[go: nahoru, domu]

DE102015221375A1 - Semiconductor component and method for producing a semiconductor device and control device for a vehicle - Google Patents

Semiconductor component and method for producing a semiconductor device and control device for a vehicle Download PDF

Info

Publication number
DE102015221375A1
DE102015221375A1 DE102015221375.7A DE102015221375A DE102015221375A1 DE 102015221375 A1 DE102015221375 A1 DE 102015221375A1 DE 102015221375 A DE102015221375 A DE 102015221375A DE 102015221375 A1 DE102015221375 A1 DE 102015221375A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
section
trenches
trench
semiconductor device
conductive material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102015221375.7A
Other languages
German (de)
Inventor
Neil Davies
Walter von Emden
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102015221375.7A priority Critical patent/DE102015221375A1/en
Priority to JP2016214892A priority patent/JP6827772B2/en
Priority to CN201610944851.0A priority patent/CN106910772B/en
Publication of DE102015221375A1 publication Critical patent/DE102015221375A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7827Vertical transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/402Field plates
    • H01L29/407Recessed field plates, e.g. trench field plates, buried field plates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42356Disposition, e.g. buried gate electrode
    • H01L29/4236Disposition, e.g. buried gate electrode within a trench, e.g. trench gate electrode, groove gate electrode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66666Vertical transistors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

Es wird ein Halbleiterbauelement (10) beschrieben, welches eine Mehrzahl von Gräben und in diesen Gräben angeordnete Bereiche eines leitenden Materials (16, 20) aufweist. Das leitende Material (16) wird nach Art eines Trench-MOSFETs als Gateelektrode genutzt. Ein Teil der ansonsten als Gateelektroden genutzten Leiterbahnen werden elektrisch separiert und als Gatevorwiderstand (20) genutzt. Ferner werden ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Halbleiterbauelements (10) sowie ein Steuergerät für ein Fahrzeug vorgeschlagen.A semiconductor device (10) is described, which has a plurality of trenches and regions of a conductive material (16, 20) arranged in these trenches. The conductive material (16) is used as a gate electrode in the manner of a trench MOSFET. A portion of the conductor tracks otherwise used as gate electrodes are electrically separated and used as a gate resistor (20). Furthermore, a method for producing such a semiconductor device (10) and a control device for a vehicle are proposed.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements und ein Steuergerät für ein Fahrzeug.The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing a semiconductor device and a control device for a vehicle.

Stand der TechnikState of the art

Moderne Halbleiterschalter, beispielsweise MOSFETs (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor, entl. Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor) oder PowerMOSFETs, sind auf sehr geringe Gate-Drain-Kapazitäten ausgelegt, da diese eine Rückkopplung der Drainspannung auf das Gate begünstigt. Diese auch als Miller-Kapazität bezeichnete Gate-Drain-Kapazität führt während des Schaltvorgangs zu einer Phase, in der die Gate-Spannung konstant bleibt, das so genannte Miller-Plateau. Dieser Effekt verlangsamt den Schaltvorgang, weswegen versucht wird, die Miller-Kapazität nach Möglichkeit zu eliminieren, also möglichst weit zu reduzieren.Modern semiconductor switches, for example MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, or Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) or PowerMOSFETs, are designed for very low gate drain capacitances, since this promotes a feedback of the drain voltage to the gate. This gate-drain capacitance, also referred to as Miller capacitance, during the switching operation leads to a phase in which the gate voltage remains constant, the so-called Miller plateau. This effect slows down the switching process, which is why it tries to eliminate the Miller capacity as far as possible, that is, to reduce it as much as possible.

Um Einfluss auf die Schaltgeschwindigkeit eines MOSFETs zu nehmen, ist es weiterhin bekannt, bei der Beschaltung einen Gatevorwiderstand vorzusehen. Ein größerer Gatevorwiderstand führt zu einer größeren zeitlichen Ausdehnung des Miller-Plateaus und somit zu einem langsameren Schaltvorgang. Der Gatevorwiderstand ist üblicherweise als einzelnes Element getrennt vom MOSFET ausgeführt und beispielsweise auf der Leiterplatte verbaut, was zu einem erhöhten Produktionsaufwand führt. In order to influence the switching speed of a MOSFET, it is also known to provide a gate resistor in the wiring. A larger gate resistor leads to a larger time extension of the Miller plateau and thus to a slower switching process. The gate resistor is usually designed as a single element separate from the MOSFET and installed, for example, on the circuit board, resulting in an increased production cost.

Darüber hinaus können nicht zu vermeidende Streuungen im Produktionsprozess zu einer Änderung der Miller-Kapazität führen. Dies tritt insbesondere auch bei Änderungen der Geometrie der Gateelektrode, welche direkte Auswirkungen auf das Volumen der Elektrode haben, auf. In der Folge können demnach Streuungen im Schaltverhalten von ansonsten identischen Bauteilen auftreten, was unerwünscht ist.In addition, unavoidable variability in the production process can lead to a change in Miller capacity. This especially occurs with changes in the geometry of the gate electrode, which have direct effects on the volume of the electrode. As a result, variations in the switching behavior of otherwise identical components may occur, which is undesirable.

Weiterhin sind verschiedene Möglichkeiten bekannt, Widerstände auf dem Halbleiterchip herzustellen und zu nutzen. So beschreibt die US 2011/0318897 A1 einen STI Prozess („shallow trench isolation“), bei welchem der Trench, also der Graben, mit Polysilizium gefüllt und mit einem isolierenden Material abgedeckt wird. Die Polysiliziumbahn dient dabei als Widerstand. Der so hergestellte Widerstand kann als Präzisionswiderstand in integrierten Schaltungen genutzt werden.Furthermore, various ways are known to produce and use resistors on the semiconductor chip. That's how it describes US 2011/0318897 A1 a STI process ("shallow trench isolation"), in which the trench, ie the trench, is filled with polysilicon and covered with an insulating material. The polysilicon track serves as a resistor. The resistor thus produced can be used as a precision resistor in integrated circuits.

Die US 2010/0327348 A1 beschreibt die gezielte Beeinflussung der Größe von Widerständen in PowerMOSFETs, um so die elektronischen Eigenschaften des Bauteils zu verbessern.The US 2010/0327348 A1 Describes how to influence the size of resistors in PowerMOSFETs to improve the electronic properties of the device.

