiterbauelements in dem Halbleiterkörper erstrecken. Entsprechend
wird damit die Driftzone in plattenförmige Driftbereiche unterteilt,
die sich ebenfalls senkrecht zu der Oberseite des Halbleiterkörpers in
erster lateraler Richtung erstrecken.
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung bilden die Kompensationsgebiete Platten, die parallel
zueinander in der ersten lateralen Richtung ausgerichtet sind, und
sich jedoch parallel zu der Oberseite des Halbleiterkörpers erstrecken und
im Wechsel mit den Driftbereichen der Driftzone in dem Halbleiterkörper stapelförmig angeordnet sind.
Der Vorteil dieser Ausführungsform
der Erfindung gegenüber
der vorher genannten Ausführungsform
liegt darin, dass dieser plattenförmige Stapel von einem Wechsel
von Driftbereichen und Kompensationsgebieten mit Hilfe einer Epitaxie-Technologie in relativ
einfacher Weise auf einem Halbleiterwafer für eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen
realisiert werden kann.
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung werden die Driftbereiche der Driftzone durch Grabenstrukturen
unterteilt, die in der ersten lateralen Richtung angeordnet sind
und Feldplatten aufweisen, wobei derartige Feldplatten aus einer
Isolationsschicht auf den Wand- und Bodenbereichen der Grabenstrukturen
bestehen und die derart isolierten Grabenstrukturen von einem leitenden Material
gefüllt
sind. Diese Feldplatten sorgen dafür, dass im Sperrfall die Driftbereiche
derart eingeschnürt
werden, dass ein Durchlassstrom sowohl bei Dioden als auch bei Transistoren
durch die Driftzone abgeschnürt
wird.
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung nimmt die Dicke der Isolationsschicht in den Wand-
und Bodenbereichen der Feldplatten zu der ersten Anschlusszone hin
zu. Damit wird eine höhere
Spannungsfestigkeit erreicht, zumal die Spannungsdifferenz zwischen
Feldplatte und erster Anschlusszone in Richtung auf die erste Anschlusszone
hin zunimmt. Durch die zunehmende Dicke der Isolationsschicht wird
einem Spannungsdurchbruch der Isolationsschicht vorgebeugt.
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird eine Schottky-Diode in der Weise realisiert,
dass die erste Anschlusszone einen Metallstreifen aufweist, der
einen ohmschen Kontakt mit der hochdotierten, langgestreckten ersten
Anschlusszone gleichen Leitungstyps wie die Driftzone bildet, und
dass die zweite Anschlusszone grabenförmige Aussparungen aufweist,
die mit einem Schottky-Metall beschichtet und zwischen denen die
Bereiche der Driftzone angeordnet sind. Die Aussparungen sind dabei
vorzugsweise voneinander beabstandet und werden über einen langgestreckten Kontaktstreifen
in der zweiten lateralen Richtung elektrisch miteinander verbunden.
Diese Konstruktion der hochspannungsfesten Schottky-Diode hat den
Vorteil, dass der Übergang
vom Schottky-Metall zum Halbleiterkörper gegenüber der herkömmlichen
Konstruktion sowohl in der Breite als auch in der Fläche vergrößert werden
kann, was einen höheren
Durchlassstrom bei gleichbleibend hoher Spannungsfestigkeit ermöglicht.
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird mit der erfindungsgemäßen Struktur eine PIN-Diode
realisiert. Dazu bildet die erste Anschlusszone eine erste Elektrode
einer PIN-Diode und weist einen Metallstreifen auf, der einen ohmschen
Kontakt mit der hochdotierten, langgestreckten ersten Anschlusszone
gleichen Leitungstyps wie die Driftzone bildet. Die zweite Anschlusszone
weist implantierte und/oder diffundierte Wannen mit komplementärem Leitungstyp
zu der Driftzone auf, wobei zwischen den Wannen die Driftbereiche
der Driftzone angeordnet sind. Die Wannen erstrecken sich wie Perlen
auf einer Perlenschnur in zweiter lateraler Richtung und sind über eine
gemeinsame Streifenelektrode auf der Oberseite des Halbleiterbauelements
zu einer zweiten Elektrode der PIN-Diode zusammengeschaltet. Diese
Struktur einer PIN-Diode
hat den Vorteil, dass durch die Ausbildung der Wannen und die Ausbildung
von Strompfaden, die sich zwischen den Wannen vertikal zur ersten
lateralen Ausrichtung der Driftbereiche erstrecken, der Übergang
von der Elektrode mit komplementärem
Leitungstyp gegenüber
der Driftzone zu den Driftbereichen sowohl in seiner Breite als
auch in seiner flächigen
Erstreckung vergrößert wird
und somit ein höherer
Durchlassstrom der PIN-Diode bei mindestens gleichbleibender hoher
Sperrfähigkeit der
PIN-Diode möglich
wird.
In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist es vorgesehen, einen lateralen MOSFET-Transistor
zu verbessern. Dazu ist die erste Anschlusszone ein Drain-Anschluss
eines latera len MOSFET-Transistors und weist einen Metallstreifen auf,
der einen ohmschen Kontakt mit der hochdotierten, langgestreckten
ersten Anschlusszone, welche den gleichen Leitungstyp wie die Driftzone
aufweist, bildet. Während
der Drain-Anschluss
relativ konventionell vorgesehen ist, weist die zweite Anschlusszone
implantierte und/oder diffundierte Wannen mit komplementärem Leitungstyp
zu der Driftzone auf. Dabei sind zumindest teilweise zwischen den
Wannen die Driftbereiche der Driftzone angeordnet. In diesem Fall
bilden die Wannen die Bodyzone eines lateralen MOSFET-Transistors
und weisen eine hochdotierte Insel gleichen Leitungstyps wie die
Driftzone als Source-Bereich auf, wobei diese hochdotierte Insel
innerhalb der Wanne angeordnet ist und einen PN-Übergang zu dem Wannenmaterial
bildet.
Auf
der Oberfläche
sind diese hochdotierten Inseln über
entsprechende Leiterbahnen zu einer Source-Elektrode zusammengeschaltet.
