DE102006007096A1

DE102006007096A1 - MOSFET mit Kompensationsstruktur und Randabschluss

Info

Publication number: DE102006007096A1
Application number: DE102006007096A
Authority: DE
Inventors: Ralf Dr. Siemieniec; Hans-Joachim Dr. Schulze
Original assignee: Infineon Technologies Austria AG
Current assignee: Infineon Technologies Austria AG
Priority date: 2006-02-15
Filing date: 2006-02-15
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2026-02-16
Also published as: DE102006007096B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen MOSFET mit einer Kompensationsstruktur. Der MOSFET weist einen Halbleiterkörper (1) auf, in dem eine Anzahl von jeweils eine Source-Elektrode (31, 32, 33, 34) aufweisender MOSFET-Zellen ausgebildet ist. In einer vertikalen Richtung (v) sind aufeinanderfolgend eine Drainzone (10) von einem ersten Leitungstyp (n), eine Driftzone (20) vom ersten Leitungstyp (n) und eine Bodyzone (30) vom zweiten Leitungstyp (p) angeordnet. Die Driftzone (20) weist eine erste Teilzone (21) und eine zweite Teilzone (22) jeweils vom ersten Leitungstyp (n) auf, wobei die erste Teilzone (21) zwischen der zweiten Teilzone (22) und der Bodyzone (30) angeordnet und stärker als die zweite Teilzone (22) dotiert ist. Zur Bildung eines Randabschlusses ist in der Driftzone (20) eine zwischen der zweiten Teilzone (22) und dem seitlichen Rand (13) des Halbleiterkörpers (1) angeordnete dritte Teilzone (23) vom ersten Leitungstyp (n) angeordnet, welche schwächer dotiert ist als die zweite Teilzone (22) und/oder welche in der vertikalen Richtung (v) eine größere Abmessung aufweist als die zweite Teilzone (22). Des weiteren betrifft die Erfindung Verfahren zur Herstellung eines solchen MOSFET.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen MOSFET mit Kompensationsstruktur und Randabschluss.
Bei einem solchen MOSFET mit Kompensationsstruktur ist der pn-Lastübergang des MOSFET insbesondere in seinem an die Bodyzone angrenzenden Abschnitt der Driftzone stärker dotiert als bei einem herkömmlichen MOSFET, was eine deutliche Verringerung der Durchlassverluste bewirkt.

Damit wird gleichzeitig am pn-Lastübergang des MOSFET eine Sperrfähigkeit erreicht, die höher ist, als die Sperrfähigkeit eines planaren pn-Übergangs mit sonst gleichem Dotierungsprofil. Das Prinzip einer solchen Struktur ist in der US 4,941,026 näher erläutert.

1a zeigt einen Vertikalschnitt durch einen Abschnitt einer Zelle eines vertikalen MOSFET mit einer solchen Kompensationsstruktur gemäß dem Stand der Technik. Der MOSFET umfasst einen Halbleiterkörper 1 mit einer Vorderseite 11 und einer der Vorderseite 11 gegenüberliegenden Rückseite 12.

In dem Halbleiterkörper 1 sind aufeinanderfolgend eine stark n-dotierte Drainzone 10 (n+), eine n-dotierte Driftzone 20 (n), eine p-dotierte Bodyzone 30 (p) und eine n-dotierte Sourcezone 40 (n) angeordnet. In einer lateralen Richtung r von der Bodyzone 30 beabstandet ist eine Gate-Elektrode 4 angeordnet, die mittels eines Oxids 5 gegenüber der Bodyzone 30, der Driftzone 20 sowie gegenüber einer Source-Elektrode 3 elektrisch isoliert ist. Die Source-Elektrode 3 und die Sourcezone 40 sind – in der vorliegenden Ansicht nicht erkennbar – elektrisch leitend miteinander verbunden. Auf der Rückseite 12 kontaktiert eine Drain-Elektrode 2 die stark n-dotierte Drainzone 10. Die Driftzone 20 grenzt unmittelbar an die Bo dyzone 30 und ist zur Verringerung der Durchlassverluste des MOSFET stärker dotiert, als es bei einem herkömmlichen MOSFET üblich ist.

Hierzu ist eine Kompensationsstruktur vorgesehen, die dadurch gebildet ist, dass sich die Source-Elektrode 3 in der vertikalen Richtung v – im Gegensatz zu einem herkömmlichen MOSFET – weit in die Driftzone 20 hinein erstreckt. Dies bewirkt, dass beim Abschalten des MOSFET die Raumladungszone nicht nur in der vertikalen Richtung v, sondern auch in der lateralen Richtung r ausgeräumt wird.

Um das Sperrvermögen eines MOSFET mit einer solchen Kompensationsstruktur weiter zu erhöhen, kann die Driftzone 20 eine erste Teilzone 21 und eine zweite Teilzone 22 umfassen, wobei die zweite Teilzone 22 zwischen der ersten Teilzone 21 und der Rückseite 12 angeordnet und schwächer dotiert ist als die erste Teilzone 21. Die Dotierstoffkonzentration der ersten Teilzone 21 entspricht der Dotierstoffkonzentration der Driftzone 20 gemäß 1a, so dass die zweite Teilzone 22 als Erweiterung der Driftzone 20 gemäß 1a angesehen werden kann.

Mit der zusätzlichen schwach n-dotierten zweiten Teilzone 22 steht zum Abbau einer am Bauelement anliegenden Sperrspannung mehr Halbleitervolumen zur Verfügung, wodurch das Sperrvermögen im Volumenbereich gegenüber dem Sperrvermögen im Volumenbereich des MOSFET gemäß 1a erhöht ist.

Das Sperrvermögen im Volumenbereich wird nachfolgend auch als "Volumensperrvermögen" bezeichnet. Entsprechend wird unter dem Begriff "Randsperrvermögen" das Sperrvermögen des MOSFET im Randbereich bezeichnet.

Durch die zusätzlich vorgesehene, beispielsweise mittels eines Epitaxieverfahrens hergestellte schwach n-dotierte zweite Teilzone 22 kann somit das Volumensperrvermögen gegenüber der Anordnung gemäß 1a erhöht werden, ohne dass eine erneute Optimierung der eigentlichen MOSFET-Zellen, insbesondere der Source-Elektroden 3, der Gate-Elektroden 4, der ersten Teilzonen 21 der Driftzone 20, der Bodyzone 30 und des Oxids 5, erforderlich ist.

Der Nachteil der Anordnung gemäß 1b besteht darin, dass das infolge der schwach n-dotierten Teilzone 22 erhöhte Volumensperrvermögen nicht voll ausgenutzt werden kann, da sich das Randsperrvermögen des MOSFET nicht in gleichem Maße erhöht wie das Volumensperrvermögen. In der Folge ist insbesondere die randnächste MOSFET-Zelle höheren Belastungen des elektrischen Feldes ausgesetzt als die weiter vom Rand beabstandeten MOSFET-Zellen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Kompensations-MOSFET mit jeweils einer solchen ersten und zweiten Teilzone der Driftzone bereitzustellen, der das geforderte Randsperrvermögen aufweist. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen MOSFET anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch einen MOSFET gemäß Patentanspruch 1 sowie durch Verfahren zur Herstellung eines solchen MOSFET gemäß den Patentansprüchen 15, 19 und 22 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Ein erfindungsgemäßer MOSFET weist einen Halbleiterkörper auf, in dem eine Anzahl von MOSFET-Zellen ausgebildet ist. Jede MOSFET-Zelle umfasst insbesondere eine Source-Elektrode. Im Halbleiterkörper sind in einer vertikalen Richtung aufeinanderfolgend eine Drainzone von einem ersten Leitungstyp, eine Driftzone vom ersten Leitungstyp und eine Bodyzone vom zweiten Leitungstyp angeordnet.