In der JP 2006/319241 A ist eine Methode zur Isolation von durch Diffusion im Halbleitersubstrat integrierten Widerständen in mittels Trenches beziehungsweise Gräben beschrieben.In the JP 2006/319241 A is a method for the isolation of integrated by diffusion in the semiconductor substrate resistors described by means of trenches or trenches.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird ein Halbleiterbauelement zur Verfügung gestellt, aufweisend ein Substrat, das mehrere elektrisch von aktiven Bereichen des Halbleiterbauelements isolierte Gräben aufweist, wobei in zumindest einem ersten Graben entlang einer Längsachse des Grabens ein erster Abschnitt eines elektrisch leitfähigen Materials eingebracht ist, welcher mit einem ersten elektrischen Kontakt derart verbunden ist, dass der erste Abschnitt bei Anlegen einer Spannung an den ersten elektrischen Kontakt als Gateelektrode einer MOS-Struktur fungiert, und wobei in dem ersten Graben und/oder in einem zweiten Graben entlang der Längsachse des Grabens ein zweiter Abschnitt des elektrisch leitfähigen Materials eingebracht ist. Das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement zeichnet sich dadurch aus, dass ein erstes Ende des zweiten Abschnitts elektrisch mit dem ersten elektrischen Kontakt verbunden und ein zweites Ende des zweiten Abschnitts elektrisch mit dem ersten Abschnitt des leitfähigen Materials verbunden ist. Vorzugsweise ist der zweite Abschnitt elektrisch als Vorwiderstand für den ersten Abschnitt und somit als Gatevorwiderstand verschaltet. Ein solches Halbleiterbauelement ist insbesondere zur Realisierung eines Steuergeräts für ein Fahrzeug geeignet.According to the invention, a semiconductor component is provided, comprising a substrate which has a plurality of trenches electrically isolated from active regions of the semiconductor component, wherein in at least one first trench along a longitudinal axis of the trench a first portion of an electrically conductive material is introduced which is connected to a first electrical trench Contact is connected such that the first portion acts upon application of a voltage to the first electrical contact as a gate electrode of a MOS structure, and wherein in the first trench and / or in a second trench along the longitudinal axis of the trench, a second portion of the electrically conductive Material is introduced. The semiconductor device according to the invention is characterized in that a first end of the second portion is electrically connected to the first electrical contact and a second end of the second portion is electrically connected to the first portion of the conductive material. Preferably, the second portion is electrically connected as a series resistor for the first portion and thus as a gate resistor. Such a semiconductor component is particularly suitable for the realization of a control device for a vehicle.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements umfasst grundsätzlich folgende Schritte:

  • a. Bereitstellen eines Halbleitersubstrats
  • b. Erstellen einer Mehrzahl von Gräben in dem Halbleitersubstrat
  • c. Herstellen einer ersten isolierenden Schicht auf einer durch die Gräben strukturierten Substratoberfläche
  • d. Füllen der Gräben mit leitendem Material so, dass in den Gräben jeweils zumindest ein elektrisch leitfähiger oberer Abschnitt entsteht
  • e. Herstellen einer zweiten isolierenden Schicht über dem oberen Abschnitt
  • f. elektrisches Kontaktieren des oberen Abschnitts zumindest eines ersten Grabens derart, dass dieser als Gate einer MOS-Struktur fungieren kann und
  • g. elektrisches Kontaktieren des oberen Abschnitts zumindest eines zweiten Grabens derart, dass er als Vorwiderstand für das Gate der MOS-Struktur fungieren kann.
The method according to the invention for producing a semiconductor component basically comprises the following steps:
  • a. Providing a semiconductor substrate
  • b. Creating a plurality of trenches in the semiconductor substrate
  • c. Producing a first insulating layer on a substrate surface structured by the trenches
  • d. Filling the trenches with conductive material so that in each case at least one electrically conductive upper section is formed in the trenches
  • e. Producing a second insulating layer over the upper portion
  • f. electrically contacting the upper portion of at least one first trench such that it may act as the gate of a MOS structure, and
  • G. electrically contacting the upper portion of at least one second trench so that it can function as a series resistor for the gate of the MOS structure.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement hat den Vorteil, dass der Gatevorwiderstand und die Miller-Kapazität technologisch gekoppelt sind. Es kann insbesondere als Leistungshalbleiter, beispielsweise als LeistungsMOSFET beziehungsweise PowerMOSFET verwendet werden.The semiconductor device according to the invention has the advantage that the gate resistor and the Miller capacity are technologically coupled. It can be used in particular as a power semiconductor, for example as a power MOSFET or power MOSFET.

Der Gatevorwiderstand ist monolithisch in das Halbleitersubstrat integriert und gleicht Änderungen der Miller-Kapazität automatisch aus. Durch Prozessstreuungen eingetragene Unregelmäßigkeiten in der Größe der Miller-Kapazität eines MOSFETs wirken sich somit nicht oder nur stark vermindert auf das zeitliche Schaltverhalten aus, da eine prozessbedingte Änderung der Miller-Kapazität gleichzeitig zu einer Änderung des Gatevorwiderstands führt und sich die beiden Änderungen entgegengesetzt auf die Schaltzeit auswirken, so dass sie sich zumindest teilweise kompensieren. Die Zeitkonstante т = RC bleibt weitgehend unverändert. Es kann somit eine Symmetrisierung des Schaltverhaltens und eine Verkleinerung der Streuung der Schaltzeiten erreicht werden. Ebenso wird eine Neigung zum Schwingen durch eine Rückkopplung über Cgd vermieden. Werden mehrere erfindungsgemäße Halbleiterbauelemente in Form von MOSFETs parallel zueinander geschaltet, so wird unabhängig von Prozessstreuungen ein symmetrisches Schaltverhalten erreicht. Eine externe Kompensationsbeschaltung, beispielsweise anhand eines R- oder RC-Gliedes, kann eingespart werden.The gate resistor is monolithically integrated into the semiconductor substrate and automatically compensates for changes in the Miller capacitance. As a result of process variations, irregularities in the size of the Miller capacitance of a MOSFET have no or only a reduced effect on the temporal switching behavior, since a process-related change in the Miller capacitance simultaneously leads to a change in the gate bias resistance and the two changes are opposite to the one Operating time, so that they compensate at least partially. The time constant τ = RC remains largely unchanged. It can thus be achieved symmetrization of the switching behavior and a reduction of the dispersion of the switching times. Similarly, a tendency to oscillate is avoided by a feedback via C gd . If several semiconductor components according to the invention are connected in parallel in the form of MOSFETs, a symmetrical switching behavior is achieved independently of process variations. An external compensation circuit, for example based on an R or RC element, can be saved.

Durch die Platzierung des Gatevorwiderstands in unmittelbarer räumlicher Nähe zum Gate werden parasitäre Kapazitäten reduziert und das Schaltverhalten wird verbessert. Durch den Selbstkompensationseffekt wird weiterhin eine gleichmäßigere Stromaufnahme von mehreren parallel geschalteten PowerMOSFETs gegenüber herkömmlichen MOSFETs mit externem und daher vom Herstellungsprozess unbeeinflusstem Gatevorwiderstand, jedoch prozessbedingt variabler Miller-Kapazität, erzielt. Darüber hinaus kann der ehemals notwendige externe Gatevorwiderstand nun eingespart werden, was einen Kostenvorteil mit sich bringt.The placement of the gate bias in close proximity to the gate reduces parasitic capacitances and improves switching performance. The self-compensation effect further achieves a more uniform current consumption of several parallel-connected PowerMOSFETs compared to conventional MOSFETs with external gate resistance, which is therefore unaffected by the manufacturing process, but process-dependent variable Miller capacitance. In addition, the previously required external gate resistor can now be saved, which brings a cost advantage.

Die erste isolierende Schicht ist vorzugsweise eine Oxidschicht. Diese muss dann nicht unbedingt als zusätzliche Schicht abgeschieden werden, sondern kann beispielsweise durch thermische Oxidation aus dem vorhandenen Substratmaterial gebildet werden.The first insulating layer is preferably an oxide layer. This does not necessarily have to be deposited as an additional layer, but can be formed for example by thermal oxidation of the existing substrate material.