Um den Strom zwischen Source-Elektrode und Drain-Elektrode zu steuern, sind auf der Oberseite
oberhalb der Bodyzone ein Gateoxid und eine Gate-Elektrode derart
angeordnet, dass sich ein Kanal mit erhöhter Kanalbreite zu den mindestens
teilweise zwischen den Wannen angeordneten Bereichen der Driftzone
ausbildet. Dieser Kanal ist über
ein Gate-Potential
steuerbar und verursacht Strompfade in der Driftzone, die sich zunächst senkrecht
oder zumindest in einem Winkel zu der ersten lateralen Richtung
ausbilden, bevor sie sich sowohl in der Tiefe als auch in der Breite
der Driftbereiche ausdehnen. Die erhöhte Kanalbreite wird durch
das erfindungsgemäße Hineinragen
der Driftbereiche in die zweite Anschlusszone ermöglicht.
Sowohl die Steilheit als auch der Ausgangsleitwert sowie der Drain-Strom
sind direkt proportional zur Kanalbreite, sodass mit Hilfe der erfindungsgemäßen Struktur
die Eigenschaften und Parameter eines lateralen MOS FET-Transistors
mit hoher Spannungsfestigkeit verbessert werden.
In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung hängen
die implantierten und/oder diffundierten Wannen mit komplementärem Leitungstyp
zu der Driftzone streifenförmig
in der zweiten lateralen Richtung zusammen. Dabei weisen die zusammenhängenden
Wannen Ausbuchtungen in erster lateraler Richtung auf, wobei zwischen
den Ausbuchtungen teilweise die Driftbereiche der Driftzone angeordnet sind.
Diese Ausführungsform
der Erfindung hat den Vorteil, dass nicht eine Vielzahl von isolierten
Wannen über
eine auf der Oberseite des Halbleiterbauteils angeordnete Metallelektrode
miteinander zu verbinden ist, sondern dass es möglich ist, in den streifenförmig zusammengefügten Wannen
auch eine zusammenhängende
streifenförmige
hochdotierte Insel komplementären
Leitungstyps einzubringen, die dann eine langgestreckte Source-Elektrode
aufnimmt. Dabei folgt der hochdotierte Inselbereich der Kontur der
langgestreckten Wannen mit lateralen Ausbuchtungen in Richtung der
ersten lateralen Ausrichtung.
Somit
entstehen an den Ausbuchtungen Übergänge zwischen
den Rändern
der Wanne und den Driftbereichen der Driftzone, womit die Kanalbreite
des MOSFET-Transistors gegenüber
der herkömmlichen
Struktur mehr als verdreifacht werden kann.
In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist es vorgesehen, die implantierten und/oder diffundierten
Wannen mit komplementärem
Leitungstyp zu der Driftzone streifenförmig in der zweiten lateralen
Richtung zusammenhängend
anzuordnen und Ausbuchtungen in erster lateraler Ausrichtung vorzusehen,
die Ränder
aufweisen, welche in einem Winkel α zu den Driftbereichen der Driftzone
angeordnet sind. Je spitzwinkliger die ser Winkel α wird, desto
breiter wird der Übergangsbereich
und damit die Kanalbreite zwischen der hochdotierten Insel und den
in die zweite Anschlusszone hineinragenden Driftbereichen.
In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung bilden die Halbleiterbauelemente einen IGBT-Transistor
(isolated gate bipolar transistor). Auch hier hat die Vergrößerung des
isolierten Gate-Bereichs den Vorteil, dass höhere Ströme in dem IGBT-Transistor zum
Kollektor hin gesteuert werden können.
Auch die Steilheit und der Ausgangsleitwert, die beide direkt proportional
zur Basisbreite sind, werden mit der erfindungsgemäßen Struktur
verbessert.
Ein
Verfahren zur Herstellung der oben beschriebenen Halbleiterbauelemente
weist die nachfolgenden Verfahrensschritte auf. Zunächst wird
ein monokristalliner Silizium-Halbleiterwafer als Substrat für Halbleiterbauelemente
mit hoher Spannungsfestigkeit hergestellt. Anschließend wird
auf dieses Substrat mindestens eine monokristalline Epitaxieschicht eines
ersten Leitungstyps als Halbleiterkörper für eine Driftzone auf den monokristallinen
Halbleiterwafer aufgebracht. Anschließend wird der Halbleiterwafer
in Halbleiterbauelementpositionen, die in Zeilen und Spalten auf
dem Halbleiterwafer angeordnet werden, strukturiert, wobei die Driftzone
der Halbleiterbauelementpositionen jeweils in mehrere in einer ersten
lateralen Richtung ausgerichtete Driftbereiche entweder durch benachbarte
Kompensationsgebiete eines zum ersten Leitungstyp komplementären zweiten
Leitungstyp oder durch Grabenstrukturen mit einer Feldplatte unterteilt
wird.
Im
Falle, dass die Driftbereiche durch Kompensationsgebiete voneinander
getrennt sind, können
auch eine Vielzahl von Epi taxieschichten im Wechsel mit Maskierungs-
und Diffusions- bzw.
Implantationsschritten zum Einbringen der komplementiert dotierten
Kompensationsgebiete auf den Wafer in den Halbleiterbauteilpositionen
eingebracht werden.
Im
Falle der Feldplatten genügt
eine Epitaxieschicht ausreichender Dicke, in welche die Grabenstrukturen
eingebracht werden.
Nach
dieser Unterteilung der Driftzone des Halbleiterkörpers in
Driftbereiche wird eine erste hochdotierte, langgestreckte Anschlusszone,
die sich senkrecht zu der ersten lateralen Richtung in eine zweite
laterale Richtung erstreckt, und die Driftzone der Halbleiterbauelementpositionen
jeweils einseitig begrenzt, eingebracht. Anschließend, vorher
oder gleichzeitig kann eine der ersten Anschlusszone parallel gegenüberliegend
angeordnete zweite Anschlusszone eingebracht werden, die derart
strukturiert ist, dass die Driftbereiche der Driftzone in die zweite
Anschlusszone in Bezug auf eine Draufsicht auf ein Halbleiterbauelement
lateral hineinragen. Schließlich
wird der Halbleiterwafer unter Aufbringen weiterer Strukturen in
den Halbleiterbauelementpositionen zur Herstellung von lateral strukturierten MOS-Feldeffekttransistoren,
Schottky-Dioden, PIN-Dioden oder IGBT-Transistoren fertiggestellt
und anschließend
wird der Halbleiterwafer in einzelne Halbleiterbauelemente aufgetrennt.