Die Driftzone weist eine erste Teilzone und eine zweite Teilzone jeweils vom ersten Leitungstyp auf, wobei die erste Teilzone zwischen der zweiten Teilzone und der Bodyzone angeordnet und stärker dotiert ist als die zweite Teilzone.

Zur Bildung eines Randabschlusses umfasst die Driftzone eine zwischen der zweiten Teilzone und dem seitlichen Rand des Halbleiterkörpers angeordnete dritte Teilzone vom ersten Leitungstyp, welche schwächer dotiert ist als die zweite Teilzone.

Durch die am seitlichen Randbereich des Halbleiterkörpers lokal verringerte Dotierung der Driftzone verringert sich dort im Sperrzustand des Bauelements der Gradient des elektrischen Feldes, was zu einer erhöhten Randsperrfähigkeit des MOSFET führt.

Als MOSFETs kommen sowohl n-Kanal MOSFETs in Frage, bei denen der erste Leitungstyp n-leitend ist, als auch p-Kanal MOSFETs, bei denen der erste Leitungstyp p-leitend ist.

Zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit einem solchen Randsabschluss sind drei Varianten vorgesehen, die auch in beliebiger Kombination miteinander eingesetzt werden können.

Bei den drei Varianten wird zunächst im Bereich der herzustellenden Driftzone eine Epitaxieschicht vom ersten Leitungstyp – vorzugsweise mit in lateraler Richtung konstanter Dotierung -auf ein Substrat aufgebracht.

Anschließend wird bei der ersten Variante mittels eines maskierten Dotierverfahrens die Dotierung der Driftzone im herzustellenden Zellbereich, d.h. in einem vom seitlichen Rand des Halbleiterkörpers beabstandeten Bereich, erhöht.

Bei der zweiten Variante wird nach der Herstellung der Epitaxieschicht die elektrisch aktive Nettodotierung der Driftzone am seitlichen Rand des Halbleiterkörpers mittels eines maskierten Dotierverfahrens lokal abgesenkt.