Der erste Abschnitt des leitfähigen Materials fungiert vorzugsweise als Gateelektrode, wohingegen der zweite Abschnitt des leitfähigen Materials als Gatevorwiderstand verwendet werden kann. Die Gräben, in denen die ersten und zweiten Abschnitte des leitfähigen Materials angeordnet sind, weisen vorzugsweise zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Substratoberfläche verlaufende Wände und einen im Wesentlichen zur Substratoberfläche parallel verlaufenden Boden auf. Die Gräben können dann besonders einfach hergestellt werden. Eine Möglichkeit zur Herstellung der Gräben ist das Anwenden einer Recess-Technik. Das leitfähige Material ist vorzugsweise ein hochdotiertes polykristallines Silizium, beispielsweise ein hochdotiertes, entartetes polykristallines Silizium.The first portion of the conductive material preferably acts as a gate electrode, whereas the second portion of the conductive material can be used as a gate resistor. The trenches, in which the first and second sections of the conductive material are arranged, preferably have walls extending at least substantially perpendicular to the substrate surface and a bottom extending substantially parallel to the substrate surface. The trenches can then be made particularly easy. One way to make the trenches is to use a recess technique. The conductive material is preferably a highly doped polycrystalline silicon, for example a highly doped, degenerate polycrystalline silicon.

Die Abschnitte des leitfähigen Materials haben vorzugsweise einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt, der vorteilhafterweise entlang der Grabenlängsachse unveränderlich ist. Die Leiterbahnen lassen sich dann einfach durch homogenes Abscheiden von leitfähigem Material herstellen.The portions of the conductive material preferably have a substantially rectangular cross-section, which is advantageously invariable along the trench longitudinal axis. The printed conductors can then be produced simply by homogeneously depositing conductive material.

Der erste elektrische Kontakt ist vorzugsweise von außerhalb des Halbleiterbauelements kontaktierbar, beispielsweise durch eine Metallisierung. Das Halbleiterbauelement kann dann von außen beschaltet und in Schaltungen integriert werden. Im Regelfall sind der erste Abschnitt des leitfähigen Materials und der zweite Abschnitt des leitfähigen Materials in verschiedenen Gräben angeordnet. In diesem Fall werden die jeweiligen Gräben zunächst identisch hergestellt und erlangen ihre unterschiedliche Funktion erst durch die externe Beschaltung. Es ist in einer später noch genauer erläuterten Ausführungsform aber auch möglich, dass sowohl der erste als auch der zweite Abschnitt in einem gemeinsamen Graben angeordnet sind. In diesem Fall müssen die beiden Abschnitte natürlich elektrisch voneinander isoliert werden.The first electrical contact is preferably contactable from outside the semiconductor device, for example by a metallization. The semiconductor device can then be connected from the outside and integrated into circuits. As a rule, the first section of the conductive material and the second section of the conductive material are arranged in different trenches. In this case, the respective trenches are initially produced identically and obtain their different function only by the external wiring. It is also possible in a later explained embodiment, however, that both the first and the second section are arranged in a common trench. In this case, of course, the two sections must be electrically isolated from each other.

Als aktiver Bereich wird insbesondere wie üblich der Bereich des Halbleitermaterials angesehen, in dem pn-Übergänge vorliegen und in dem sich im Betrieb die Ladungsträgerkonzentrationen ändern können. Insbesondere ist der aktive Bereich mit Dotierungen versehen.In particular, as usual, the region of the semiconductor material in which pn junctions are present and in which the charge carrier concentrations can change during operation is regarded as the active region. In particular, the active region is provided with dopants.

Auch ist es mit Vorteil möglich, dass der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt im Rahmen der Prozessgenauigkeit einen identischen Querschnitt aufweisen. Es wird dann eine Verbesserung der Qualität der Selbstkompensation erhalten. Bei unterschiedlichen Querschnitten findet zwar ebenfalls qualitativ eine gewisse Selbstkompensation statt, eine Angleichung der Querschnitte ermöglicht aber eine möglichst exakte Kompensation der Änderung der Miller-Kapazität durch die Änderung des Gatevorwiderstands. Als Querschnitt wird dabei die Form einer Fläche verstanden, die als Schnitt durch eine Ebene senkrecht zur Grabenlängsachse erhalten wird. Zwei Querschnitte können insbesondere dann als identisch angesehen werden, wenn die beiden zu vergleichenden Elemente mittels identischer Prozesse hergestellt wurden, nominell also tatsächlich identisch sind. Unterschiede zwischen den Querschnitten ergeben sich dann lediglich aus Prozessschwankungen.It is also advantageously possible for the first section and the second section to have an identical cross section within the scope of the process accuracy. An improvement in the quality of the self-compensation is then obtained. Although a certain degree of self-compensation also takes place qualitatively with different cross-sections, an approximation of the cross-sections makes it possible to compensate for the change in the Miller capacitance as exactly as possible by changing the gate bias resistance. A cross-section is understood to mean the shape of a surface which is obtained as a section through a plane perpendicular to the trench longitudinal axis. Two cross-sections can be regarded as identical, in particular, if the two elements to be compared have been produced by means of identical processes, that is to say actually identical in nominal terms. Differences between the cross sections then result only from process fluctuations.

In einer besonderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der zweite Abschnitt aus einer Mehrzahl von elektrisch in Reihe miteinander verbundenen Teilabschnitten besteht und sich über eine Mehrzahl von Gräben erstreckt, so dass auf eine günstige Weise eine Möglichkeit zur Anpassung der Länge der Widerstandsbahn und somit der Größe des Widerstands erzielt wird. Zwei Teilabschnitte werden dann über eine externe elektrisch leitende Verbindung miteinander verbunden. Es können beispielsweise mehrere nebeneinander liegende Gräben genutzt und mäanderförmig miteinander verbunden werden. Ebenso ist es denkbar, dass innerhalb eines Grabens mehrere Teilabschnitte des zweiten Abschnitts übereinander angeordnet werden. Auch diese Teilabschnitte können beispielsweise mäanderförmig miteinander verbunden werden. Es kann dann innerhalb eines Grabens eine Widerstandsbahn erzeugt werden, die insgesamt länger als der Graben ist, so dass sich der Widerstandswert des hergestellten Widerstands flexibel einstellen lässt. Allerdings müssen in diesem Fall die einzelnen Teilabschnitte wiederum voneinander isoliert werden, was einen höheren Produktionsaufwand bedeutet. In a particular embodiment, it is provided that the second portion consists of a plurality of electrically connected in series sections and extends over a plurality of trenches, so that in a favorable way, a way to adjust the length of the resistance path and thus the size of the Resistance is achieved. Two sections are then connected together via an external electrically conductive connection. For example, several adjacent trenches can be used and connected to one another in meandering fashion. Likewise, it is conceivable that a plurality of sections of the second section are arranged one above the other within a trench. These sections, for example, can be connected together meandering. It can then be generated within a trench, a resistance track which is longer than the trench altogether, so that the resistance value of the manufactured resistor can be set flexibly. However, in this case, the individual sections in turn must be isolated from each other, which means a higher production cost.