Dieses
Verfahren hat den Vorteil, dass die neue erfindungsgemäße Struktur
für laterale
MOSFET-Transistoren, IGBT-Transistoren, Schottky-Dioden und PIN-Dioden
im Prinzip die bisherigen Fertigungsschritte und Fertigungsanlagen
weiter verwenden kann, lediglich die Maskenstrukturen sind der neuen
Struktur anzupassen.
Dabei
wird das Einbringen einer hochdotierten, langgestreckten ersten
Anschlusszone, die sich senkrecht zu der ersten lateralen Richtung
in eine zweite laterale Richtung erstreckt und die Driftzone der
Halbleiterbauelementpositionen jeweils einseitig begrenzt, dadurch
hergestellt, dass zunächst
eine Diffusionsmaske oder Implantationsmaske mittels Photolithographie
auf dem Wafer angeordnet wird und anschließend eine Diffusion bzw. Ionenimplantation
mit nachfolgender Rekristallisation und Diffusion von Störstellen,
welche den gleichen Leitungstyp wie der Leitungstyp der Driftzone
aufweisen, durchgeführt
wird. Dazu können
sogar herkömmliche
Diffusions- oder
Implantationsmasken eingesetzt werden, zumal die erste Anschlusszone
sich nicht von den bisher üblichen
Halbleiterbauelementstrukturen für laterale
hochspannungsfeste Halbleiterbauelemente unterscheidet.
Für die Herstellung
der zweiten Anschlusszone sind jedoch bereits erhebliche Änderungen
in dem Maskendesign vorzusehen. Als zweite Anschlusszone werden
nämlich
Wannen mit komplementärem
Leitungstyp zu der Driftzone implantiert und/oder diffundiert. Dabei
werden zwischen den Wannen die Driftbereiche der Driftzone zumindest teilweise
angeordnet. Diese Wannen bilden einen PN-Übergang für eine PIN-Diode oder die Bodyzone eines
lateralen MOSFET-Transistors. Im Falle des MOSFET-Transistors wird
jeweils eine hochdotierte Insel gleichen Leitungstyps wie die Driftzone
als Source-Bereich in die Wannen eingebracht. Diese hochdotierten
Inseln werden über
eine streifenförmige
Leiterbahn auf der Oberseite des Halbleiterkörpers zu einer Source-Elektrode
zusammengeschaltet, die sich in der zweiten lateralen Richtung erstreckt,
während
die erste Anschlusszone den Drain-Anschluss des lateralen MOSFET-Transistors bildet.
Damit
ist zwar die Grundstruktur eines MOSFET-Transistors geschaffen,
jedoch fehlt noch eine entsprechende Gate-Elektrode. Dazu wird auf
der Oberseite oberhalb der Bodyzone ein Gateoxid und eine Gate-Elektrode
in den Halbleiterbauteilpositionen derart auf dem Wafer angeordnet,
dass ein Kanal mit vergrößerter Kanalbreite
zu den mindestens teilweise zwischen den Wannen angeordneten Driftbereichen
der Driftzonen entsteht. Dieser Kanal mit vergrößerter Kanalbreite wird über ein
Gate-Potential gesteuert, wobei Strompfade in der Driftzone verursacht
werden, die sich zunächst
senkrecht zu der ersten lateralen Richtung ausbilden. Damit wird
in vorteilhafter Weise erreicht, dass das Volumen der Driftzone
besser von den Strompfaden genutzt wird, zumal durch die vergrößerte Kanalbreite
sowohl der Drain-Strom als auch die Steilheit und der Ausgangsleitwert
des MOSFET-Transistors verbessert wird, weil diese Parameter unmittelbar
proportional zu der Kanalbreite sind.
Das
Gateoxid, das mit unter 100 nm relativ dünn und durchschlagempfindlich
ist und somit sehr perfekt ausgebildet sein muss, wird vorzugsweise durch
thermische Oxidation auf der Waferoberfläche erzeugt und in späteren Prozessschritten
zu den Gateoxidbereichen strukturiert. Auf diesem Gateoxid kann
dann eine Gate-Elektrode in jeder der Halbleiterbauelementpositionen
des Halbleiterwafers durch Aufsputtern und anschließendem Strukturieren
einer polykristallinen Siliziumschicht auf der Waferoberfläche hergestellt
werden. Diese polykristalline Siliziumschicht wirkt aufgrund ihrer
hohen Störstellenkonzentration
praktisch wie ein metallischer Leiter.
Wenn
anstelle eines MOS-Feldeffekttransistors lediglich eine Schottky-Diode
herzustellen ist, so werden als zweite An schlusszone Grabenstrukturen in
Form von Aussparungen in der Siliziumoberfläche hergestellt. Diese Grabenstrukturabschnitte
bzw. Aussparungen weisen Grabenwände
und Grabenböden
auf, wobei auf die Oberfläche
der Grabenabschnitte, die sich perlenkettenförmig in der zweiten lateralen
Richtung aneinander reihen, ein Schottky-Metall aufgebracht wird,
das aufgrund der unterschiedlichen Austrittsarbeiten zwischen Halbleitermaterial
und Metall eine Diodenwirkung in der Grenzfläche zwischen Metall und Halbleiter
erzeugt.