Bei der dritten Variante wird nach der Herstellung der Epitaxieschicht die Dotierung der Driftzone im herzustellenden Zellbereich, d.h. in einem vom seitlichen Rand des Halbleiterkörpers beabstandeten Bereich, mittels einer maskierten Bestrahlung – im Fall einer n-dotierten Driftzone beispielsweise mittels Protonenbestrahlung – erhöht.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1a einen Vertikalschnitt durch einen Abschnitt eines MOSFET gemäß dem Stand der Technik mit einer einfachen Driftzone,
1b einen Vertikalschnitt durch einen Abschnitt eines weiteren MOSFET gemäß dem Stand der Technik, dessen Driftzone einen ersten Abschnitt aufweist, sowie einen zwischen der Drainzone und dem ersten Abschnitt angeordneten, schwächer als der erste Abschnitt dotierten zweiten Abschnitt,
2a einen Vertikalschnitt durch einen Randabschnitt eines erfindungsgemäßen MOSFET mit einer Driftzone, deren Dotierung am seitlichen Rand des Halbleiterkörpers abgesenkt ist,
2b den Verlauf der Dotierstoffkonzentration des MOSFET gemäß 2a in einer Schnittebene A-A',
2c den Verlauf der Dotierstoffkonzentration des MOSFET gemäß 2a in einer Schnittebene B-B',
3 den Verlauf der Drain-Ströme im Sperrzustand zweier MOSFETs gemäß dem Stand der Technik ohne Absenkung der Dotierung der Driftzone im Randbereich des Halbleiterkörpers (Kurven (a) und (b)) im Vergleich zum Drain-Strom eines erfindungsgemäßen, entsprechend 2 ausgebildeten MOSFET (Kurve (c)), jeweils in Abhängigkeit von der Drain-Spannung,
4a die Potentialverteilung eines MOSFET gemäß dem Stand der Technik entsprechend 1b, bei dem sich die zweite Teilzone bis zum seitlichen Rand des Halbleiterkörpers erstreckt,
4b die Potentialverteilung eines erfindungsgemäßen MOSFET gemäß 2,
5a einen Vertikalschnitt durch einen Randabschnitt eines erfindungsgemäßen MOSFET, bei dem in der lateralen Richtung die dem seitlichen Rand des Halbleiterkörpers nächstliegende Source-Elektrode weiter von der nächsten Source-Elektrode beabstandet ist als alle anderen benachbarten Source-Elektroden,
5b den Verlauf der Dotierstoffkonzentration des MOSFET gemäß 5a in einer Schnittebene C-C',
5c den Verlauf der Dotierstoffkonzentration des MOSFET gemäß 5a in einer Schnittebene D-D', und
6a-f mehrere Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen MOSFET, bei dem die Dotierung der Epitaxieschicht im Bereich des späteren Zellenfeldes gemäß der ersten Variante erhöht wird,
7a-b mehrere Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen MOSFET, bei dem die Nettodotierung der Epitaxieschicht im Bereich des seitlichen Randes des Halbleiterkörpers gemäß der zweiten Variante mittels einer Dotierstoff-Implantation z.B. von Bor lokal abgesenkt wird,
8a ein Schritt eines Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen MOSFET, bei dem die Dotierung der Epitaxieschicht im späteren aktiven Zellbereich gemäß der dritten Variante mittels einer Bestrahlung lokal mit Protonen sowie einem geeigneten Ausheilschritt angehoben wird,
8b den Verlauf der n-Dotierungskonzentration eines mit Protonen durchstrahlten n-dotierten Halbleiters in Abhängigkeit von der Bestrahlungstiefe nach verschiedenen Temperschritten mit 400°C, 450°C bzw. 500°C, und
9a-b mehrere Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen MOSFET gemäß der ersten Variante, bei dem in der Epitaxieschicht im Bereich der herzustellenden Driftzone ein in vertikaler Richtung inhomogener Dotierungsverlauf mittels unterschiedlich schnell diffundierender Dotierstoffe erzeugt wird.
In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente mit gleicher Funktion.
2a zeigt einen Vertikalschnitt durch einen Randabschnitt eines erfindungsgemäßen, beispielhaft als n-Kanal MOSFET ausgebildeten MOSFET.
Der MOSFET umfasst einen Halbleiterkörper 1 mit einer Vorderseite 11 und einer dieser gegenüberliegenden Rückseite 12, in dem in einer zur vertikalen Richtung v senkrechten lateralen Richtung r eine Anzahl von MOSFET-Zellen mit jeweils einer Source-Elektrode 31, 32, 33, 34 aufeinanderfolgend angeordnet sind. Ausgehend von der Rückseite 12 sind in einer vertikalen Richtung v aufeinanderfolgend eine stark n-dotierte Drainzone 10, eine sich über alle MOSFET-Zellen erstreckende n-dotierte Driftzone 20, p-dotierte Bodyzonen 30 sowie stark n-dotierte Source-Zonen 40 angeordnet.
Der MOSFET umfasst eine Anzahl von MOSFET-Zellen, die in einer zur vertikalen Richtung v senkrechten lateralen, d.h. seitlichen Richtung r aufeinanderfolgend angeordnet sind. Jede der MOSFET-Zellen umfasst eine Source-Elektrode 31, 32, 33, 34, sowie eine Gate-Elektrode 4. Eine Drain-Elektrode 2 ist auf der Rückseite 12 angeordnet und kontaktiert die Drainzone 10.
Jede der MOSFET-Zellen weist ein Dielektrikum 51, 52, 53, 54 auf, das die Source-Elektroden 31, 32, 33, 34 und die zugehörige Gate-Elektroden 4 untereinander sowie gegenüber der Driftzone 20 elektrisch isoliert.
Die Driftzone 20 umfasst jeweils n-dotierte erste Teilzonen 21, eine n-dotierte zweite Teilzone 22 sowie eine n-dotierte dritte Teilzone 23. Die ersten Teilzonen 21 sind zumindest abschnittweise zwischen den in lateraler Richtung r voneinander beabstandeten Source-Elektroden 31, 32, 33, 34 benachbarter MOSFET-Zellen angeordnet.
Die zweite Teilzone 22 ist zwischen den ersten Teilzonen 21 und der Drainzone 10, die dritte Teilzone 23 zwischen der zweiten Teilzone 22 und dem seitlichen Rand 13 des Halbleiterkörpers 1 angeordnet.
Die n-Dotierung der ersten Teilzonen 21 (n) ist stärker gewählt als die n-Dotierung der zweiten Teilzone 22 (n–), und schwächer als die n-Dotierung der Drainzone 10 (n+). Außerdem ist die n-Dotierung der dritten Teilzone 23 (n--) schwächer als die n-Dotierung der zweiten Teilzone 22 (n–).
Die n-Dotierungskonzentration der dritten Teilzone 23 kann allerdings auch ebenso groß gewählt werden wie die n-Dotierungskonzentration der zweiten Teilzone 22, wenn sich die dritte Teilzone 23 in der vertikalen Richtung v über einen größeren Bereich erstreckt als die zweite Teilzone 22.
Durch die im Bereich des seitlichen Randes 13 des Halbleiterkörpers 1 angeordnete, sehr schwach dotierte und/oder sich in der vertikalen Richtung v weiter als die zweite Teilzone 22 zur Drainzone 10 hin erstreckende dritte Teilzone 23 kann sich im Sperrzustand des MOSFET die Raumladungszone im Randbereich weiter in Richtung der Rückseite erstrecken und damit das elektrische Feld mit einem geringeren Gradienten bzw. über eine größere vertikale Ausdehnung abgebaut werden als bei einem sonst gleich aufgebauten MOSFET gemäß dem Stand der Technik, der jedoch keine dritte Teilzone 23 aufweist, d.h. bei dem sich die zweite Teilzone 22 ohne randseitige Absenkung der Dotierung bzw. ohne randseitige stärkere vertikale Ausdehnung in Richtung der Drainzone 10 bis zum seitlichen Rand 13 erstreckt.
Die dritte Teilzone 23 weist vorderseitig einen Abschnitt 231 auf, der zwischen dem seitlichen Rand 13 des Halbleiterkörpers 1 und einem ersten Dielektrikum 51 angeordnet ist, welches die Source-Elektrode 31 einer ersten, dem seitlichen Rand 13 in der lateralen Richtung r nächstgelegenen MOSFET-Zelle gegenüber der Driftzone 20 isoliert.
Dabei erstreckt sich die dritte Teilzone 23 in der lateralen Richtung r vorzugsweise bis zum seitlichen Rand 13 des Halbleiterkörpers 1 und/oder bis an das erste Dielektrikum 51.