Alternativ ist mit Vorteil vorgesehen, dass das Halbleiterbauelement einen an der Oberfläche ausgebildeten zweiten elektrischen Kontakt aufweist, wobei zumindest ein zweiter Abschnitt zwischen dem zweiten elektrischen Kontakt und dem Substrat angeordnet ist. Der zweite Kontakt kann flächig ausgebildet und beispielsweise als Sourceelektrode genutzt werden. Direkt unter der Sourceelektrode gelegene Gräben werden üblicherweise nicht für aktive Bereiche des MOSFETs genutzt. Die Nutzung dieser Gräben für den Gatevorwiderstand ermöglicht somit eine bessere Ausnutzung der Fläche des Halbleiterbauelements beziehungsweise eine Integration der Erfindung, ohne weitere Ressourcen aufwenden zu müssen. Es werden somit durch die Nutzung der am Rand beziehungsweise unter der Sourceelektrode gelegenen Gräben für den Gatewiderstand Yieldverluste vermieden, wie sie bei der Nutzung von ansonsten anderweitig verwendeten Gräben auftreten könnten. Anstelle der Sourceelektrode kann auch die Drainelektrode verwendet werden, um die als Gatevorwiderstand genutzten Gräben darunter anzuordnen.Alternatively, it is advantageously provided that the semiconductor component has a second electrical contact formed on the surface, wherein at least a second portion is arranged between the second electrical contact and the substrate. The second contact can be formed flat and used for example as a source electrode. Trenches located directly below the source electrode are usually not used for active areas of the MOSFET. The use of these trenches for the gate resistor thus allows better utilization of the surface of the semiconductor device or an integration of the invention, without having to spend more resources. It is thus avoided by the use of located at the edge or under the source electrode trenches for the gate resistance yield losses, as they might occur in the use of otherwise otherwise used trenches. Instead of the source electrode, the drain electrode can also be used to arrange the trenches used as the gate resistor below.

Es ist vorteilhaft, wenn die an den zweiten Graben angrenzenden Bereiche des aktiven Halbleitergebiets keine Dotierungen, insbesondere keine implantierten Elektronendonatoren oder -akzeptoren, aufweisen. Wenn der zweite Abschnitt des leitfähigen Materials im zweiten Graben angeordnet ist, so werden dieser Graben und die angrenzenden Bereiche des Substrats rein passiv genutzt, so dass keine Dotierungen notwendig sind. Der Herstellungsprozess kann so sparsamer erfolgen.It is advantageous if the regions of the active semiconductor region adjoining the second trench have no dopants, in particular no implanted electron donors or acceptors. If the second section of the conductive material is arranged in the second trench, then this trench and the adjacent regions of the substrate are used purely passively, so that no doping is necessary. The manufacturing process can be done more economically.

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt in einem gemeinsamen Graben angeordnet und elektrisch voneinander isoliert sind. Es können dann sowohl der Gatevorwiderstand als auch die Gateelektrode platzsparend in ein und demselben Graben angeordnet werden. Insbesondere kann die entsprechende Strukturierung in Grabenlängsrichtung erfolgen, so dass der Graben in einen ersten Längsabschnitt, in dem der erste Abschnitt des leitfähigen Materials angeordnet ist, und in einen zweiten Längsabschnitt, in dem der zweite Abschnitt des leitfähigen Materials angeordnet ist, aufgeteilt werden. Zwischen den beiden Abschnitten muss dann eine vorzugsweise den gesamten Querschnitt des Grabens abdeckende Schicht eines elektrisch isolierenden Materials vorhanden sein.An embodiment of the invention provides that the first portion and the second portion are arranged in a common trench and electrically insulated from each other. Both the gate resistor and the gate electrode can then be arranged to save space in one and the same trench. In particular, the corresponding structuring can take place in trench longitudinal direction, so that the trench is divided into a first longitudinal section in which the first section of the conductive material is arranged and into a second longitudinal section in which the second section of the conductive material is arranged. Between the two sections, a layer of an electrically insulating material preferably covering the entire cross section of the trench must then be present.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zumindest einer der Gräben bis zu einer ersten Höhe h1 mit einem ersten leitfähigen Material gefüllt ist und sich der erste Abschnitt und/oder der zweite Abschnitt sich zwischen der ersten Höhe h1 und einer zweiten Höhe h2, die oberhalb der ersten Höhe h1 gelegen ist, erstrecken. Der untere Bereich bis zur Höhe h1 kann dann als Feldplatte beschaltet werden, wohingegen der obere Bereich zwischen der Höhe h1 und der Höhe h2 als Gateelektrode und/oder als Gatevorwiderstand Verwendung findet. In das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement kann somit auf einfache Art und Weise auch eine Feldplatte integriert werden.A development of the invention provides that at least one of the trenches is filled up to a first height h 1 with a first conductive material and the first section and / or the second section is between the first height h 1 and a second height h 2 , which is located above the first height h 1 extend. The lower region up to the height h 1 can then be connected as a field plate, whereas the upper region between the height h 1 and the height h 2 is used as a gate electrode and / or as a gate resistor. In the semiconductor device according to the invention can thus be integrated in a simple manner, a field plate.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass nach Schritt c) und vor Schritt d) die folgenden Schritte durchgeführt werden:

  • h. Füllen der Gräben mit leitendem Material, so dass ein unterer leitfähiger Abschnitt entsteht
  • i. Entfernen eines Teils des leitenden Materials des unteren leitenden Abschnitts bis zu einer Höhe h1 mittels eines Ätzprozesses
  • j. Herstellen einer isolierenden Trennschicht zwischen dem unteren leitenden Bereich und dem oberen leitenden Abschnitts.
According to a preferred embodiment of the method according to the invention, it is provided that the following steps are carried out after step c) and before step d):
  • H. Fill the trenches with conductive material to form a lower conductive section
  • i. Removing a portion of the conductive material of the lower conductive portion up to a height h 1 by means of an etching process
  • j. Forming an insulating separation layer between the lower conductive region and the upper conductive region.

Der untere leitende Abschnitt kann wie bereits weite oben erwähnt dann als Feldplatte genutzt werden.As already mentioned above, the lower conductive section can then be used as a field plate.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims and described in the description.

Zeichnungendrawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings and the description below. Show it:

1 einen Querschnitt einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements, 1 a cross section of a first embodiment of a semiconductor device according to the invention,

2 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements, 2 a cross section through a second embodiment of a semiconductor device according to the invention,

3 ein Ersatzschaltbild eines MOSFETs 3 an equivalent circuit diagram of a MOSFET

4 einen Querschnitt eines Zwischenschritts zur Herstellung des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements 4 a cross section of an intermediate step for the production of the semiconductor device according to the invention

5 ein Diagramm zur Verteilung der Kenngröße Rgs über einen Wafer, 5 a diagram for the distribution of the characteristic R gs over a wafer,

6 ein Diagramm zur Verteilung der Kenngröße Cgd über einen Wafer; und 6 a diagram for the distribution of the characteristic C gd over a wafer; and