Diese
Diodeneigenschaft wird ausgenutzt, um durch entsprechende Formgebung
der Grabenstruktur in der zweiten Anschlusszone gegenüber dem
ohmschen Kontakt in der ersten Anschlusszone nun eine voll funktionsfähige hochspannungsfeste Schottky-Diode
zu realisieren. Mit den Innenflächen der
Aussparungen werden die Flächen
der Schottky-Übergänge gegenüber der
herkömmlichen
Technik vergrößert, womit
es möglich
ist, einen höheren Durchlassstrom
mit einer derart strukturierten Schottky-Diode zu schalten.
Für die Herstellung
von PIN-Dioden werden als zweite Anschlusszone Wannen mit komplementärem Leitungstyp
zu der Driftzone implantiert und/oder diffundiert. Dabei werden
die Wannen derart dimensioniert, dass die Driftbereiche der Driftzone
zumindest teilweise zwischen den Wannen angeordnet sind. Anschließend werden
die Wannen über
eine streifenförmige
Leiterbahn, die sich in der zweiten lateralen Richtung erstreckt
und einen ohmschen Kontakt zu den komplementär dotierten Wannen herstellt,
zu einer Elektrode der PIN-Diode zusammengeschaltet. Sind die Wannen
teilweise zusammengeschaltet und bilden Ausbuchtungen in Richtung
der ersten lateralen Richtung der erfindungsgemäßen Struktur, so kann eine
langgestreckte Elektrode auf der zusammenhängenden, sich in der zweiten
lateralen Richtung erstreckenden Wanne angeordnet werden. Dabei
verbessern bzw. vergrößern die
Ränder der
Ausbuchtungen die Breite der PIN-Übergänge zu den Driftbereichen der
Driftzone und ermöglichen
somit, dass ein höherer
Durchlassstrom der PIN-Dioden gegenüber herkömmlichen Strukturen erreicht wird.
Soll
anstelle eines MOSFET-Transistors ein IGBT-Transistor mit der erfindungsgemäßen Struktur hergestellt
werden, so werden als zweite Anschlusszone Wannen mit komplementärem Leitungstyp
zu der Driftzone implantiert und/oder diffundiert. Zwischen den
Wannen werden dann Driftbereiche der Driftzone zumindest teilweise
so angeordnet, dass die Wannen eine Basiszone eines lateralen IGBT-Transistors
bilden können.
In diesen Wannen wird jeweils eine hochdotierte Insel gleichen Leitungstyps wie
die Driftzone als Emitterbereich eingebracht, wobei die hochdotierten
Inseln über
eine streifenförmige Leiterbahn,
die sich in der zweiten lateralen Richtung erstreckt, zu einer Emitterelektrode
zusammengeschaltet werden. Die erste Anschlusszone hingegen bildet
dann den Kollektoranschluss des lateralen IGBT-Transistors.
Zusammenfassend
ist festzustellen, dass mit der vorliegenden Erfindung das Problem
gelöst
wird, eine Transistorzelle zur Verfügung zu stellen, die den Elektronenstrom
in geeigneter Weise in die Driftstrecke eines lateralen Kompensations-
oder Feldplatten-Halbleiterbauelements einspeist. Insbesondere geht
es bei der Erfindung darum, die Verteilung des Stroms in die Tiefe
des Bauelements einzubringen, da der Stromfluss in der Driftstrecke
nicht nur oberflächennah,
sondern nun auch in der Tiefe erfolgen kann.
Außerdem wird
eine verbesserte Steilheit gegenüber
herkömmlichen
lateralen Transistoren erreicht, da eine vergrößerte Kanalbreite der Transistoren
mit dieser Erfindung möglich
wird, die direkt proportional zu der Steilheit eines Transistors
ist. Ein weiterer Vorteil insbesondere des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist es, dass die gesamte Struktur mit Hilfe von Epitaxie und Diffusions-
und/oder Implantationsschritten realisiert werden kann, während bei herkömmlichen
Zellkonzepten eine Grabenstruktur benötigt wird, die stets mit relativ
großem
technologischem Aufwand verbunden ist und somit auch erhöhte Kosten
verursacht.
Mit
der vorliegenden Erfindung wird ein planares Zellkonzept vorgeschlagen,
bei dem der Kanal teilweise um 90° gegenüber herkömmlichen
planaren und lateralen Strukturen gedreht ist. Der Strom fließt also
zunächst
im Wesentlichen senkrecht zur Source-Drain-Richtung an der Oberfläche. Ist
der Strom aus dem Kanal ausgetreten, so ändern die Elektronen ihre Flussrichtung
in Richtung Drain und können sich
auf dem Weg zur eigentlichen Driftstrecke wesentlich besser in die
Tiefe verteilen als bei einem herkömmlichen lateralen Halbleiterbauteil.
Außerdem
hat die vorliegende Erfindung die Möglichkeit, dass die Source-
und die Bodygebiete wie im konventionellen "CoolMOS-Prozess" selbstjustierend durch "double-diffused" hergestellt werden
können.
Ein
weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Struktur ist die große Kanalbreite,
die durch Verlängerung
der Zellstruktur auf der vom Drain abgewandten Seite der zweiten
Anschlusszone fast nach Belieben vergrößert werden kann. Zum anderen
können die
vom Drain-Anschluss abgewandten sog. Hinteren Teile des Kanals einen
relativ großen
Abstand von der Driftstrecke ausmachen. Die Elektronen haben somit
die Möglichkeit,
sich vor Erreichen der Driftstrecke in die Tiefe zu verteilen, was
bei einer planaren Zellkonstruktion, bei der das Kanalende unmittelbar an
die Driftstrecke grenzt, nicht möglich
ist.
Die
für laterale
spannungsfeste Bauelemente vorgesehenen Kompensationsschichten können bei
der vorliegenden Erfindung an das Substrat angeschlossen sein. In
diesem Fall braucht die Bodyzone nicht an die Platten angeschlossen
zu werden. Die horizontalen Platten der Kompensationsschicht müssen auch
nicht ganzflächig
ausgeführt
sein, sondern können
Aussparungen aufweisen, damit der Kompensationsgrad lateral variiert
werden kann.
Die
unterschiedlichen möglichen
Kombinationen der verschiedenen Zellgeometrien der vorliegenden
Erfindung werden nun anhand der angefügten Figuren näher erläutert.