In der lateralen Richtung r erstreckt sich die dritte Teilzone 23 ausgehend vom seitlichen Rand 13 zumindest bis auf Höhe eines zweiten Dielektrikums 52, das die Source-Elektrode 32 einer der ersten MOSFET-Zelle in der lateralen Richtung r nächstgelegenen zweiten MOSFET-Zelle gegenüber der Driftzone 20 isoliert. Weiterhin reicht die zweite Teilzone 22 bis an das erste Dielektrikum 51 heran.
Zwischen der zweiten Teilzone 22 und der Drainzone 10 ist noch eine optionale Feldstoppzone 50 angeordnet, die stärker n-dotiert ist als die zweite Teilzone 22 und schwächer als die Drainzone 10. Die Feldstoppzone 50 ist in der lateralen Richtung r bevorzugt wenigstens so weit vom seitlichen Rand 13 beabstandet wie die erste Source-Elektrode 31.
Bevorzugt sind die ersten Teilzonen 21 von der Rückseite 12 des Halbleiterkörpers 1 mindestens so weit beabstandet wie die Source-Elektroden 31, 32, 33, 34.
Die 2b und 2c zeigen die Verläufe der Dotierstoffkonzentrationen N des MOSFET gemäß 2a, einmal in einer Schnittebene A-A' im Volumenbereich (2b) und einmal in einer Schnittebene B-B' im Randbereich (2c).
Mit einem gemäß 2a ausgebildeten MOSFET läßt sich das Randsperrvermögen gegenüber dem Randsperrvermögen eines MOSFETs gemäß dem Stand der Technik deutlich verbessern.
Alternativ zu den zuvor erläuterten Dotierungsverhältnissen können die zweite Teilzone 22 und die dritte Teilzone 23 auch dieselbe Dotierungskonzentration aufweisen, wenn sich die dritte Teilzone 23 in der vertikalen Richtung v über einen größeren Bereich erstreckt als die zweite Teilzone 22. Bei dem Bauelement gemäß 2a wird eine solche größere vertikale Ausdehnung der dritten Teilzone 23 im Vergleich zu der zweiten Teilzone 22 zum Einen dadurch erreicht, dass die dritte Teilzone 23 bis an die Vorderseite 11 des Halbleiterkörpers 1 reicht, während die zweite Teilzone 22 in Richtung der Vorderseite 11 durch die höher dotierte erste Teilzone 21 begrenzt ist. Zum Anderen reicht bei dem Bauelement gemäß 2a die dritte Teilzone 23 weiter in Richtung der rückseitigen Drainzone 10 als die zweite Teilzone 22, die in dieser Richtung durch die der Drainzone 10 vorgelagerte Feldstoppzone 50 begrenzt ist.
Die genannte Bedingung, wonach bei einer gleichen Dotierung der zweiten und dritten Teilzonen 22, 23 die dritte Teilzone 23 eine größere vertikale Abmessung aufweist, ist bei dem Bauelement gemäß 2a auch dann noch erfüllt, wenn auf die optional vorhandene Feldstoppzone 50 verzichtet wird.
3 zeigt die Strom-Spannungs-Kennlinie eines gemäß 2 aufgebauten MOSFET im Vergleich zur Strom-Spannungs-Kennlinie zweier MOSFETs gemäß dem Stand der Technik, jeweils für den Sperrzustand. Auf der Abszisse ist die am MOSFET jeweils anliegende Sperrspannung in Volt aufgetragen, auf der Ordinate der Drainstrom pro Bauelementweite in der lateralen Richtung r und in logarithmischer Darstellung.
Die gestrichelte Kurve (a) betrifft einen MOSFET gemäß dem Stand der Technik, dessen Driftzone im Randbereich des Halbleiterkörpers keine gegenüber dem Volumenbereich zumindest lokal reduzierte Dotierung aufweist. Der MOSFET wurde für ein vorgegebenes Volumensperrvermögen im Hinblick auf einen niedrigen Einschaltwiderstand ausgelegt.
Die punktierte Kurve (b) betrifft ebenfalls einen MOSFET gemäß dem Stand der Technik, dessen Driftzone im Randbereich des Halbleiterkörpers keine gegenüber dem Volumenbereich reduzierte Dotierung aufweist. Im Unterschied zu dem MOSFET zu Kurve (a) wurde der MOSFET zu Kurve (b) unter Inkaufnahme eines im Vergleich zu dem MOSFET zu Kurve (b) erhöhten Einschaltwiderstandes für ein vorgegebenes Volumensperrvermögen ausgelegt. Die unterschiedlichen Einschaltwiderstände sind 3 nicht zu entnehmen.
Die durchgezogene Kurve (c) stellt die Kennlinie eines gemäß 2 ausgebildeten erfindungsgemäßen MOSFET dar, dessen Einschaltwiderstand ebenso niedrig ist wie der des MOSFET zu Kurve (a), der jedoch ein Randsperrvermögen aufweist, das höher ist als das des MOSFET zu Kurve (b).
Die 4a und 4b zeigen die Potenzialverläufe der MOSFETs zu den Kurven (a) bzw. (b) gemäß 3. Der Potenzialverlauf gemäß 4a entspricht dem MOSFET gemäß dem Stand der Technik zu Kurve (a), der Potenzialverlauf gemäß 4b einem erfindungsgemäßen MOSFET zu Kurve (b). Beide MOSFETs weisen denselben Einschaltwiderstand auf. Dargestellt sind jeweils Äquipotentiallinien mit identischem Potenzialabstand. Die Ansichten entsprechen der Schnittansicht aus 2a, wobei sich davon abweichend bei dem MOSFET zu 4a die zweite Teilzone 22 bis zum seitlichen Rand 13 des Halbleiterkörpers 1 ohne Absenkung der Dotierung im Bereich des seitlichen Randes 13 des Halbleiterkörpers 1 erstreckt.
Aus dem Vergleich der Potenzialverläufe ist ersichtlich, dass der Abstand der Äquipotentiallinien auf der dem seitlichen Rand 13 zugewandten Seite des ersten Dielektrikums 51 bei dem MOSFET gemäß dem Stand der Technik (4a) geringer ist als bei dem erfindungsgemäßen MOSFET (4b). Das bedeutet, dass im Sperrzustand die Spannungsbelastung der randseitigen MOSFET-Zelle bei einem erfindungsgemäßen MOSFET geringer ist als bei einem herkömmlichen MOSFET.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen MOSFET ist in 5a dargestellt.
Im Unterschied zu dem MOSFET gemäß 2a ist in der lateralen Richtung r der Abstand der dem seitlichen Rand 13 nächstliegenden ersten Source-Elektrode 31 zu der der ersten Source-Elektrode 31 nächstliegenden zweiten Source-Elektrode 32 größer als der Abstand aller benachbarter Source-Elektroden 32, 33, 34, die in der lateralen Richtung r weiter vom seitlichen Rand 13 beabstandet sind als die erste Source-Elektrode 31.
Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass bei dem MOSFET gemäß 5a die dritte Teilzone 23 bis an das Dielektrikum 52 der zweiten Source-Elektrode 32 heranreicht, während die zweite Teilzone 22 vom Dielektrikum 51 der ersten Source-Elektrode 31 beabstandet ist und sich nur noch bis zum Dielektrikum 52 der zweiten Source-Elektrode 32 erstreckt. In der Folge erstreckt sich die dritte Teilzone 23 bis zu der zwischen der ersten Source-Elektrode 31 und der zweiten Source-Elektrode 32 befindlichen Bodyzone 30. Außerdem erstreckt sich die dritte Teilzone 23 in einem Abschnitt 231 bis an die Vorderseite 11 des Halbleiterkörpers 1.
Die 5b und 5c zeigen die Verläufe der Dotierstoffkonzentrationen N des MOSFET gemäß 5a in einer Schnittebene C-C' im Volumenbereich (5b) bzw. in einer Schnittebene D-D' im Randbereich (5c).
Der Aufbau eines erfindungsgemäßen MOSFETs wurde beispielhaft anhand von n-Kanal MOSFETs erläutert. Jedoch kann ein erfindungsgemäßer MOSFET ebenso auch als p-Kanal MOSFET ausgebildet sein. In diesem Fall sind im Vergleich zu den erläuterten Ausführungsbeispielen p-dotierte Gebiete durch n-dotierte Gebiete und n-dotierte Gebiete durch p-dotierte Gebiete zu ersetzen.
Allerdings sind die nachfolgend beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines n-Kanal MOSFETs nicht in gleicher oder analoger Weise zur Herstellung eines p-Kanal MOSFETs anwendbar, soweit diese Verfahren zur Bildung von als Donatoren wirkenden Zentrenkomplexen eine Protonenbestrahlung mit nachfolgendem Temperaturschritt beinhalten.
6 zeigt in den Teilfiguren 6a bis 6f ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen MOSFET.