7 ein Diagramm zur Korrelation zwischen Rgs und Cgd für einzelne Punkte auf einem Wafer. 7 a diagram for the correlation between R gs and C gd for individual points on a wafer.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In der 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements 10 im Querschnitt gezeigt. Zu erkennen ist das Substrat 12, in dem als vertikale Strukturen die Gräben 14.1, 14.2 und 14.3 vorhanden sind. Die Gräben 14.1, 14.2 und 14.3 sind bis zu einer Höhe h1 mit einem leitfähigen Material gefüllt, das durch eine entsprechende Kontaktierung, beispielsweise also durch einen Kurzschluss mit einer nicht dargestellten Sourceelektrode, als Feldplatte 28 verwendet werden kann. Das leitfähige Material kann beispielsweise ein Polysilizium sein und bildet dann eine untere Polysiliziumbahn. Zwischen der Höhe h1 und der Höhe h2 befindet sich ebenfalls ein leitfähiges Material 16, 20, beispielsweise wiederum ein Polysilizium. Auf diese Weise wird eine obere Polysiliziumbahn gebildet. Sowohl die obere als auch die untere Polysiliziumbahn erstrecken sich vorzugsweise über die gesamte Länge der Gräben 14. Am Ende der Gräben in Grabenlängsrichtung gesehen befinden sich nicht dargestellte elektrische Kontakte, mit deren Hilfe die Polysiliziumbahnen entsprechend ihrer Funktion als Gateelektrode 16 oder als Widerstandsbahn 20 beschaltet werden können.In the 1 is a first embodiment of a semiconductor device according to the invention 10 shown in cross section. The substrate can be seen 12 in which as vertical structures the trenches 14.1 . 14.2 and 14.3 available. The trenches 14.1 . 14.2 and 14.3 are filled to a height h 1 with a conductive material, which by a corresponding contact, for example, by a short circuit with a source electrode, not shown, as a field plate 28 can be used. The conductive material may be, for example, a polysilicon and then forms a lower polysilicon track. Between the height h 1 and the height h 2 is also a conductive material 16 . 20 , For example, again a polysilicon. In this way, an upper polysilicon track is formed. Both the upper and lower polysilicon paths preferably extend over the entire length of the trenches 14 , At the end of the trenches seen in trench longitudinal direction are not shown electrical contacts, with the help of the polysilicon tracks according to their function as a gate electrode 16 or as resistance track 20 can be connected.

Das leitfähige Material 16, 20 kann sowohl als Gateelektrode 16 als auch als Gatevorwiderstand 20 verwendet werden. Die Gateelektrode 16 entspricht damit dem oben erwähnten ersten Abschnitt, und der Gatevorwiderstand 20 entspricht dem oben erwähnten zweiten Abschnitt. In 1 ist ein Ausführungsbeispiel mit insgesamt drei Gräben 14.1, 14.2 und 14.3 gezeigt. In den Gräben 14.2 und 14.3 werden die oberen Polysiliziumbahnen als Gateelektroden 16 genutzt, wohingegen in dem rechten Graben 14.1 die obere Polysiliziumbahn als Gatevorwiderstand 20 genutzt wird. Eine beliebige andere Anzahl an Gräben 14 sowie jede denkbare Kombination von Verwendungen der Polysiliziumbahnen 16, 20 sind ebenfalls möglich.The conductive material 16 . 20 can both as a gate electrode 16 as well as gate resistor 20 be used. The gate electrode 16 thus corresponds to the above-mentioned first section, and the gate resistor 20 corresponds to the above-mentioned second section. In 1 is an embodiment with a total of three trenches 14.1 . 14.2 and 14.3 shown. In the trenches 14.2 and 14.3 For example, the upper polysilicon tracks are used as gate electrodes 16 used, whereas in the right ditch 14.1 the upper polysilicon track as a gate resistor 20 is being used. Any other number of trenches 14 as well as every conceivable combination of uses of the polysilicon webs 16 . 20 are also possible.

Zwischen den Wänden der Gräben 14 und den Polysiliziumbahnen 16, 20 befindet sich jedenfalls eine dünne Schicht eines elektrisch isolierenden Materials 22, beispielsweise eines Oxids, insbesondere eines Siliziumoxids. Auf gleiche Weise sind die beiden Polysiliziumbahnen 16, 20 mittels einer dünnen Schicht elektrisch isolierenden Materials 24 voneinander elektrisch isoliert. Die in den Gräben 14 angeordneten Polysiliziumbahnen 16, 20 sind somit elektrisch vollständig von den im Substrat 12 angeordneten aktiven Bereichen des Halbleiterbauelements 10 isoliert. Es fließt somit kein Strom zwischen den Polysiliziumbahnen 16, 20 und den aktiven Bereichen des Halbleiterbauelements 10.Between the walls of the trenches 14 and the polysilicon tracks 16 . 20 In any case, there is a thin layer of electrically insulating material 22 , For example, an oxide, in particular a silicon oxide. In the same way, the two polysilicon tracks 16 . 20 by means of a thin layer of electrically insulating material 24 electrically isolated from each other. The ones in the trenches 14 arranged polysilicon tracks 16 . 20 are thus completely electrically from those in the substrate 12 arranged active regions of the semiconductor device 10 isolated. Thus, no current flows between the polysilicon tracks 16 . 20 and the active regions of the semiconductor device 10 ,

2 zeigt einen Querschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements 10, das als MOSFET ausgeführt ist. Gezeigt sind wiederum das Substrat 12, der Graben 14, die als Feldplatte genutzte untere Polysiliziumbahn 28, die hier als Gateelektrode geschaltete obere Polysiliziumbahn 16 und das isolierende Material 30. Weiterhin zu erkennen sind die untere Metallisierung 32, die Ausgangspunkt für eine Kontaktierung durch den Drainkontakt 34 ist, sowie die obere Metallisierung 36, die Ausgangspunkt für eine Kontaktierung durch den Sourcekontakt 38 ist. Eingezeichnet ist auch schematisch der Gatekontakt 18. 2 shows a cross section of a second embodiment of a semiconductor device according to the invention 10 , which is designed as a MOSFET. Shown again are the substrate 12 , the ditch 14 , the lower polysilicon track used as a field plate 28 , the upper polysilicon track connected here as gate electrode 16 and the insulating material 30 , Also visible are the lower metallization 32 , the starting point for contacting through the drain contact 34 is, as well as the upper metallization 36 , the starting point for contacting through the source contact 38 is. Shown is also schematically the gate contact 18 ,

Ebenfalls eingezeichnet sind symbolisch die verschiedenen Kapazitäten, die zwischen den einzelnen Elementen des Halbleiterbauelements, insbesondere also zwischen den Anschlüssen für Source, Drain und Gate, bestehen und das Verhalten des MOSFETs beeinflussen. Der Sourcebereich 40 ist mit der Feldplatte 28 durch eine nicht dargestellte elektrische Verbindung kurzgeschlossen, so dass die Kapazitäten Cgs und Cds jeweils zwei parallel geschaltete Schaltsymbole erhalten, von denen jeweils eines für den Anteil der jeweiligen Kapazität, der mit dem Sourcebereich 40 gebildet wird und eines für den Anteil der Kapazität, der mit der Feldplatte 28 gebildet wird, steht. Für die Erfindung besonders wichtig hingegen ist die in der Figur diagonal eingezeichnete Kapazität Cgd zwischen der Gateelektrode 16 und der vom Drainkontakt 34 abgehenden Leiterbahn, da dies die oben bereits angesprochene Miller-Kapazität darstellt. Also symbolically indicated are the various capacitances that exist between the individual elements of the semiconductor component, in particular between the terminals for source, drain and gate, and influence the behavior of the MOSFET. The source area 40 is with the field plate 28 short-circuited by an electrical connection, not shown, so that the capacitances C gs and C ds each receive two parallel switching symbols, of which in each case one for the proportion of the respective capacitance connected to the source region 40 is formed and one for the proportion of capacity with the field plate 28 is formed, stands. By contrast, the capacitance C gd drawn diagonally in the figure between the gate electrode is particularly important for the invention 16 and from the drain contact 34 outgoing trace as this represents the Miller Capacity already discussed above.