1 zeigt
eine schematische Draufsicht auf ein laterales Halbleiterbauelement
gemäß dem Stand
der Technik;
2 zeigt
eine schematische Draufsicht auf ein laterales Halbleiterbauelement
gemäß einer ersten
Ausführungsform
der Erfindung;
3 zeigt
eine schematische Draufsicht auf das laterale Halbleiterbauelement
der 2 mit Kennzeichnung von Kanalgebieten gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung;
4 zeigt
einen schematischen Querschnitt entlang der in 3 gezeigten
Schnittlinie A-A gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung;
5 zeigt
eine schematische Draufsicht auf das laterale Halbleiterbauelement
der 2, bei der Gateoxid und Gate-Elektrode weggelassen
sind;
6 zeigt
eine schematische Draufsicht auf das laterale Halbleiterbauelement
gemäß einer zweiten
Ausführungsform
der Erfindung;
7 zeigt
eine prinzipielle perspektivische Ansicht eines lateralen Halbleiterbauelements
gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung;
8 zeigt
eine prinzipielle perspektivische Ansicht eines lateralen Halbleiterbauelements
gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung;
9 zeigt
eine schematische Draufsicht auf ein laterales Halbleiterbauelement
gemäß einer vierten
Ausführungsform
der Erfindung;
10 zeigt
eine schematische Draufsicht auf ein laterales Halbleiterbauelement
gemäß einer fünften Ausführungsform
der Erfindung;
11 zeigt
eine schematische Draufsicht auf ein laterales Halbleiterbauelement
gemäß einer sechsten
Ausführungsform
der Erfindung;
12 zeigt
eine perspektivische Ansicht des lateralen Halbleiterbauelements
gemäß 11;
13 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines lateralen Halbleiterbauelements
gemäß einer siebten
Ausführungsform
der Erfindung;
14 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines lateralen Halbleiterbauelements
gemäß einer achten
Ausführungsform
der Erfindung.
2 zeigt
eine schematische Draufsicht auf ein laterales Halbleiterbauelement 20 gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung. Dieses Halbleiterbauelement 20 ist ein MOSFET-Transistor 41 mit
hoher Spannungsfestigkeit. Er weist einen Halbleiterkörper 1 mit
einer Oberseite 2 auf, wobei unterhalb der Oberseite 2 eine
in mehrere Driftbereiche 4 bis 7 unterteilte Driftzone 8 eines
ersten Leitungstyps angeordnet ist. Diese Driftbereiche 4 bis 7 sind
in dieser ersten Ausführungsform
der Erfindung n-leitend. Diese Driftbereiche 4 bis 7 der
Driftzone 8 sind in einer ersten lateralen Richtung 9 ausgerichtet und
werden von einer hochdotierten, langgestreckten ersten Anschlusszone 10,
die sich senkrecht zu der ersten lateralen Richtung 9 in
eine zweite laterale Richtung 11 erstreckt, einseitig begrenzt.
Diese
hochdotierte, langgestreckte erste Anschlusszone 10 weist
demnach ebenfalls eine n-Leitung auf. Die erste Anschlusszone 10 ist
streifenförmig
und weist einen Metallstreifen 24 auf, der den Drain-Anschluss 25 des
lateralen MOSFET-Transistors 41 bildet. Parallel gegenüber liegend
zu der ersten Anschlusszone 10 ist eine zweite Anschlusszone 12 angeordnet.
Diese Anschlusszone 12 weist bei diesem beispielhaften
MOSFET-Transistor 41 mehrere elektrisch leitende Lagen
oberhalb der Oberseite 2 des Halbleiterbauelements 20 und mehrere
unterschiedlich dotierte Halbleiterstrukturen innerhalb des Halbleiterkörpers 1 unterhalb
der Oberseite 2 auf.
Die
n-leitenden Driftbereiche 4 bis 7 werden in der
ersten lateralen Richtung 9 durch p-Kompensationsgebiete 13, 14 und 15 unterteilt.
Diese Kompensationsgebiete 13, 14 und 15 sind
in der Lage, bei einer entsprechenden Sperrspannung zwischen Source
und Drain ihre Raumladungsladungszone des PN-Übergangs zwischen Kompensationsgebiet 13, 14 bzw. 15 und
Driftzone 8 soweit auszudehnen, dass die Driftbereiche 4, 5, 6 und 7 ausgeräumt werden
und keinen Strom mehr leiten können,
außer
einem minimalen Minoritätsladungsträgerstrom.
Die zweite Anschlusszone 12 ist komplexer aufgebaut und
weist einzelne Wannen 26 auf, deren flächige Erstreckung durch eine
strichpunktierte Linie begrenzt wird, und die mit einem komplementären Leitungstyp zu
der Driftzone 8 dotiert sind. Diese komplementär dotierten
Wannen 26 werden auch Bodyzonen 27 genannt und
bilden im Zusammenwirken mit einer hochdotierten Insel 29 ein
Kanalgebiet 42 aus, das sich auf drei Randseiten der Wannen 26 erstreckt. Die
hochdotierten Inseln 28 haben den gleichen Leitungstyp
wie die Driftzonen 8 und bilden den Source-Bereich 29 des
MOS-Feldeffekttransistors 20.
Die
hochdotierten Inseln 28 werden über einen langgestreckten Metallstreifen 24,
der sich in der zweiten lateralen Richtung 11 erstreckt,
zu einer gemeinsamen Source-Elektrode 31 zusammengeschaltet.
Unterhalb des Metallstreifens 24 der Source-Elektrode 31 ist
eine streifenförmige
Gate-Elektrode 33 parallel zu der streifenförmigen Source-Elektrode 31 angeordnet,
wobei sich die Gate-Elektrode 33 unterhalb des Metallstreifens 24 der
Source-Elektrode 31 rund um den Source-Bereich 29 erstreckt und den
verbleibenden Wannenbereich abdeckt, der unterhalb der Gate-Elektrode 33 Kanalgebiete 42 ausbildet.