Dabei wird zunächst ein stark n-dotiertes Substrat 10 bereitgestellt, wie es in 6a dargestellt ist. Das Substrat 10 bildet zumindest im Wesentlichen die spätere Drainzone dar des herzustellenden MOSFET dar. Es kann beispielsweise aus Silizium gebildet und mittels Arsen und/oder Antimon dotiert sein.
Anschließend werden gegenüberliegend der Rückseite 12 unter Verwendung eine Maske 100, die den späteren Randbereich abdeckt und nur den Bereich des Zellenfeldes freilässt, in dem später die MOSFET-Zellen hergestellt werden, n-dotierende Teilchen 110 (Donatoren) in eine oberflächennahe oder an die vorderseitige Oberfläche grenzende Implantationszone 50' implantiert, was aus 6b ersichtlich ist.
Als Teilchen 110 eignen sich beispielsweise Phosphor, Selen, oder ein Donator, der schneller diffundiert als die Dotierstoffe des Substrates 10.
Darauffolgend wird auf das Substrat 10 vorderseitig eine Epitaxieschicht 20' aufgebracht, die so schwach n-dotiert ist wie herzustellende dritte Teilzone 23 gemäß den 2a bzw. 5a, was im Ergebnis in 6c dargestellt ist.
Wie 6d zeigt, werden danach n-dotierende Teilchen 111 (Donatoren, wegen der erforderlichen weit reichenden Ausdiffundierung bevorzugt Phosphor und/oder Selen), in eine tief reichende Implantationszone 43 implantiert. Hierzu wird eine vorderseitige Maske 101 verwendet, die nur den Randbereich des Halbleiterkörpers 1 abdeckt und den Bereich des herzustellenden Zellenfeldes frei lässt. Um zu erreichen, dass sich die Implantationszone 43 ausreichend tief in den Halbleiterköper 1 hinein erstreckt, können auch zwei oder mehrere Implantationsschritte mit verschiedenen Teilchenenergien vorgenommen werden, um unterschiedliche Eindringtiefen und/oder unterschiedliche Dotierungsstärken zu erreichen. Dies ist in 6d durch verschieden lange Pfeile angedeutet.
Danach wird unter Verwendung einer Maske 102 vorderseitig eine weitere Implantationszone 21' durch die Implantation n-dotierender Teilchen 112 (im vorliegenden Ausführungsbeispiel Donatoren, wegen der erforderlichen weit reichenden Ausdiffundierung bevorzugt Phosphor) erzeugt, die sich weniger tief in den Halbleiterkörper 1 erstreckt als die Implantationszone 43 (6d), was im Ergebnis in 6e gezeigt ist. Hierdurch ist die Dotierung in der Implantationszone 21' gegenüber der Dotierung des von der Implantationszone 43 verbleibenden Abschnitts 22' erhöht.
Die Implantationszone 21' stellt eine Vorstufe der herzustellenden ersten Teilzonen 21 gemäß den 2a bzw. 5a dar. Der Abschnitt 22' stellt eine Vorstufe der herzustellenden zweiten Teilzone 22 der Driftzone 20 gemäß den 2a bzw. 5a dar.
Auch die Maske 102 überdeckt bevorzugt nur den Randbereich des herzustellenden MOSFET und lässt den Bereich des herzustellenden Zellenfeldes frei. Die Masken 101 (6d) und 102 können abhängig von der Ausgestaltung des herzustellenden MOSFET zumindest im Übergangsbereich zwischen dem späteren Zellbereich und dem späteren Randbereich unterschiedlich ausgebildet sein, d.h. verschieden große Öffnungen aufweisen.
Besonders bevorzugt sind die Masken 101, 102 jedoch gleich ausgebildet, so dass es ausreichend ist, für die anhand der 6d und 6e beschriebenen Implantationsschritte lediglich eine Maske 101 zu verwenden. Hierdurch ist es möglich, einen Maskenschritt einzusparen.
In einem nachfolgenden, durch Temperaturerhöhung realisierten Diffusionsschritt kommt es zu einer Diffusion der jeweils in den Implantationszonen 21', 22' und 50' befindlichen Donatoren, so dass sich diese Implantationszonen 21', 22' und 50' entsprechend den Diffusionseigenschaften der jeweiligen Donatoren vergrößern.
6f zeigt den Halbleiterkörper 1 nach Abschluss des Diffusionsschrittes. Aus den Zonen 21', 22', 50' sind Zonen 21'', 22'' bzw. 50 entstanden.
Besonders hinzuweisen ist darauf, dass für die Donatoren 110 (6b) schneller diffundierende Teilchen gewählt sind als für die Donatoren, die zur Herstellung der Grunddotierung des Substrates 10 gemäß 6a verwendet wurden.
Dadurch diffundieren bei dem Diffusionsschritt ausgehend von der Anordnung gemäß 6e die in der Implantationszone 50' befindlichen Donatoren 110 deutlich schneller in die Epitaxieschicht 20' als die zur Herstellung der Grunddotierung des Substrates 10 verwendeten Donatoren.
Im Ergebnis entsteht – wie in 6f gezeigt – die durch die Diffusion der in der Implantationszone 50' befindlichen Donatoren 110 gemäß 6e gebildete Feldstoppzone 50. Diese entspricht der Feldstoppzone 50 gemäß den 2a bzw. 5a.
Die Abmessungen der einzelnen Implantationszonen und die Donatoren mit ihren Diffusionseigenschaften in den 6b bis 6e sind derart aufeinander abgestimmt, dass die hergestellte Feldstoppzone 50 nach dem Diffusionsschritt wie in dem dargestellten Ausführungsbeispiel an die Zone 22'' angrenzt.
Infolge der maskierten Herstellung der Implantationszonen 43 (6d) und 22' (6e) verbleibt im Randbereich der herzustellenden MOSFET eine sehr schwach dotierte Randzone 23', aus der später die herzustellende dritte Teilzone 23 der Driftzone 20 gemäß den 2a bzw. 5a entsteht.
Nach dem Diffusionsschritt wird der Zellbereich des MOSFET durch Grabenätzung und anschließender Herstellung der Dielektrika, der Source-Elektroden, der Gate-Elektroden, der Bodyzonen und der Sourcezonen in an sich bekannter Weise erzeugt.
Alternativ zu dem vorangehenden Ausführungsbeispiel kann auf das Substrat 10 mit der Implantationszone 50' gemäß 6b vorderseitig eine Epitaxieschicht 20'' erzeugt werden, die optional drei aufeinanderfolgend auf die Vorderseite des Substrates 10 aufgebrachte Teil-Epitaxieschichten 20''', 22''' und 21''' umfasst. Dabei ist die Teil-Epitaxieschicht 20''' sehr schwach n-dotiert (n--), die Teil-Epitaxieschicht 22''' schwach n-dotiert (n–) und die Epitaxieschicht 21''' n-dotiert (n), was im Ergebnis in 7a dargestellt ist.
Um davon ausgehend einen MOSFET herzustellen, bei dem die Dotierung der Driftzone im Bereich des seitlichen Randes des Halbleiterkörpers 1 abgesenkt ist, kann der Halbleiterkörper 1 vorderseitig im Bereich des später herzustellenden Zellenfeldes mittels einer Maske 103 abgedeckt werden. Dadurch wird bei einer nachfolgenden Implantation von Akzeptoren erzeugenden Teilchen 113 im Randbereich der Epitaxieschichten 21''' und 22''' gemäß 7a die dort vorliegende n-Dotierung teilweise kompensiert, d.h. abgesenkt, so dass eine aus 7b ersichtliche, schwach n-dotierte (n--) Randzone verbleibt, aus der die dritte Teilzone 23 des herzustellenden MOSFET gemäß den 2a bzw. 5a gebildet wird.
Die nachfolgenden Schritte entsprechen den Schritten, wie sie vorangehend bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 im Anschluss an die Anordnung gemäß 6e vorgenommen wurden.
Wie 8a zeigt, ist anstelle einer Absenkung der Dotierung im Randbereich auch eine Anhebung der Dotierung im späteren aktiven Zellbereich möglich. Hierzu wird der Halbleiterkörper 1 nach der Erzeugung der Epitaxieschicht vorseitig im Randbereich mit einer Maske 106 bedeckt. Anschließend erfolgt eine vorderseitige Bestrahlung mit Donatoren erzeugenden Teilchen 116, vorzugsweise leichte Teilchen wie z.B. Protonen, da in der Regel hohe Eindringtiefen erforderlich sind, die mit schwereren Teilchen nicht oder nur unter unverhältnismäßigem Aufwand erreicht werden können.