Zur Verdeutlichung ist in 3 ein Ersatzschaltbild gezeigt, in dem die Zusammenhänge der einzelnen Kapazitäten sowie des Gatevorwiderstands Rg deutlicher werden. Der Gatevorwiderstand Rg ist in 2 hingegen nicht dargestellt. Er wird von einem oder mehreren in anderen Gräben angeordneten oberen Polysiliziumbahnen 16 gebildet.For clarification is in 3 an equivalent circuit diagram is shown, in which the relationships of the individual capacitances and the gate bias resistor R g become clearer. The gate resistor R g is in 2 however, not shown. He is from one or more upper polysilicon tracks arranged in other trenches 16 educated.

Anhand von 4 soll nun in Kombination mit 3 das Prinzip der Selbstkompensation verdeutlicht werden. 4 zeigt einen Querschnitt eines Zwischenschritts zur Herstellung des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements 10. Es wurden bereits die Gräben 14.1, 14.2 im Substrat 12 hergestellt und mit einer Oxidschicht 42 versehen. Anschließend wurden die Gräben 14.1, 14.2 mit Polysilizium gefüllt. Polysilizium 28 wurde gemeinsam mit der Oxidschicht 42 dann bis zur Höhe h1 entfernt, beispielsweise durch einen Ätzprozess. Der genaue Wert der Höhe h1 ist dabei von nicht exakt kontrollierbaren Prozessparametern abhängig, so dass der Wert der Höhe h1 einer gewissen Streuung unterliegt. Based on 4 should now be combined with 3 the principle of self-compensation can be clarified. 4 shows a cross section of an intermediate step for the production of the semiconductor device according to the invention 10 , There were already the trenches 14.1 . 14.2 in the substrate 12 made and with an oxide layer 42 Mistake. Subsequently, the trenches 14.1 . 14.2 filled with polysilicon. polysilicon 28 became common with the oxide layer 42 then removed up to the height h 1 , for example by an etching process. The exact value of the height h 1 is dependent on process parameters that can not be precisely controlled so that the value of the height h 1 is subject to a certain scatter.

In einem weiteren Prozessschritt wird nun nach dem erneuten Erzeugen einer dünnen Oxidschicht wiederum der Graben 14 mit Polysilizium gefüllt, so dass eine obere Polysiliziumbahn entsteht. Das Volumen dieser Polysiliziumbahn hängt direkt mit der Höhe h1 zusammen: Hat die Höhe h1 einen größeren Wert, so ist das von der oberen Polysiliziumbahn 16 eingenommene Volumen und somit die Masse der Polysiliziumbahn 16 kleiner, als wenn die Höhe h1 einen kleineren Wert aufweist, da die Höhe h2 fix ist und nur von der oberen Grenze des Grabens 14 abhängt. Eine kleinere Masse bedingt dabei eine kleinere Kapazität Cgd zwischen der als Gateelektrode genutzten Polysiliziumbahn und dem Sourcebereich des als MOSFET genutzten Halbleiterbauelements 10. Wird die obere Polysiliziumbahn 16 hingegen als Gatevorwiderstand Rg genutzt, so ergibt sich durch die kleinere Masse der Polysiliziumbahn 16 ein kleinerer Querschnitt des Widerstands und somit ein größerer Widerstandswert. Die kleinere Kapazität Cgd wirkt sich beschleunigend auf die Schaltzeit des Halbleiterbauelements 10 aus, wohingegen der größere Widerstandswert für Rgd zu einer langsameren Schaltzeit führt. Die beiden Effekte heben sich damit zumindest teilweise auf, was zu einer Homogenisierung des Schaltverhaltens verschiedener Bauteile 10 trotz immer noch vorhandener Prozessschwankungen führt. In a further process step, the trench is now again after renewed generation of a thin oxide layer 14 filled with polysilicon, so that an upper polysilicon track is formed. The volume of this polysilicon track is directly related to the height h 1 : If the height h 1 has a greater value, this is that of the upper polysilicon track 16 occupied volume and thus the mass of the polysilicon track 16 smaller than when the height h 1 has a smaller value, since the height h 2 is fixed and only from the upper limit of the trench 14 depends. A smaller mass causes a smaller capacitance C gd between the polysilicon track used as gate electrode and the source area of the semiconductor component used as MOSFET 10 , Will the upper polysilicon track 16 however, used as gate resistor R g , it results from the smaller mass of the polysilicon track 16 a smaller cross section of the resistor and thus a larger resistance value. The smaller capacitance C gd affects an accelerating effect on the switching time of the semiconductor device 10 whereas the larger resistance for R gd results in a slower switching time. The two effects thus cancel out at least partially, resulting in a homogenization of the switching behavior of various components 10 despite still existing process fluctuations.

5 zeigt die Verteilung von Widerstandswerten für Rgs in Abhängigkeit der Lage des Einzelbauteils auf einem als Beispiel untersuchten Wafer. Wie üblich wurde eine Vielzahl identischer Bauelemente auf einem gemeinsamen Wafer hergestellt. Anschließend wurde für die einzelnen Elemente Rds ermittelt und gegen die y-Koordinate der Position des Bauelements auf dem Wafer aufgetragen. 5 shows the distribution of resistance values for R gs as a function of the position of the individual component on a wafer investigated as an example. As usual, a large number of identical components were produced on a common wafer. Subsequently, for the individual elements R ds was determined and plotted against the y-coordinate of the position of the device on the wafer.

Analog ist in 6 der Wert von Cgd für die einzelnen Bauelemente gegen die y-Koordinate auf dem Wafer aufgetragen. In beiden Diagrammen zeigt sich, dass am Randbereich des Wafers relativ große Abweichungen vom Mittelwert vorhanden sind, während im mittleren Bereich des Wafers die Werte für Rgs und Cgd jeweils relativ konstant sind. Die Widerstandswerte Rgs nehmen zum Rand des Wafers hin ab, wohingegen die Werte für die Kapazität Cgd zunehmen, was auf ein größeres Volumen der erzeugten Polysiliziumbahnen im Randbereich schließen lässt.Analog is in 6 the value of C gd for the individual components is plotted against the y-coordinate on the wafer. Both diagrams show that relatively large deviations from the mean value are present at the edge area of the wafer, while in the middle area of the wafer the values for R gs and C gd are relatively constant in each case. The resistance values R gs decrease toward the edge of the wafer, whereas the values for the capacitance C gd increase, suggesting a larger volume of the polysilicon lines generated in the edge region.