Da sich die Driftbereiche 4, 5, 6 und 7 zwischen
den Wannen 26, welche die Bodyzonen 27 bilden,
erstrecken, zeigt diese Ausführungsform
der Erfindung Kanalgebiete 42, die parallel zur ersten
lateralen Richtung 9 verlaufen und somit Strompfade ermöglichen,
die zunächst
senkrecht zu dieser ersten lateralen Richtung 9 die Bodyzone 21 überbrücken und
erst danach in die erste laterale Richtung 9 abgebogen
werden.
Damit
ist es möglich,
je nach Länge
der Wannen 26 in Richtung der ersten lateralen Ausrichtung 9 beliebig
breite Kanalbereiche 42 zu schaffen und somit die Parameter,
wie Steilheit, Ausgangsleitwert und steuerbaren Drain-Strom, die
unmittelbar proportional zur Kanalbreite B sind, mit dieser Ausführungsform
der Erfindung zu verbessern. Auch in der zum Drain-Kontakt abgewandten
Seite der Wannen 26 bildet sich ein Kanalgebiet 42 aus,
das zusätzlich
zu der bereits mindestens verdoppelten Kanalbreite noch hinzu kommt,
so dass bei dieser ersten Ausführungsform
der Erfindung fast die dreifache Kanalbreite gegenüber einem
MOSFET-Transistor 41 des Standes der Technik erreicht wird.
Im
Prinzip kann die Kanalbreite beliebig erweitert werden, indem die
Wannen 26 in der ersten lateralen Richtung 9 weiter
ausgedehnt werden, sodass die Übergänge von
den hochdotierten Inseln 28 als Source-Bereiche 29 zu
den Driftbereichen 4, 5, 6 und 7 weiter
vergrößert werden.
Da die Steilheit des MOSFET-Transistors 41 und die Ausgangsleitfähigkeit
sowie der steuerbare Drain-Strom direkt proportional zu der Kanalbreite
sind, vergrößern bzw.
verbessern sich entsprechend diese Parameter des erfindungsgemäßen MOSFET-Transistors 41 gegenüber MOSFET-Transistoren
des Standes der Technik. Die Gesamtkanalbreite B für den MOSFET-Transistor 41 dieser
Ausführungsform der
Erfindung ergibt sich aus der Summe der Kanalbreiten b, die sich
rund um die komplementär
dotierten Wannen 26 erstreckt. Deutlicher wird dieses in
der nächsten 3.
3 zeigt
eine schematische Draufsicht auf das laterale Halbleiterbauelement 20 der 2 mit
Kennzeichnung von Kanalgebieten 42 gemäß der ersten Ausführungsform
der Erfindung. Um die Kanalgebiete 42 zu kennzeichnen,
ist unterhalb der 3 ein Schraffurblock 44 angeordnet,
der die Schraffur der Kanalgebiete 42 in 3 markiert. Komponenten
mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden
mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.
Wie 3 zeigt,
ist das Kanalgebiet 42 U-förmig angeordnet, wobei die
Kanalseiten einen Strompfad zulassen, der zunächst nicht in der ersten lateralen
Richtung 9 verläuft,
sondern senkrecht zu dieser ersten lateralen Richtung 9.
Außerdem
bildet sich durch die U-förmige
Form des Kanalgebietes 42 ein Kanalbereich aus, der zunächst einen
Strompfad in entgegengesetzter Richtung zur Drain-Elektrode verursacht
und dann in Richtung auf die Driftbereiche 4, 5, 6 und 7 abgebogen
wird, wobei der Halbleiterkörper 1 in
seiner Tiefe besser genutzt wird als bei den herkömmlichen
lateralen MOSFET-Transistoren 41.
4 zeigt
einen schematischen Querschnitt entlang der in 3 gezeigten
Schnittlinie A-A gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung. Dieser Querschnitt zeigt deutlich die oberhalb und
unterhalb der Oberseite 2 des Halbleiterkörpers 1 angeordneten
Strukturen. Unterhalb der Oberseite 2 des Halbleiterkörpers 1 sind
in diesem Querschnitt die Driftbereiche 4, 5 und 6 aus
n–-leitendem
Halbleitermaterial ange ordnet, wobei die Driftbereiche 4 bis 6 durch
entsprechende p-leitende Kompensationsgebiete 13 und 14 unterteilt
werden.
Der
derart strukturierte Halbleiterkörper 1 weist
darüber
hinaus p-leitende Wannen 26 auf, die von der Oberseite 2 aus
in den Halbleiterkörper 1 entweder
eindiffundiert oder mit einer Ionenimplantation und einer anschließenden Rekristallisation
eingebracht wurden. Innerhalb dieser p-leitenden Wannen 26,
die auch Bodyzonen 27 genannt werden, sind hochdotierte
n+-leitende Inseln 28 angeordnet,
die als Source-Bereiche 29 des
MOSFET-Transistors 41 dienen. Oberhalb der Oberseite 2 des
Halbleiterkörpers 1 sind
mehrere Schichten angeordnet; zunächst eine Oxidschicht, die
als Gateoxid 32 dient. Über
der Gateoxidschicht 32 ist eine Polysiliziumschicht als Gate-Elektrode 33 angeordnet.
Diese ist wiederum durch eine weitere Isolationsschicht 45 aus
Siliziumoxid oder Siliziumnitrid von einem als Source-Elektrode 31 dienenden
Aluminiumstreifen isoliert, der über Öffnungen 46 bzw.
Fenster in der Isolationsschicht 45 aus Siliziumnitrid
oder Siliziumoxid die Source-Bereiche 29 elektrisch miteinander
verbindet.
Um
die Struktur dieser zweiten Anschlusszone 12 zu verdeutlichen,
sind seitlich von 4 Schraffurblöcke angeordnet,
wobei der Schraffurblock 51 das Polysilizium der Gate-Elektrode 33 darstellt,
der Schraffurblock 52 die p-leitende Bodyzone 27,
der Schraffurblock 53 den n+-dotierten
Source-Bereich 29,
der Schraffurblock 54 die Isolationsschichten 32 und 45 in
Form eines Oxids und der Schraffurblock 55 die Schraffur
des Aluminiummetalls der Source-Elektrode 31 darstellt.