Durch die Wahl unterschiedlicher Teilchenenergien können in vertikaler Richtung v unterschiedlich tief liegende Bestrahlungsgebiete 21', 22' erzeugt werden, um ein vorgegebenes Dotierungsprofil herzustellen. Die Anhebung der Dotierung ist dabei umso stärker, je mehr Teilchen 116 in ein bestimmtes Gebiet eingestrahlt werden. Im Falle von Protonen ist lediglich eine Anhebung der Dotierung von n-dotierten Gebieten oder eine Absenkung der Dotierung von p-dotierten Gebieten möglich.
Nach der Bestrahlung ist ein Temperschritt zur Beseitigung unerwünschter Defekte erforderlich, um unerwünschte, durch die Bestrahlung erzeugte Defekte in der Kristallstruktur des Halbleiterkörpers 1 auszuheilen.
Außerdem ist bei der Verwendung von Protonen ein Temperaturschritt erforderlich, um als Donatoren wirkende Zentrenkomplexe [STD(H), shallow thermal hydrogen-induced donors] auszubilden, da die eingestrahlten Protonen selbst keine elektrische Aktivität aufweisen.
Bei der weiteren Prozessierung des Halbleiterkörpers 1 ist zu beachten, dass jeder nachfolgende Temperschritt je nach gewählter Temperatur eine Veränderung der Dotierung bewirken kann, insbesondere wenn die Temperatur gleich oder größer ist als die zur Ausbildung der Zentrenkomplexe gewählte Tempera tur. Eine Temperatur von mehr als 550°C nach der Ausbildung der Zentrenkomplexe bewirkt eine Ausheilung der durch thermische Aktivierung erzeugten Donatoren und ist daher im Regelfall zu vermeiden.
Die Temperschritte zur Ausheilung unerwünschter Defekte und zur Ausbildung von Zentrenkomplexen können unabhängig voneinander mittels zweier Temperschritte oder aber kombiniert mittels eines gemeinsamen Temperschritts durchgeführt werden. Insbesondere können auch zwei oder mehrere Temperschritte unter Berücksichtigung ihrer Summenwirkung zur Ausbildung der Zentrenkomplexe vorgesehen werden.
Da durch die Einstrahlung von Protonen mit nachfolgendem Temperaturschritt nur die Ausbildung von Donatoren möglich ist, eignet sich das anhand von 8a vorgestellten Verfahren lediglich zur Herstellung von Bauelementen mit einer n-dotierten Driftzone.
Die Herstellung einer n-dotierten Feldstoppzone (Bezugszeichen 50 gemäß den 2a und 5a) kann alternativ oder zusätzlich zur Einstrahlung n-dotierender Teilchen 110 gemäß 6b auch dadurch erfolgen, dass Protonen in das Gebiet der herzustellenden Feldstoppzone eingestrahlt und der Halbleiterkörper anschließend einem Temperschritt zur Ausbildung von als Donatoren wirkender Zentrenkomplexe unterzogen wird. Die Einstrahlung erfolgt bevorzugt ausgehend von der Vorderseite 11 des Halbleiterkörpers 1 bei bereits aufgebrachter Epitaxieschicht 20' gemäß 6c. Dabei kommt es auch in den von Protonen lediglich durchstrahlten Zonen zwischen der Vorderseite 11 und der herzustellenden Feldstoppzone 50, insbesondere in den Zonen 21' und 22', nach dem Temperaturschritt zur Bildung der Zentrenkomplexe zu einer Anhebung der n-Dotierung.
8b zeigt beispielhaft den Verlauf der Dotierungskonzentration eines mit Protonen durchstrahlten, n-dotierten Halbleiters in Abhängigkeit von der Bestrahlungstiefe nach verschiedenen Temperschritten mit 400°C, 450°C bzw. 500°C. Daraus ist ersichtlich, dass durch eine geeignete Temperaturwahl eine Anhebung der n-Dotierung erreicht werden kann.
Das anhand von 8a erläuterte Verfahren eignet sich lediglich zur Herstellung von Bauelementen mit n-dotierter Driftzone, da sich mit der Protonenbestrahlung und nachfolgendem Temperschritt lediglich eine Erhöhung der n-Dotierung erreichen lässt.
Allerdings kann das Verfahren auch bei Bauelementen mit p-dotierter Driftzone angewendet werden, indem in geeigneter Weise eine vorhandene p-Dotierung einer Halbleiterzone durch die Bestrahlung bzw. Durchstrahlung mit Protonen gefolgt von einem Temperschritt abgesenkt wird.
Um bei einem Bauelement mit p-dotierter Driftzone mittels Protonenbestrahlung und nachfolgendem Temperaturschritt eine Absenkung der p-Dotierung im Bereich des seitlichen Randes des Halbleiterkörpers zu erzeugen, können beispielsweise auf einem stark p-dotierten Substrat (p+) aufeinanderfolgende eine schwach p-dotierte (p–) erste Epitaxieschicht und eine p-dotierte (p) zweite Epitaxieschicht aufgebracht werden, welche sich in der lateralen Richtung bis zum seitlichen Rand des Halbleiterkörpers erstrecken.
Die erste und die zweite Epitaxieschicht bilden im Wesentlichen die spätere Driftzone, wobei im Bereich des seitlichen Randes deren Dotierung ((p–) bzw. (p)) auf eine Dotierung (p--) werden muss, die schwächer ist, als die Dotierung (p–) der ersten Epitaxieschicht. Hierzu wird auf der Vorderseite des Halbleiterkörpers eine Maske angeordnet, die den Bereich des herzustellenden Zellenfeldes abdeckt und den Randbereich, in dem die (p) bzw. (p–) Dotierung abgesenkt werden soll, frei läßt.
Unter Verwendung dieser Maske wird der Halbleiterkörper im Randbereich mit Protonen bestrahlt und/oder durchstrahlt und danach einem Temperschritt unterzogen, um als Donatoren wirkende Zentrenkomplexe zu erzeugen und damit die (Netto)-p-Dotierung im Randbereich zu verringern.
Dabei ist im Randbereich der ursprünglich stärker p-dotierten (p) zweiten Epitaxieschicht eine stärkere Absenkung der ursprünglichen p-Dotierung (p) erforderlich als im Randbereich der ersten Epitaxieschicht. Dies kann durch eine zweistufige Protonenbestrahlung mit unterschiedlichen Protonenenergien erfolgen, wobei die Protonenbestrahlung mit höherer Protonenenergie zur Absenkung der (p–)-Dotierung im Randbereich der ersten Epitaxieschicht und die Protonenbestrahlung mit niedrigerer Protonenenergie zur Absenkung der (p)-Dotierung im Randbereich der zweiten Epitaxieschicht vorgesehen sind. Dabei ist bei der Protonenbestrahlung mit geringerer Protonenenergie eine höhere Bestrahlungsdosis erforderlich als bei der Protonenbestrahlung mit höherer Protonenenergie.
Eine weitere Alternative zur Herstellung eines MOSFET gemäß den 2a bzw. 5a wird nachfolgend anhand von 9 unter Bezugnahme auf deren Teilfiguren 9a und 9b erläutert.
Ausgehend von der in 6c gezeigten und ebenso hergestellten Anordnung werden vorderseitig unter Verwendung von Masken 104 (9a) bzw. 105 (9b) Implantationszonen 44 (9a) bzw. 45 (9b) mit unterschiedliche Diffusionsgeschwindigkeiten aufweisenden Donatoren 114 (9a) bzw. 115 (9b) erzeugt.
Die Implantationszonen 44 und 45 können sich vollständig oder teilweise überlagern. Die Masken 104 bzw. 105 überdecken im Wesentlichen den Randbereich des herzustellenden MOSFET, so dass sich die Implantationszonen 44 und 45 im Wesentlichen im Bereich des Zellenfeldes des herzustellenden MOSFET befinden. Besonders bevorzugt wird anstelle einer neuen Maske 105 die bereits zur Implantation der Donatoren 114 gemäß 9a verwendete Maske 104 eingesetzt.
Bei einem nachfolgenden Diffusionsschritt diffundieren die Donatoren mit höherer Diffusionsgeschwindigkeit weiter in den Halbleiterkörper 1 hinein als die Donatoren mit geringerer Diffusionsgeschwindigkeit, so dass im Ergebnis eine Anordnung entsprechend 6f vorliegt.
Ausgehend davon erfolgt die Fertigstellung des MOSFET wie in Bezug auf die Anordnung gemäß 6 beschrieben.
Bei der Implantation der Teilchen 104 bzw. 105 gemäß den 9a und 9b ist es unerheblich, ob für die Teilchen 104 schnell diffundierende Donatoren und für die Teilchen 105 langsamer diffundierende Donatoren verwendet werden oder umgekehrt.
Mit sämtlichen der genannten Verfahren lassen sich nicht nur Randabschlüsse für MOSFETs sondern für beliebige andere Halbleiterbauelemente herstellen.