In 7 sind nun die beiden Werte aus den 5 und 6 miteinander ins Verhältnis gesetzt. Jedes untersuchte einzelne Bauteil wurde anhand der ermittelten Werte für Rgs und Cgd in das Diagramm eingezeichnet. Für 7 wurden zwei unterschiedliche Wafer untersucht, die beide grundsätzlich das gleiche Verhalten zeigen: Die Werte für Rgs und Cgd sind stark korreliert. Ein kleinerer Wert für Rgs bedingt einen größeren Wert für Cgd und umgekehrt. Aufgrund der gegenläufigen Auswirkungen von Veränderungen dieser beiden Kenngrößen erfolgt eine Selbstkompensation, so dass die resultierenden MOSFETs weniger Abweichungen in ihrem Schaltverhalten zeigen als herkömmliche MOSFETs.In 7 are now the two values from the 5 and 6 set in relation to each other. Each examined individual component was drawn into the diagram on the basis of the determined values for R gs and C gd . For 7 two different wafers were investigated, both of which show basically the same behavior: the values for R gs and C gd are strongly correlated. A smaller value for R gs causes a larger value for C gd and vice versa. Due to the opposite effects of variations in these two characteristics, self-compensation occurs so that the resulting MOSFETs exhibit less variation in their switching performance than conventional MOSFETs.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2011/0318897 A1 [0005] US 2011/0318897 A1 [0005]
  • US 2010/0327348 A1 [0006] US 2010/0327348 A1 [0006]
  • JP 2006/319241 A [0007] JP 2006/319241 A [0007]

Claims (12)

Halbleiterbauelement (10) mit einem Substrat (12), das mehrere elektrisch von aktiven Bereichen des Halbleiterbauelements (10) isolierte Gräben (14.1, 14.2, 14.3) aufweist, wobei in zumindest einem ersten Graben (14.1) entlang einer Längsachse des Grabens (L) ein erster Abschnitt (16) eines elektrisch leitfähigen Materials eingebracht ist, welcher mit einem ersten elektrischen Kontakt (18) derart verbunden ist, dass er bei Anlegen einer Spannung an den ersten elektrischen Kontakt (18) als Gateelektrode einer MOS-Struktur fungiert, und wobei in dem ersten Graben (14.1) und/oder in einem zweiten Graben (14.2) entlang der Längsachse des Grabens ein zweiter Abschnitt (20) des elektrisch leitfähigen Materials eingebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (20) elektrisch so als Vorwiderstand für den ersten Abschnitt (16) verschaltet ist, dass ein erstes Ende des zweiten Abschnitts (20) elektrisch mit dem ersten elektrischen Kontakt (18) verbunden und ein zweites Ende des zweiten Abschnitts (20) elektrisch mit dem ersten Abschnitt (16) des leitfähigen Materials verbunden ist.Semiconductor device ( 10 ) with a substrate ( 12 ), which electrically connects a plurality of active regions of the semiconductor device ( 10 ) isolated trenches ( 14.1 . 14.2 . 14.3 ), wherein in at least one first trench ( 14.1 ) along a longitudinal axis of the trench (L) a first section ( 16 ) of an electrically conductive material which is connected to a first electrical contact ( 18 ) is connected in such a way that upon application of a voltage to the first electrical contact ( 18 ) acts as a gate electrode of a MOS structure, and wherein in the first trench ( 14.1 ) and / or in a second trench ( 14.2 ) along the longitudinal axis of the trench a second section ( 20 ) of the electrically conductive material, characterized in that the second section ( 20 ) electrically as a series resistor for the first section ( 16 ), that a first end of the second section ( 20 ) electrically connected to the first electrical contact ( 18 ) and a second end of the second section ( 20 ) electrically with the first section ( 16 ) of the conductive material. Halbleiterbauelement (10) nach Anspruch 1, wobei der erste Abschnitt (16) und der zweite Abschnitt (20) einen im Wesentlichen identischen Querschnitt aufweisen.Semiconductor device ( 10 ) according to claim 1, wherein the first section ( 16 ) and the second section ( 20 ) have a substantially identical cross-section. Halbleiterbauelement (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zweite Abschnitt (20) aus einer Mehrzahl elektrisch in Reihe miteinander verbundenen Teilabschnitten besteht und sich über eine Mehrzahl von Gräben (14) erstreckt.Semiconductor device ( 10 ) according to claim 1 or 2, wherein the second section ( 20 ) consists of a plurality of electrically connected in series sections and a plurality of trenches ( 14 ). Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Halbleiterbauelement (10) einen an der Oberfläche ausgebildeten zweiten elektrischen Kontakt (38) aufweist, und wobei zumindest ein zweiter Abschnitt (20) zwischen dem zweiten elektrischen Kontakt (38) und dem Substrat (12) angeordnet ist. Semiconductor device ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the semiconductor component ( 10 ) has a second electrical contact formed on the surface ( 38 ), and wherein at least a second section ( 20 ) between the second electrical contact ( 38 ) and the substrate ( 12 ) is arranged. Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die an dem zweiten Graben (14) angrenzenden Bereiche des aktiven Halbleitergebiets keine Dotierungen aufweisen.Semiconductor device ( 10 ) according to any one of the preceding claims, wherein at the second trench ( 14 ) adjacent regions of the active semiconductor region have no dopants. Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Abschnitt (16) und der zweite Abschnitt (20) in einem gemeinsamen Graben (14) angeordnet und elektrisch voneinander isoliert sind.Semiconductor device ( 10 ) according to any one of the preceding claims, wherein the first section ( 16 ) and the second section ( 20 ) in a common trench ( 14 ) are arranged and electrically isolated from each other. Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Abschnitt (16) und der zweite Abschnitt (20) jeweils aus Polysilizium bestehen.Semiconductor device ( 10 ) according to any one of the preceding claims, wherein the first section ( 16 ) and the second section ( 20 ) each consist of polysilicon. Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zumindest einer der Gräben bis zu einer ersten Höhe h1 mit einem ersten leitfähigen Material gefüllt ist und sich der erste Abschnitt (16) und/oder der zweite Abschnitt (20) zwischen der ersten Höhe h1 und einer zweiten Höhe h2, die oberhalb der ersten Höhe h1 gelegen ist, erstrecken.Semiconductor device ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein at least one of the trenches is filled up to a first height h 1 with a first conductive material and the first section (FIG. 16 ) and / or the second section ( 20 ) between the first height h 1 and a second height h 2 located above the first height h 1 extend. Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei sich in zumindest einem der Gräben (14) unterhalb des ersten Abschnitts (16) ein unterer Abschnitt eines elektrisch leitfähigen Materials befindet, der als Feldplatte (28) fungiert.Semiconductor device ( 10 ) according to any one of the preceding claims, wherein in at least one of the trenches ( 14 ) below the first section ( 16 ) is a lower portion of an electrically conductive material which is used as a field plate ( 28 ) acts. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements (10) mit den Schritten: a. Bereitstellen eines Halbleitersubstrats (12) b. Erstellen einer Mehrzahl von Gräben (14) in dem Halbleitersubstrat (12) c. Herstellen einer ersten isolierenden Schicht (22) auf einer durch die Gräben (14) strukturierten Substratoberfläche d. Füllen der Gräben (14) mit leitendem Material so, dass in den Gräben jeweils zumindest ein elektrisch leitfähiger oberer Abschnitt (16, 20) entsteht e. Herstellen einer zweiten isolierenden Schicht (30) über dem oberen Abschnitt (16, 20) f. elektrisches Kontaktieren des oberen Abschnitts (16) zumindest eines ersten Grabens (14) derart, dass dieser als Gateelektrode (16) einer MOS-Struktur fungieren kann und g. elektrisches Kontaktieren zumindest des oberen Abschnitts (20) eines zweiten Grabens (14) derart, dass er als Vorwiderstand (20) für die Gateelektrode (16) der MOS-Struktur fungieren kann.Method for producing a semiconductor component ( 10 ) with the steps: a. Providing a semiconductor substrate ( 12 b. Creating a plurality of trenches ( 14 ) in the semiconductor substrate ( 12 c. Producing a first insulating layer ( 22 ) on one through the trenches ( 14 ) structured substrate surface d. Filling the trenches ( 14 ) with conductive material so that in the trenches in each case at least one electrically conductive upper section ( 16 . 20 ) arises e. Producing a second insulating layer ( 30 ) above the upper section ( 16 . 20 f. electrically contacting the upper section ( 16 ) at least one first trench ( 14 ) such that it acts as a gate electrode ( 16 ) of a MOS structure and g. electrically contacting at least the upper section ( 20 ) of a second trench ( 14 ) such that it can be used as a series resistor ( 20 ) for the gate electrode ( 16 ) of the MOS structure can act. Verfahren nach Anspruch 10, wobei nach Schritt c) und vor Schritt d) die folgenden Schritte durchgeführt werden: k. Füllen der Gräben (14) mit leitendem Material, so dass ein unterer leitfähiger Abschnitt (28) entsteht l. Entfernen eines Teils des leitenden Materials des unteren leitenden Abschnitts (28) bis zu einer Höhe h1 mittels eines Ätzprozesses m. Herstellen einer isolierenden Trennschicht (24) zwischen dem unteren leitenden Bereich und dem oberen leitenden Abschnitts.The method of claim 10, wherein after step c) and before step d) the following steps are performed: k. Filling the trenches ( 14 ) with conductive material so that a lower conductive portion ( 28 ) l. Removing a portion of the conductive material of the lower conductive portion ( 28 ) up to a height h 1 by means of an etching process m. Production of an insulating separating layer ( 24 ) between the lower conductive portion and the upper conductive portion. Steuergerät für ein Fahrzeug, umfassend zumindest ein Halbleiterbauelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.Control device for a vehicle, comprising at least one semiconductor component ( 10 ) according to one of claims 1 to 10.
DE102015221375.7A 2015-11-02 2015-11-02 Semiconductor component and method for producing a semiconductor device and control device for a vehicle Pending DE102015221375A1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015221375.7A DE102015221375A1 (en) 2015-11-02 2015-11-02 Semiconductor component and method for producing a semiconductor device and control device for a vehicle
JP2016214892A JP6827772B2 (en) 2015-11-02 2016-11-02 Semiconductor devices, manufacturing methods for semiconductor devices, and vehicle control devices
CN201610944851.0A CN106910772B (en) 2015-11-02 2016-11-02 Semiconductor component, method for producing a semiconductor component, and control device for a vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015221375.7A DE102015221375A1 (en) 2015-11-02 2015-11-02 Semiconductor component and method for producing a semiconductor device and control device for a vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102015221375A1 true DE102015221375A1 (en) 2017-05-04