5 zeigt
eine schematische Draufsicht auf das laterale Halbleiterbauelement 20 der 2, bei
der Gateoxid und Gate-Elektrode weggelassen sind. Hier ist somit
die Struktur der Oberseite 2 des Halbleiterbauelements 20 mit
hoher Spannungsfestigkeit gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung gezeigt. Dabei sind die einzelnen hochdotierten Inseln 28 als
Source-Bereiche 29 von dem Wannenmaterial 26 umgeben,
sodass sich auf drei Seiten dieser Wannen 26, die gleichzeitig
die Bodyzonen 27 bilden, ein MOS-Kanal ausbildet und somit
die Breite des MOS-Kanals gegenüber
bisherigen Lösungen bedeutend
vergrößert wird.
Der
Nachteil dieser Lösung
besteht darin, dass die p-leitenden Wannen 26 nicht zusammenhängend angeordnet
sind und somit für
den Anschluss der Source-Bereiche 29 eine spezielle Maske
vorgesehen werden muss, um die Fenster zur Kontaktierung der Source-Bereiche 29 zu öffnen. Dieser
Nachteil wird in den späteren
zu erörternden Ausführungsformen
durch entsprechende Formgebung der Wannen 26 und insbesondere
der hochdotierten Inseln 28 gelöst. Diese erste Ausführungsform ist,
wie 5 zeigt, jedoch elektrisch besonders effektiv,
weil sie die größte Verbreiterung
der Kanalgebiete 42 ermöglicht.
6 zeigt
eine schematische Draufsicht auf ein laterales Halbleiterbauelement 30 gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden
Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht
extra erörtert.
Diese
zweite Ausführungsform
der Erfindung unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform der
Erfindung gemäß 2 dadurch,
dass sich die p-Kompensationsgebiete 13, 14 und 15 streifenförmig in
der ersten lateralen Ausrichtung durch den Halbleiterkörper 1 erstrecken
und somit auch streifenförmige
Driftbereiche 4 bis 7 bilden, die sich sowohl
in Richtung 9 auf den Drain-Anschluss 25 hin als
auch in die entgegengesetzte Richtung erstrecken, sodass sich hier
die Kanalgebiete 42 lediglich zweiseitig zu den Kompensationsgebieten 13, 14 und 15 ausdehnen
können.
Da jedoch die Längserstreckung
der Wannen 26 in der ersten lateralen Ausrichtung beliebig
vergrößert werden
kann, ist es auch mit dieser Lösung
möglich,
die Kanalbreite entsprechend den Erfordernissen an Steilheit, Ausgangsleitwert und
Drain-Strom anzupassen.
7 zeigt
eine prinzipielle perspektivische Ansicht eines lateralen Halbleiterbauelements 20 gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung. In dieser Darstellung wird der Verlauf der Strompfade 34 in
der Tiefe gezeigt, wenn die Kompensationsgebiete 13, 14 und 15 und
damit auch die Driftbereiche 4, 5, 6 und 7 plattenförmig in
den Halbleiterkörper 1 eingebracht
sind und sich senkrecht zu der Oberseite 2 des Halbleiterbauelements 20 in
dem Halbleiterkörper 1 erstrecken.
8 zeigt
eine prinzipielle perspektivische Ansicht eines lateralen Halbleiterbauelements 40 gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung. Diese dritte Ausführungsform
der Erfindung unterschiedet sich von der ersten Ausführungsform
der Erfindung gemäß 7 dadurch,
dass die Kompensationsgebiete 13 bis 15 parallel
zueinander in der ersten lateralen Richtung 9 ausgerichtete
Platten 16 bilden, die sich parallel zu der Oberseite 2 des
Halbleiterbauelements 40 erstrecken und im Wechsel mit den
Driftbereichen 4, 5 und 6 in dem Halbleiterkörper 1 gestapelt
angeordnet sind.
In
diesem Fall sind die Kompensationsgebiete 13, 14 und 15 nicht
an das Substrat angeschlossen, sodass auch die Bodyzo nen 27 nicht
an die Platten 16 angeschlossen zu werden brauchen. Dabei müssen die
horizontal ausgerichteten Platten 16 in dieser Ausführungsform
auch nicht ganzflächig
sein, sondern können
Aussparungen enthalten, damit der Kompensationsgrad lateral variiert
werden kann. Diese Ausführungsform
der Erfindung hat den Vorteil, dass sie herstellungstechnisch leichter
zu realisieren ist, zumal diese plattenförmige Stapelung durch entsprechende
Stapelfolge von Epitaxieschichten realisiert werden kann.
9 zeigt
eine schematische Draufsicht auf ein laterales Halbleiterbauelement 50 gemäß einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung. In dieser Ausführungsform
der Erfindung ist nicht nur der Drain-Anschluss 25 mit
seinem Metallstreifen 24 in der ersten Anschlusszone 10 streifenförmig ausgebildet,
sondern auch die Wannen 26 sind teilweise in Form eines
Streifens realisiert, der hier zwar begrenzt dargestellt ist, jedoch
sich auch auf die gesamte Breite des Halbleiterbauelements 50 erstrecken
kann. Diese streifenförmige
Wanne 26 weist Ausbuchtungen 35 in Richtung der
ersten lateralen Ausrichtung 9 auf und mit Hilfe dieser
Ausbuchtungen 35 wird praktisch die Breite des Kanalgebiets 42 gegenüber der
herkömmlichen
Technologie erhöht. Man
erreicht auch hier mindestens die dreifache Breite für den Kanal
gegenüber
einem herkömmlichen
lateralen MOSFET-Transistor 41. Außerdem hat diese Ausführungsform
der Erfindung den Vorteil, dass der Source-Bereich 29 wie der Drainbereich über eine streifenförmige Leiterbahn 43 angeschlossen
werden kann.
10 zeigt
eine schematische Draufsicht auf ein laterales Halbleiterbauelement 60 gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der Erfindung. Auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung sind
die Wannen 26, welche die Bodyzone 27 bilden,
streifen förmig
in der zweiten lateralen Richtung 11 aneinander gehängt und
bilden einen zusammenhängenden Streifen 38 der
Bodyzone 27. Außerdem
weist die Bodyzone 27 Ausbuchtungen 35 in erster
lateraler Richtung 9 auf, wobei die Ränder 36 und 37 der
Ausbuchtungen 35 der Wannen 26 einen Winkel α zu den Driftbereichen 4 bis 7 der
Driftzone 8 bilden. Somit ragen die Driftbereiche 4, 5, 6 und 7 in
den zweiten Anschlussbereich 12 hinein und vergrößern die
Kanalbreite entsprechend.
Je
spitzwinkliger der Winkel α gewählt wird, desto
größer wird
die daraus resultierende Kanalbreite. In dieser fünften Ausführungsform
der Erfindung sind entsprechend zu den Ausbuchtungen 35 einzelne
Source-Bereiche 29 als hochdotierte Inseln 28 eingebracht,
die über
einen gemeinsamen Metallstreifen 24 zu einer Source-Elektrode
letztendlich zu verbinden sind.
11 zeigt
eine schematische Draufsicht auf ein laterales Halbleiterbauelement 70 gemäß einer
sechsten Ausführungsform
der Erfindung. Dabei entspricht die Struktur der ersten Anschlusszone 10 und
der zweiten Anschlusszone 12 exakt den entsprechenden Anschlusszonen 10 und 12 der
ersten Ausführungsform
der Erfindung gemäß 2.
Jedoch werden die Driftbereiche 4, 5, 6 und 7 nicht durch
Kompensationsgebiete mit komplementärem Leitungstyp unterteilt,
sondern zwischen den Driftbereichen 4, 5, 6 und 7 erstrecken
sich in erster lateraler Ausrichtung 9 Feldplatten 17, 18 und 19,
die in Grabenstrukturen 39 des lateralen Halbleiterbauelements 70 eingebracht
sind. Derartige Grabenstrukturen 39 weisen Feldplatten 17, 18 und 19 auf,
wobei die Grabenstruktur 39 Randbereiche 22 aufweist,
die von einer Isolationsschicht 21 beschichtet sind, wobei
ein plattenförmiger
Streifen aus leitendem Material 23 die Grabenstruktur 39 auffüllt. In
dieser speziellen Form der Feldplatten 17, 18 und 19 nimmt
die Dicke der Isolationsschicht 21 vom Source-Bereich 29 zum
Drain-Anschluss 25 hin
zu, die Dicke des leitenden Materials 23 nimmt entsprechend
ab. Bei dieser Zunahme der Dicke der Isolationsschicht 21 wird
berücksichtigt,
dass die Spannungsdifferenz der Feldplatten 17, 18 und 19 zum
umgebenden Driftbereich 4, 5, 6 und 7 in
Richtung des Drain-Anschlusses zunimmt.
12 zeigt
eine perspektivische Ansicht des lateralen Halbleiterbauelements 70 gemäß der 11.
Mit der 12 wird gezeigt, in welcher
Form die Grabenstruktur 39 in den Halbleiterkörper 1 eingebracht
ist und mit Hilfe der Isolationsschicht 21 im Randbereich 22 der
Feldplatten 17, 18 und 19 sowie mit dem
leitenden Material 23 die Driftbereiche 4, 5, 6 und 7 der
Driftzone 8 des Halbleiterkörpers 1 unterteilt
ist. Dazu endet die Unterseite 3 des Halbleiterkörpers 1 auf
einem Substrat, das ebenfalls aus einem Halbleitermaterial, jedoch
mit niedriger Dotierung und komplementärem Leitungstyp zu der Driftzone 8 besteht.
Auch die Zunahme der Dicke der Isolationsschicht 21 zum
Drain-Anschluss 25 hin wird in dieser perspektivischen
Ansicht in 12 verdeutlicht.
13 zeigt
eine schematische Draufsicht auf ein laterales Halbleiterbauelement 80 einer
siebten Ausführungsform
der Erfindung. Diese siebte Ausführungsform
der Erfindung entspricht in ihrer Struktur der in 9 gezeigten
Ausführungsform
und unterscheidet sich von dieser dadurch, dass Feldplatten 17, 18 und 19 die
Driftbereiche 4, 5, 6 und 7 voneinander
trennen, wobei in dieser Ausführungsform
der Erfindung die Grabenstrukturen 39 von der ersten Anschlusszone 10 und
von der zweiten Anschlusszone 12 beabstandet angeordnet
sind, während
sie in der vorher diskutierten Ausführungsform der 11 und 12 an
die ersten und zweiten Anschlusszonen 10 bzw. 12 anstoßen.
14 zeigt
eine schematische Draufsicht auf ein laterales Halbleiterbauelement 90 gemäß einer
achten Ausführungsform
der Erfindung. Diese achte Ausführungsform
der Erfindung entspricht in ihrer Struktur der Struktur der fünften Ausführungsform
der Erfindung, die in 10 gezeigt wird mit dem Unterschied,
dass anstelle der p-Kompensationsgebiete 13 bis 15 zwischen
den Driftbereichen 4, 5, 6 und 7 Feldplatten 17, 18, 19, 47, 48 und 49 angeordnet
sind, wobei die Feldplatten 17 und 47 hintereinander
in einem Abstand in der ersten lateralen Ausrichtung 9 beabstandet
angeordnet sind ebenso die Feldplatten 18 und 48 sowie
die Feldplatten 19 und 49. Mit dieser Unterteilung
der Feldplatten kann der Kompensationsgrad für ein derartiges laterales Halbleiterbauelement 90 mit
hoher elektrischer Spannungsfestigkeit eingestellt bzw. variiert
werden. Die Anzahl der in Richtung 9 hintereinander angeordneten
Feldplatten kann beliebig vergrößert werden mit
dem Vorteil, dass je kürzer
die Platte in Richtung 9 ist, umso dünner kann das Oxid des Wandbereichs 22 ausgelegt
werden.