1: Halbleiterkörper
2: Drain-Elektrode
3: Source-Elektrode
4: Gate-Elektrode
5: Dielektrikum
10: Substrat (n+)
11: Vorderseite des Halbleiterkörpers
12: Rückseite des Halbleiterkörpers
13: Rand des Halbleiterkörpers
14: Randzone
20: Driftzone
20': Epitaxieschicht
20'': Epitaxieschicht
20''': Teilschicht der Epitaxieschicht
21: erste Teilzonen der Driftzone (n)
21': Vorstufe der ersten Teilzonen
21'': Vorstufe der ersten Teilzonen
21''': Teilschicht der Epitaxieschicht (Vorstufe der ersten Teilzonen)
22: zweite Teilzone der Driftzone (n–)
22': Vorstufe der zweiten Teilzone
22'': Vorstufe der zweiten Teilzone
22''': Teilschicht der Epitaxieschicht (Vorstufe der zweiten Teilzone)
23: dritte Teilzone der Driftzone (n--)
30: Bodyzone (p)
31: Source-Elektrode
32: Source-Elektrode
33: Source-Elektrode
34: Source-Elektrode
40: Sourcezone (n)
43: Implantationszone
44: Implantationszone
50: Feldstoppzone (n)
50': Vorstufe der Feldstoppzone (n)
51: Dielektrikum
52: Dielektrikum
53: Dielektrikum
54: Dielektrikum
100: Maske
101: Maske
102: Maske
103: Maske
104: Maske
105: Maske
110: Teilchen
111: Teilchen
112: Teilchen
113: Teilchen
114: Teilchen
115: Teilchen
116: Teilchen
231: Abschnitt der dritten Teilzone
A-A': Schnittebene
B-B': Schnittebene
C-C': Schnittebene
D-D': Schnittebene
N: Dotierstoffkonzentration
r: laterale Richtung
v: vertikale Richtung

Claims

MOSFET mit einem Halbleiterkörper (1), in dem eine Anzahl von jeweils eine Source-Elektrode (31, 32, 33, 34) aufweisender MOSFET-Zellen ausgebildet ist und in dem in einer vertikalen Richtung (v) aufeinanderfolgend eine Drainzone (10) von einem ersten Leitungstyp (n), eine Driftzone (20) vom ersten Leitungstyp (n) und eine Bodyzone (30) vom zweiten Leitungstyp (p) angeordnet sind, wobei – die Driftzone (20) eine erste Teilzone (21) und eine zweite Teilzone (22) jeweils vom ersten Leitungstyp (n) aufweist, wobei die erste Teilzone (21) zwischen der zweiten Teilzone (22) und der Bodyzone (30) angeordnet und stärker als die zweite Teilzone (22) dotiert ist, und wobei – die Driftzone (20) zur Bildung eines Randabschlusses eine zwischen der zweiten Teilzone (22) und dem seitlichen Rand (13) des Halbleiterkörpers (1) angeordnete dritte Teilzone (23) vom ersten Leitungstyp (n) aufweist, welche schwächer dotiert ist als die zweite Teilzone (22) und/oder die in der vertikalen Richtung (v) eine größere Abmessung aufweist als die zweite Teilzone (22).
MOSFET nach Anspruch 1, bei dem die dritte Teilzone (23) abschnittweise zwischen dem seitlichen Rand (13) des Halbleiterkörpers (1) und einem ersten Dielektrikum (51) angeordnet ist, das die Source-Elektrode (31) einer ersten, dem seitlichen Rand (13) in einer zur vertikalen Richtung (v) senkrechten lateralen Richtung (r) nächstgelegenen MOSFET-Zelle gegenüber der Driftzone (20) isoliert.
MOSFET nach Anspruch 2, bei dem sich die dritte Teilzone (23) bis zum seitlichen Rand (13) des Halbleiterkörpers (1) erstreckt.
MOSFET nach Anspruch 2 oder 3, bei dem sich die dritte Teilzone (23) bis an das erste Dielektrikum (51) erstreckt.
MOSFET nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem sich die dritte Teilzone (23) in der lateralen Richtung (r) vom seitlichen Rand (13) des Halbleiterkörpers (1) zumindest bis auf Höhe eines zweiten Dielektrikums (52) erstreckt, das die Source-Elektrode (32) einer der ersten MOSFET-Zelle in der lateralen Richtung (r) nächstgelegenen zweiten MOSFET-Zelle gegenüber der Driftzone (20) isoliert.
MOSFET nach Anspruch 5, bei dem sich die dritte Teilzone (23) bis an das zweite Dielektrikum (52) erstreckt.
MOSFET nach Anspruch 5, bei dem sich die zweite Teilzone (22) bis an das erste Dielektrikum (51) erstreckt.
MOSFET nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem sich die dritte Teilzone (23) bis an die der Drainzone (10) abgewandte Oberfläche (12) des Halbleiterkörpers (1) erstreckt.
MOSFET nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Abstand zwischen der dem seitlichen Rand (13) in der lateralen Richtung (r) nächstgelegenen Source-Elektrode (31) und der dieser nächstgelegenen Source-Elektrode (32) größer ist als der Abstand aller Source-Elektroden, die in der lateralen Richtung (r) weiter vom seitlichen Rand (13) des Halbleiterkörpers (1) beabstandet sind als die dem seitlichen Rand (13) nächstgelegene Source-Elektrode (31).
MOSFET nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einer Feldstoppzone (50) vom ersten Leitungstyp (n), die zwischen der zweiten Teilzone (22) und dem Substrat (10) angeordnet ist und die stärker dotiert ist als die zweite Teilzone (22) und schwächer als das Substrat (10).
MOSFET nach Anspruch 10, bei dem in der lateralen Richtung (r) der Abstand zwischen der Feldstoppzone (50) und dem seitlichen Rand (13) des Halbleiterkörpers (1) größer ist als der Abstand zwischen dem seitlichen Rand (13) und der Source-Elektrode (31) der dem seitlichen Rand (13) in der lateralen Richtung (r) nächstgelegenen MOSFET-Zelle.
MOSFET nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die ersten Teilzone (21) von der Rückseite (12) des Halbleiterkörpers (1) mindestens so weit beabstandet ist wie die Source-Elektroden (31, 32, 33, 34).
MOSFET nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der erste Leitungstyp n-leitend ist.
MOSFET nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem der erste Leitungstyp p-leitend ist.
Verfahren zur Herstellung eines Randabschlusses eines Halbleiterbauelementes mit folgenden Schritten: – Bereitstellen eines eine Grunddotierung vom ersten Leitungstyp (n) aufweisenden Substrats (10), das eine Rückseite (12) sowie eine der Rückseite (12) gegenüberliegende Vorderseite (11') aufweist, – Erzeugen einer Halbleiterschicht (20') vom ersten Leitungstyp (n), die schwächer dotiert ist als das Substrat (10), auf der Vorderseite (11'), und – Erhöhen der Dotierung vom ersten Leitungstyp in einem vom seitlichen Rand (13) des Halbleiterkörpers (1) beabstandeten ersten Abschnitt (43) der Halbleiterschicht (20') durch Einbringen erster Teilchen (111, 116).
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem als erste Teilchen (111, 116) Protonen (116) gewählt werden und bei dem nach dem Einbringen der Protonen (116) ein Temperschritt durchgeführt wird, bei dem die eingebrachten Protonen (116) zu Donatoren aktiviert werden.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16 mit folgendem Schritt: – Erhöhen der Dotierung vom ersten Leitungstyp in einem von dem Substrat (10) beabstandeten Teilabschnitt (21') des ersten Abschnitts (43) der Halbleiterschicht (20') durch Einbringen zweiter Teilchen (112, 116).
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem als zweite Teilchen (112, 116) Protonen (116) gewählt werden und bei dem nach dem Einbringen der Protonen ein Temperschritt durchgeführt wird, bei dem die eingestrahlten Protonen (116) zu Donatoren aktiviert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, bei dem vor dem Aufbringen der Halbleiterschicht (20') ein die Dotierung vom ersten Leitungstyp erhöhender Dotierstoff (110) in einen von der Rückseite (12) beabstandeten Abschnitt (50') des Substrates (10) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 19, bei dem der Dotierstoff (110) eine höhere Diffusionsgeschwindigkeit aufweist als der die Grunddotierung des Substrates bewirkende Dotierstoff.
Verfahren zu Herstellung eines Randabschlusses eines Halbleiterbauelementes mit folgenden Schritten: – Bereitstellen eines eine Grunddotierung vom ersten Leitungstyp (n) aufweisenden Substrats (10), das eine Rückseite (12) sowie eine der Rückseite (12) gegenüberliegende Vorderseite (11') aufweist, – Erzeugen einer Halbleiterschicht (20'') auf der Vorderseite des Substrates (10), die ausgehend von der Vorderseite eine erste Teilschicht (20'''), eine zweite Teilschicht (22''') und eine dritte Teilschicht (21''') jeweils vom ersten Leitungstyp umfasst, wobei die dritte Teilschicht (21''') stärker dotiert ist als die zweite Teilschicht (22''') und wobei die zweite Teilschicht (22''') stärker dotiert ist als die erste Teilschicht (20'''), und – Einbringen eines die Dotierung vom ersten Leitungstyp verringernden Dotierstoffes (113) in eine sich bis zum seitlichen Rand (13) des Halbleiterkörpers (1) erstreckende Randzone (14) derart, dass die Dotierung an jeder Stelle der Randzone (14) abgesenkt wird, wobei die Randzone (14) als geschlossener und in der lateralen Richtung (r) ununterbrochener Ring ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 21, bei dem vor dem Erzeugen der Halbleiterschicht (20'') ein die Dotierung vom ersten Leitungstyp erhöhender Dotierstoff (110) in einen von der Rückseite (12) beabstandeten Abschnitt (50') des Substrates (10) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 22, bei dem der die Dotierung vom ersten Leitungstyp erhöhende Dotierstoff (110) eine höhere Diffusionsgeschwindigkeit aufweist als der die Grunddotierung des Substrates (10) bewirkende Dotierstoff.
Verfahren zur Herstellung eines Randabschlusses eines Halbleiterbauelementes mit folgenden Schritten: – Bereitstellen eines eine Grunddotierung vom ersten Leitungstyp (n) aufweisenden Substrats (10), das eine Rückseite (12) sowie eine der Rückseite (12) gegenüberliegende Vorderseite (11') aufweist, – Erzeugen einer Halbleiterschicht (20') vom ersten Leitungstyp (n), die schwächer dotiert ist als das Substrat (10), auf der Vorderseite (11'), – Einbringen eines die Dotierung vom ersten Leitungstyp erhöhenden ersten Dotierstoffes (114) in einen vom seitlichen Rand (13) des Halbleiterkörpers (1) beabstandeten ersten Bereich (44) der Halbleiterschicht (20'), und – Einbringen eines die Dotierung vom ersten Leitungstyp erhöhenden zweiten Dotierstoffes (115) in einen vom seitlichen Rand (13) des Halbleiterkörpers (1) beabstandeten zweiten Bereich (45) der Halbleiterschicht (20'), wobei der erste Dotierstoff (114) und der zweite Dotierstoff (115) unterschiedliche Diffusionsgeschwindigkeiten aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 24, bei dem der erste Dotierstoff (114) und der zweite Dotierstoff (115) mittels eines Diffusionsschrittes in die Halbleiterschicht (20') eindiffundiert werden, so dass aufgrund der unterschiedlichen Diffusionsgeschwindigkeiten eine erste Teilzone (21') und eine zweite Teilzone (22') gebildet werden, wobei – die erste Teilzone (21') von dem Substrat (10) beabstandet ist und eine stärkere Dotierung vom ersten Leitungstyp aufweist als die zweite Teilzone (22'), und – die zweite Teilzone (22') von dem Substrat (10) beabstandet zwischen der ersten Teilzone (21') und dem Substrat (10) angeordnet ist und eine stärkere Dotierung vom ersten Leitungstyp aufweist als ein zwischen der zweiten Teilzone (22') und dem Substrat (10) verbleibender Abschnitt der Halbleiterschicht (20').
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 oder 25, bei dem vor dem Erzeugen der Halbleiterschicht (20') ein die Dotierung vom ersten Leitungstyp erhöhender Dotierstoff (110) in einen von der Rückseite (12) beabstandeten Abschnitt (50') des Substrates (10) eingebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 26, bei dem das Halbleiterbauelement ein MOSFET ist.