Family

ID=58546036

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015221375.7A Pending DE102015221375A1 (en) 2015-11-02 2015-11-02 Semiconductor component and method for producing a semiconductor device and control device for a vehicle

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP6827772B2 (en)
CN (1) CN106910772B (en)
DE (1) DE102015221375A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006319241A (en) 2005-05-16 2006-11-24 Fuji Electric Holdings Co Ltd Semiconductor device and its manufacturing method
US20100327348A1 (en) 2009-06-24 2010-12-30 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device, method of manufacturing the same and power-supply device using the same
US20110318897A1 (en) 2010-06-25 2011-12-29 International Business Machines Corporation Method of Forming a Shallow Trench Isolation Embedded Polysilicon Resistor

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004281918A (en) * 2003-03-18 2004-10-07 Ricoh Co Ltd Semiconductor device and manufacturing method of the same
JP2004319624A (en) * 2003-04-14 2004-11-11 Denso Corp Semiconductor device
JP5138274B2 (en) * 2007-05-25 2013-02-06 三菱電機株式会社 Semiconductor device
US8907415B2 (en) * 2011-05-16 2014-12-09 Force Mos Technology Co., Ltd. High switching trench MOSFET
US9570553B2 (en) * 2013-08-19 2017-02-14 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor chip with integrated series resistances

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006319241A (en) 2005-05-16 2006-11-24 Fuji Electric Holdings Co Ltd Semiconductor device and its manufacturing method
US20100327348A1 (en) 2009-06-24 2010-12-30 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device, method of manufacturing the same and power-supply device using the same
US20110318897A1 (en) 2010-06-25 2011-12-29 International Business Machines Corporation Method of Forming a Shallow Trench Isolation Embedded Polysilicon Resistor

Also Published As

Publication number Publication date
JP6827772B2 (en) 2021-02-10
JP2017092465A (en) 2017-05-25
CN106910772B (en) 2021-06-15
CN106910772A (en) 2017-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013101113B4 (en) Power MOS transistor and method for its production
DE69434235T2 (en) Active matrix circuit board and its manufacturing method
DE2853736C2 (en) Field effect arrangement
DE102009051745B4 (en) High-voltage transistor with multiple dielectric and manufacturing process
DE102010042971B4 (en) Transistor device with a field electrode
DE2706623C2 (en)
DE10250832B4 (en) MOS transistor on SOI substrate with source via and method for making such a transistor
DE10353387A1 (en) Power transistor arrangement and method for its production
DE10203164A1 (en) Power semiconductor e.g. IGBT or IEGT includes electrode unit comprising electrically-separate electrodes
DE102004041622A1 (en) Semiconductor component comprises lateral trench insulated gate bipolar transistor for power information technology and has control electrode in trench with isolation layers
DE102008051245A1 (en) High-voltage transistor with high current carrying capacity and method of manufacture
DE102014111279B4 (en) Semiconductor chip with integrated series resistors and method for producing the same
DE112019002870T5 (en) Two Gate Conductor Transistors and Related Processes
DE19501557A1 (en) Semiconductor device and method for its production
DE102020128891B4 (en) semiconductor device
DE102017121460A1 (en) Semiconductor device and method of making same
DE102013215378B4 (en) Lateral high voltage transistor and process for its manufacture
DE2300116A1 (en) HIGH FREQUENCY FIELD EFFECT TRANSISTOR WITH ISOLATED GATE ELECTRODE FOR BROADBAND OPERATION
DE1614300B2 (en) Field effect transistor with isolated control electrode
DE102014211904B4 (en) semiconductor device
DE69128406T2 (en) Lateral MOSFET and manufacturing method
DE102010039325B4 (en) Semiconductor arrangement with a load transistor and a measuring transistor and method for their production
EP0716453A1 (en) MOSFET on SOI-substrate
DE19525576B4 (en) Method for producing a thin-film transistor
DE112013002260T5 (en) Structure of an integrated circuit

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed