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WO2005078802A2 - Hochsperrendes halbleiterbauelement mit driftstrecke - Google Patents

Hochsperrendes halbleiterbauelement mit driftstrecke Download PDF

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Publication number
WO2005078802A2
WO2005078802A2 PCT/DE2005/000241 DE2005000241W WO2005078802A2 WO 2005078802 A2 WO2005078802 A2 WO 2005078802A2 DE 2005000241 W DE2005000241 W DE 2005000241W WO 2005078802 A2 WO2005078802 A2 WO 2005078802A2
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WO
WIPO (PCT)
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semiconductor component
component according
semiconductor
regions
region
Prior art date
Application number
PCT/DE2005/000241
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English (en)
French (fr)
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WO2005078802A3 (de
Inventor
Franz Hirler
Anton Mauder
Frank Pfirsch
Original Assignee
Infineon Technologies Ag
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 Infineon Technologies Ag filed Critical Infineon Technologies Ag
Publication of WO2005078802A2 publication Critical patent/WO2005078802A2/de
Publication of WO2005078802A3 publication Critical patent/WO2005078802A3/de
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Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor component with a drift path formed in a semiconductor body from a semiconductor material of a conductivity type, which receives a voltage applied between at least a first and a second electrode of the semiconductor body.
  • the drift path is understood to mean the area in the semiconductor body of the semiconductor component that receives the essential part of the breakdown voltage.
  • a high doping concentration in the drift path and its short design lead to a low forward resistance and a low permissible reverse voltage.
  • a low doping concentration in the drift path and its long design result in a high permissible reverse voltage and a high forward resistance.
  • the drift path and / or the compensation areas is to be set such that, in the event of a blockage, the electric field has an increasing profile from both sides of the drift path.
  • the maximum of the electric field strength is therefore not reached near one end of the drift path, but rather inside it, for example approximately in the middle.
  • the p-doped compensation areas are doped higher in the source-side region of the drift path, for example, and doped lower in the drain-side region of the drift path than the n-doped drift path. This can be achieved both by a vertical variation in the doping of the compensation areas and by a vertical variation in the doping of the drift path.
  • a trench structure is known from the publication WO 02/067332A2, which is introduced into the drift path and the walls of which have an insulating layer, the trench structure being filled with a semi-insulating material, preferably polysilicon.
  • This construction makes it possible to improve the electrical field distribution in the drift path in such a way that a higher doping in the drift path is possible without excessive field strength peaks occurring in the depth of the blocking pn junction, which would reduce the blocking voltages.
  • a dielectric As a dielectric
  • Insulation material on the trench walls oxides, preferably silicon oxides, are arranged.
  • oxides preferably silicon oxides.
  • a disadvantage is that, in the event of a blockage, a considerable leakage current can flow over the semi-insulating layer arranged in the drift path. The higher the semi-insulating layers in the trench structure, the more effectively they influence the course of the electric field in the drift path.
  • a semiconductor component with a drift path formed in a semiconductor body is created.
  • the drift path has a semiconductor material of a conductivity type and extends between at least a first and a second electrode.
  • a trench structure in the form of at least one trench is arranged along part of the drift section.
  • a dielectric material called high-k material which has a relative dielectric constant ⁇ r with ⁇ r ⁇ 20, is arranged in the trench structure in such a way that a high-k material area and at least one semiconductor material area of the a line type of the drift path are arranged.
  • the invention takes advantage of the knowledge that the doping in the drift path generates an electric field in the space charge zone in the event of blocking.
  • ⁇ H relative dielectric constant ⁇ r in the semiconductor material, in particular silicon
  • ⁇ n electrical field constant.
  • the electrical field constant ⁇ 0 is also referred to as the dielectric constant of the vacuum and the relative dielectric constant ⁇ r is also referred to as the dielectric constant.
  • the product ⁇ H ⁇ 0 is the (absolute) dielectric constant of the semiconductor material.
  • the donor density and thus the doping can be chosen larger with the aid of a higher dielectric constant ⁇ r for an identical electric field E.
  • the doping concentration can also be increased there without causing an increase in the electric field strength.
  • This connection is used in the invention in that areas with a very high dielectric constant ⁇ r are arranged parallel to the drift section, so that on average over the drift section including these additional areas there is a high effective value of the dielectric constant for the area of the drift section as a whole results.
  • One or more so-called high-k material areas alternating with semiconductor material areas which form the actual drift section can advantageously be provided in and along the drift section.
  • the upper limit of the doping concentration in the drift path for a blocking capacity of approximately 600 V in silicon is approximately 1.5E14 cm "3.
  • the drift path has a doping concentration of approximately 2E15 cm -3 to 2E16 cm - 3. It is therefore one to two orders of magnitude higher than in conventional semiconductor components.
  • the drift path has a very low resistance compared to the known semiconductor components mentioned above due to the highly doped drift path.
  • the dopants in the drift path in the region of the space charge zone are ionized and would in themselves, without the additional high-k regions, already have a very low voltage applied to the two electrodes, which is 20 V to 150 V depending on the doping concentration , generate an electric field at the level of the breakthrough field strength.
  • the high-k material in the additional areas is, however, very strongly polarized due to the high dielectric constant and, with the polarization charges generated thereby, compensates for a large part of the charges in the semiconductor material of the drift path and thus also of the electrical field.
  • the field resulting in the vertical direction between the two electrodes can be approximately calculated using the above equation (1) if ⁇ H by the with the
  • Widths of the semiconductor material areas of the drift path and the additional high-k material areas weighted average of the respective dielectric numbers ⁇ r is replaced. Flawless functionality in the event of blocking requires that the doping concentration in the semiconductor material regions of the drift path in the lateral direction be no more than twice the breakdown charge.
  • semiconductor material areas of the drift path only have to be set with the usual accuracy, because there, unlike the known semiconductor elements mentioned above, it is not necessary to provide accurate charge compensation, only the setting of the forward resistance is relevant.
  • an insulator can also be selected for the high-k material in the additional areas, so that the semiconductor component according to the invention, in contrast to the semiconductor components mentioned above, does not show an increased leakage current. If the high-k material has a (low) electrical conductivity, its upper limit is determined by the permissible leakage current.
  • the high-k material can have a dielectric constant ⁇ r which is ⁇ r ⁇ 20, preferably ⁇ r > 200 and particularly preferably ⁇ r ⁇ 1000.
  • Materials provided for this purpose are, for example, hafnium dioxide (Hf0 2 ), zirconium dioxide (Zr0), titanium dioxide (Ti0 2 ) or lanthanum oxide (La0 3 ) or a compound from the group of titanates, for example barium titanate, strontium titanate or barium strontium titanate.
  • zirconates, niobates and tantalates can also be used.
  • the dielectric constant ⁇ r of the high-k material should be at least twice as large as the dielectric constant ⁇ H of the semiconductor material of the drift path. In combination with other solutions, such as compensation structures in wall areas of the trench structure, it is already advantageous if the dielectric constant ⁇ r is greater than that of the semiconductor material.
  • Another advantage of the semiconductor component according to the invention is that the structure provided for it can be easily scaled to higher voltages by increasing the length of the drift path and the additional high-k material areas. So it is possible that Semiconductor component according to the invention to be used in a very wide range of voltage classes, for example between about 100 V and 2000 V.
  • the semiconductor component according to the invention can also have a
  • the length of the drift path depends on the desired blocking voltage and is approximately 40 ⁇ m for a voltage of approximately 600 V in silicon.
  • the extent of the semiconductor material areas from a high-k material area to a next high-k material area should advantageously not be more than about 1/3 of the extent of the semiconductor material areas in the current flow direction between the two electrodes.
  • the semiconductor component according to the invention can be, for example, a MOSFET (MOS field effect transistor), a JFET (junction field effect transistor) or a Schottky diode.
  • MOSFET MOS field effect transistor
  • JFET junction field effect transistor
  • Schottky diode a MOSFET
  • IGBTs isolated gate bipolar transistor
  • An insulator layer can be at least partially provided between the high-k material area and the semiconductor material area of the semiconductor body of the drift path.
  • silicon dioxide, silicon nitride, aluminum oxide or titanium dioxide or a stack (“stack") made of, for example, a silicon dioxide film and at least one further film, such as silicon nitride, can be selected.
  • the high-k material area can be at least partially arranged in a trench as a trench structure.
  • a trench can easily be introduced into the semiconductor body of the semiconductor component, for example by etching.
  • this trench need not be completely filled with the high-k material. Rather, the trench can also contain additional insulating material.
  • Suitable trench structures for the high-k material areas are a stripe structure, a lattice structure or a column structure in plan view.
  • the latter two can, for example, be square or hexagonal.
  • the doping concentration in the drift path should be integrated between two high-k material areas in a direction perpendicular to the main direction of the electric field between the first and second electrodes when the reverse voltage is applied to these electrodes and perpendicular to the interface between the semiconductor material areas and the high k material areas, do not exceed twice the breakthrough charge in the case of stripe structure of the high-k material areas and not four times the breakthrough charge in the case of their lattice structure. It should be noted that the breakthrough charge is linked to the breakthrough field strength via equation (1) above.
  • the semiconductor component can have a vertical structure or a lateral structure. If there is a lateral structure, the high-k material regions can be introduced into trenches and extend laterally between the drain and source or anode and cathode or rest on the semiconductor structure.
  • the high-k material can be a unitary or a composite material. If it is a composite material, it can have conductive areas which are surrounded by a dielectric. The conductive areas can be irregularly or regularly arranged material areas or layers of material.
  • the semiconductor material of the semiconductor body can be made of homogeneous semiconductor material, such as in particular silicon, silicon carbide, gallium arsenide, gallium nitride, carbon or heterogeneous semiconductor material, such as in particular Si / SiGe, GaAs / AlGaAs, GaN / AlGaN, GaAs / InGaAsP or from organic or inorganic Material.
  • any semiconductor material suitable for this can be selected for the semiconductor component according to the invention.
  • the semiconductor component is a transistor
  • a highly conductive or metallic layer can be provided between the high-k material and the semiconductor material of the semiconductor body. This layer then contacts both the high-k material as a capacitance electrode and the semiconductor material and can also serve as a diffusion barrier between the high-k material and the semiconductor body.
  • FIG. 1 shows a sectional illustration of a power MOSFET according to an exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 1A shows the course of the electric field in a conventional MOFSET (dashed line) and in the MOSFET according to the invention in FIG. 1 (solid line)
  • FIG. 2 shows a sectional illustration of a power MOSFET according to a further exemplary embodiment of the invention, structures for charge compensation being additionally provided here,
  • FIG. 3 shows a sectional view through a Schottky diode according to a further exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 4 shows a sectional view through a Schottky diode according to a further exemplary embodiment of the invention, additional compensation areas being provided here
  • FIG. 5 shows a sectional view through a Schottky diode according to a further exemplary embodiment of the invention, additional compensation areas being provided here and the trenches also being filled with high-k material with insulating material
  • 6A and 6B are sectional views of different structures of the high-k material areas
  • FIG. 7 shows a horizontal section through the drift path of the MOSFET from FIG. 1 with a lattice structure of the high-k material regions
  • FIG. 8 shows a horizontal section through the drift path of the MOSFET from FIG. 1 with a column structure of the high-k material regions
  • FIG. 9 shows the dependence of the breakdown voltage and the forward resistance on the doping concentration in the drift path for a power MOSFET similar to that in FIG. 2,
  • FIG. 10 shows a sectional view through a Schottky diode according to a further exemplary embodiment of the invention with layers separated from the semiconductor material by oxide from a material with a high dielectric constant, which is connected directly to the metallization or metallic material on the front and rear side, and also with p-doped areas to reduce the electrical field at the Schottky contact
  • FIG. 11 shows a sectional illustration through a power MOSFET according to a further exemplary embodiment of the invention with approximately compensating n- and p-doped regions in the drift path and layers made of a material with a high dielectric constant, which is directly connected to the metallization or metallic material is connected
  • FIG. 12 shows a sectional view through a Trenc-DMOS transistor according to a further exemplary embodiment of the invention, the gate electrode being installed in a trench, insulated by a gate oxide, and completely severing the body zone and the source zone,
  • FIG. 13 shows a sectional view through a variant of the exemplary embodiment from FIG. 12, the trench gate being provided in the trench in which the high-k material is also located and a further source electrode being arranged on the high-k material .
  • FIG. 14 shows an alternative to the exemplary embodiment in FIG. 13, in which case the high-k material has gate potential applied to it via the gate electrode and a thin insulating or conductive barrier is provided between the high-k material and the gate electrode,
  • FIG. 15 shows a sectional view through a PIN Schottky diode according to a further exemplary embodiment of the invention, in which the p-doping is carried out via the Trench of the high-k material is conductively connected to the metal of the anode, and
  • Figure 16 is a sectional view through a variant of the embodiment of Figure 15, in which the high-k material is surrounded by an insulating layer.
  • FIG. 1 shows a power MOSFET according to a first exemplary embodiment of the invention.
  • a semiconductor body 1 made of silicon or another suitable semiconductor material, as stated above, comprises an n-type drift path 2, a p-type body zone 7 and a conductive source zone 8. In addition, is adjacent to the
  • Drain electrode an n-type region 9 is provided, which can also be metallically conductive.
  • the reverse line types can also be provided. That is, the n line type can be replaced by the p line type if the n line type is provided instead of the p line type.
  • the source zone 8 can be p-conductive if the body zone 7 is n-conductive and the p-conduction type is used for the drift section 2.
  • a source / body electrode 3 and a drain electrode 4 are also provided on the semiconductor body 1. These can be made of aluminum or another suitable material.
  • a trench is in the semiconductor body 1 Structure introduced in the form of trenches 18, in which high-k material regions 5 made of hafnium dioxide, zirconium dioxide, titanium dioxide or lanthanum oxide or a compound from the group of titanates, zirconates, niobates or tantalates are provided.
  • the high-k material can additionally be separated from the semiconductor material region 6 of the drift path 3 by an insulator layer 10.
  • a gate electrode 11 made of, for example, polycrystalline silicon is also embedded in an insulator layer 20, not shown in more detail in FIG. 1 (cf. also FIG. 11) made of, for example, silicon dioxide, silicon nitride or another insulating material.
  • the doping concentration in drift zone 2 is approximately 2E15 cm -3 to 1E17 cm -3 .
  • the width of the drift section 2 between two trenches 18 or trenches is in the range from 1 ⁇ m to 10 ⁇ m and is preferably 2 ⁇ m to 4 ⁇ m.
  • the length of the drift path between the two surfaces of the semiconductor body 1 depends on the desired breakdown voltage and, if this should be approximately 600 V, is approximately 40 ⁇ m in silicon.
  • This high-k material should have a higher dielectric constant ⁇ r than the material of the semiconductor body, for example at least ⁇ r ⁇ 20. However, higher values such as ⁇ r ⁇ 200 or ⁇ r ⁇ 1000 are preferable.
  • the regions 5 adjoin the n-type region 9 and have direct contact on the source side with the source potential at the source electrode 3.
  • Any suitable insulator material such as silicon dioxide, silicon nitride, aluminum oxide or titanium dioxide, or a stack of several films can be selected for the insulator layer 10.
  • the trenches 18 can easily be introduced into the semiconductor body 1 by etching. They are then lined with the insulator layer 10 on their side walls and filled with the appropriate high-k material for the regions 5.
  • FIG. 1A schematically shows the course of the electrical field E as a function of the depth T between the two main surfaces of the semiconductor body 1 in the drift section 2. It is assumed that a voltage is present between the electrodes 3, 4, which is an electrical field in height the breakthrough field strength. For a conventional semiconductor component without the regions 5, the field strength E then has the course indicated in a dashed line at the same level of the doping of the drift path 2, while in the semiconductor component according to the invention a course of the electric field corresponding to the full line occurs.
  • FIG. 1A accordingly shows that by means of the measure according to the invention, namely the insertion of the high-k regions 5, a high breakdown voltage with a high drift distance tion can be combined.
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of the semiconductor component according to the invention, namely a power MOSFET, in which compensation structures in the form of p-type compensation regions 12 are provided in addition to the exemplary embodiment in FIG.
  • the compensation regions 12 are p-type and are highly doped so that the n-type charge of the regions 6 is essentially compensated.
  • the laterally integrated p-type charge must remain smaller than the breakthrough charge.
  • the doping of the drift path 2 can be increased accordingly and the forward resistance can be further reduced.
  • the level of the doping in the regions 12 need not be set as precisely as is the case with pure compensation components.
  • the p-doped compensation areas 12 can be higher in the source-side area of the drift section 2, in the drain-side area of the Drift path 2 but be doped lower than the n-doped drift path 2. This can be achieved both by a vertical variation in the doping of the compensation regions 12 and by a vertical variation in the doping of the drift path 2.
  • Semiconductor components of this type are distinguished by high avalanche strength or current carrying capacity in the breakthrough and by increased tolerance to production fluctuations.
  • FIGS. 3, 4 and 5 each show a Schottky diode with a as further exemplary embodiments of the invention Schottky contact 13 between the first electrode 3 and the semiconductor body 1.
  • the high-k material region 5 is separated from the semiconductor regions 6 by an insulator layer 10 made of, for example, silicon dioxide, while in FIG. 4 compensation regions 12 (similar to that in FIG 2) are provided in the drift section 2 and in FIG. 5 the trenches 18 are partially filled with insulator material 14 in addition to the high-k material 5.
  • FIGS. 6A and 6B illustrate vertical cross sections through high-k material areas in which a high-k material 5 is constructed as an alternative to a homogeneous bulk material.
  • the high-k material 5 is a composite, partially layered material, in which regular or irregular conductive areas in the form of
  • Layers 15 or material areas 16 are surrounded by a dielectric 17.
  • the layers 15 or material regions 16 can consist, for example, of metal or a semiconductor, while a high-k material, as has already been stated above, is selected for the dielectric 17. In this way, the effective dielectric constant of the high-k material region 5 structured in this way can be increased. In this case, therefore, a material with a low dielectric constant ⁇ r between 20 ⁇ r ⁇ 200 is also sufficient as dielectric 17.
  • FIGS. 7 and 8 show, as a horizontal sectional illustration, two design options for the drift path 2 of the power MOSFET of the exemplary embodiment from FIG. 1.
  • the high-k material region 5 has a lattice structure, while in FIG. 8 there is a column structure for this is.
  • FIG. 9 shows the dependence of the breakdown voltage Vbr (solid line) and the forward resistance Ron * A (dashed line) on the doping concentration in the drift path 2 (epidoping) in relative units for a power MOSFET similar to that in FIG.
  • the electrical field at the Schottky contact 13 is reduced by p-conducting regions 19 on the front.
  • the high-k material regions 5 on the front side and the rear side are directly connected with the Metallization 3 of the anode and the metallization 4 of the cathode or metallic material connected without a semiconductor region between the respective metallization 3 or 4 and the high-k material 5.
  • Such a structure is particularly advantageous when the thermal expansion coefficients of semiconductor material and high-k material differ significantly.
  • FIG. 12 shows a trench DMOS transistor in which a gate electrode 11 is made for example, polycrystalline silicon is installed in a trench 18 ', which is lined on its side and bottom surfaces with an insulator layer 20, preferably made of silicon dioxide.
  • This trench 18 ' completely separates the source zone 8 and the body zone 7 and thus extends as far as the drift section 2.
  • the drift section 2 itself is penetrated by high-k areas 5, which in turn are located in trenches.
  • Regions 5 not directly on the semiconductor surface, but rather in the depth of the blocking pn junction between the body zone 7 and the drift section 2. This ensures that there are no excessive peaks in the electrical field strength which would lower the breakdown voltage.
  • the gate electrodes 11 are also electrically insulated from the source / body electrode 3 by an insulator layer 21 made of silicon dioxide or silicon nitride.
  • FIG. 13 shows a variant of the exemplary embodiment from FIG. 12, in which the gate electrodes 11 and the high-k material regions 5 are provided in the same trenches 18 and the high-k material region 5 is equipped with a further source electrode 3 '.
  • This further source electrode 3 ′ can be electrically connected to the source electrode 3.
  • the variant of the exemplary embodiment of FIG. 13 is particularly space-saving in comparison to the exemplary embodiment of FIG. 12, since no separate trenches for gate electrodes and high-k material areas have to be provided here.
  • the high-k material region 5 can be To connect teelectrode 11 to gate potential.
  • a thin insulating or conductive barrier 22 can be provided between the high-k material area and the gate electrode 11, as is illustrated in the left half of FIG. 14.
  • silicon dioxide can be used for an insulating barrier 22, while a conductive barrier can consist of metal.
  • FIGS. 15 and 16 show two further exemplary embodiments of the invention, each with a PIN Schottky diode, which has a structure similar to that of a TOPS diode.
  • a p-doping 23 in the wall area of trenches 18 is conductively connected to an anode electrode 3 via a conductor 24.
  • Polycrystalline silicon can preferably be used for the conductor 24.
  • This conductor 24 is separated from the n-type semiconductor region 2 by an insulator layer 10.
  • FIGS. 15 and 16 can be implemented in a relatively simple manner, since the same trenches similar to those in the exemplary embodiment in FIGS. 13 and 14 are used for the trenches for the high-k material regions 5 and for the p-doping 23 can.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement mit einer in einem Halbleiterkörper (1) ausgebildeten Driftstrecke (2) aus einem Halbleitermaterial eines Leitungstyps. Die Driftstrecke (2) ist zwischen wenigstens einer ersten und einer zweiten Elektrode (3, 4) angeordnet und weist eine Grabenstruktur in Form mindestens eines Trenches (18) auf. In der Grabenstruktur ist ein high-k-Material genanntes dielektrisches Material angeordnet, das eine relative Dielektrizitätskonstante er mit er = 20 aufweist, so dass im Bereich der Driftstrecke (2) mindestens ein high-k-Materialgebiet (5) und ein Halbleitermaterialgebiet (6) des einen Leitungstyps angeordnet sind.

Description

Besehreibung
Hochsperrendes Halbleiterbauelement mit Driftstrecke
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement mit einer in einem Halbleiterkörper ausgebildeten Driftstrecke aus einem Halbleitermaterial eines Leitungstyps, die eine zwischen wenigstens einer ersten und einer zweiten Elektrode des Halbleiterkörpers anliegende Spannung aufnimmt.
Bei beispielsweise herkömmlichen Leistungstransistoren hängen die Durchbruchspannung Vbr(V) bzw. der Durchlasswiderstand Ron*A(Ωcm2) der Driftstrecke einerseits von der Dotierungskonzentration der Fremdstoffe in der Driftstrecke sowie ande- rerseits von der Länge der Driftstrecke ab, wobei Ron der
Wert des durch die Driftstrecke gebildeten Widerstandes und A die Querschnittsfläche des durch die Driftstrecke gebildeten Widerstandes ist. Unter der Driftstrecke wird das den wesentlichen Teil der Durchbruchspannung aufnehmende Gebiet im Halbleiterkörper des Halbleiterbauelementes verstanden.
Eine hohe Dotierungskonzentration in der Driftstrecke und deren kurze Gestaltung führen zu einem niedrigen Durchlasswiderstand und zu einer niedrigen zulässige Sperrspannung. U - gekehrt bedingen eine niedrige Dotierungskonzentration in der Driftstrecke und deren lange Ausführung eine hohe zulässige Sperrspannung und einen hohen Durchlasswiderstand. Demgegenüber besteht das Problem, eine hohe zulässige Sperrspannung und einen niedrigen Durchlasswiderstand für hochsperrende Halbleiterelemente mit Driftstrecke zu erreichen.
Dieses Problem wird mit sogenannten Kompensationsbauelementen, wie beispielsweise mit CoolMOS-Transistoren teilweise gelöst, bei denen in der Driftstrecke zusätzliche p-dotierte Gebiete so angeordnet sind, dass diese im Durchl sezustand den Stromfluss zwischen Sourceelektrode und Drainelektrode nicht wesentlich behindern, jedoch im Sperrzustand in der Raumladungszone die Ladung der Driftstrecke weitgehend kompensieren. Über das Einbringen dieser zusätzlichen p-dotier- ten Gebiete mit einer zur Driftstrecke entgegengesetzten Polarität der Ladung wird verhindert, dass die Ladungen der Driftstrecke ein zu hohes elektrisches Feld erzeugen. Ein Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass die Herstellung solcher p-dotierter Gebiete in einer sonst n-dotierten Driftstrecke aufwändig ist.
Aus der DE 198 40 032 Cl ist eine Modifizierung dieses Kom- pensationsbauelementes bekannt, bei der die Dotierung der
Driftstrecke und/oder der Kompensationsgebiete derart einzustellen ist, dass im Sperrfall das elektrische Feld einen von beiden Seiten der Driftstrecke aus ansteigenden Verlauf hat. Das Maximum der elektrischen Feldstärke wird also nicht in der Nähe eines Endes der Driftstrecke erreicht, sondern in deren Inneren, beispielsweise ungefähr in der Mitte. Dazu werden bei z.B. n-leitenden Bauelementen im sourceseitigen Bereich der Driftstrecke die p-dotierten Kompensationsgebiete höher, und im drainseitigen Bereich der Driftstrecke niedri- ger als die n-dotierte Driftstrecke dotiert. Dies kann sowohl durch eine vertikale Variation der Dotierung der Kompensationsgebiete als auch durch eine vertikale Variation der Dotierung der Driftstrecke erreicht werden. Derartige Bauelemente zeichnen sich durch hohe Avalanchefestigkeit bzw. Strombe- lastbarkeit im Durchbruch sowie durch vergrößerte Toleranz gegenüber FertigungsSchwankungen aus . Der Fertigungsaufwand bleibt dennoch erheblich. Aus der Druckschrift WO 02/067332A2 ist eine Grabenstruktur bekannt, die in die Driftstrecke eingebracht ist und deren Wände eine isolierende Schicht aufweisen, wobei die Grabenstruktur mit einem semiisolierenden Material, vorzugsweise Polysilizium, aufgefüllt ist. Diese Konstruktion ermöglicht es, die elektrische Feldverteilung in der Driftstrecke dahingehend zu verbessern, dass eine höhere Dotierung in der Driftstrecke möglich ist, ohne dass in der Tiefe des sperrenden pn-Übergangs zu große Feldstärkespitzen entstehen, welche die Sperrspannungen herabsetzen würden. Als dielektrisches
Isolationsmaterial an den Grabenwänden werden Oxide, vorzugsweise Siliziumoxide angeordnet. Ein Nachteil besteht darin, dass im Sperrfall über die in der Driftstrecke angeordnete semiisolierende Schicht ein erheblicher Leckstrom fließen kann. Dieser ist um so höher, je wirksamer die semiisolierenden Schichten in der Grabenstruktur den Verlauf des elektrischen Feldes in der Driftstrecke beeinflussen.
Schließlich ist aus der US 2003/0047768 bekannt, den Verlauf des elektrischen Feldes in der Driftstrecke mit Hilfe von in eine Grabenstruktur eingebrachten Feldplatten derart zu beeinflussen, dass eine höhere Dotierung in der Driftstrecke realisierbar ist. Eine solche Feldplatte kann bei vertikalen Halbleiterbauelementen isoliert von deren Halbleiterkörper in einer Grabenstruktur angeordnet sein. Der Aufwand für die Herstellung eines derartigen Halbleiterbauelementes ist jedoch relativ hoch. Außerdem nimmt die notwendige Dicke von Isolationsschichten zwischen dem Halbleiterkörper des Halbleiterbauelementes und den Feldelektroden proportional zur gewünschten Durchbruchspannung zu. Aus diesem Grund ist eine sinnvolle Anwendbarkeit dieser Grabenstruktur bei Halbleiterbauelementen praktisch nur bis zu Sperrspannungen von maximal 200 V gegeben. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Halbleiterbauelement anzugeben, bei dem die Dotierung in der Driftstrecke weiter erhöht werden kann und dennoch die zulässige Sperr- Spannung nicht vermindert ist und das außerdem relativ einfach hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß wird ein Halbleiterbauelement mit einer in einem Halbleiterkörper ausgebildeten Driftstrecke geschaffen. Die Driftstrecke weist ein Halbleitermaterial eines Leitungstyps auf und erstreckt sich zwischen wenigstens einer ersten und einer zweiten Elektrode. Entlang eines Teils der Driftstrecke ist eine Grabenstruktur in Form mindestens eines Trenches angeordnet. In der Grabenstruktur ist ein high-k- Material genanntes dielektrisches Material, das eine relative Dielektrizitätskonstante εr mit εr ≥ 20 aufweist, so angeord- net, dass im Bereich der Driftstrecke ein high-k-Material- gebiet und mindestens ein Halbleitermaterialgebiet des einen Leitungstyps der Driftstrecke angeordnet sind.
In vorteilhafter Weise nutzt die Erfindung die Erkenntnis aus, dass die Dotierung in der Driftstrecke im Sperrfall ein elektrisches Feld in der Raumladungszone erzeugt. Mit p = q.ND (p = spezifische Ladung in der Raumladungszone, q = Elementarladung, ND = Anzahl der Donatoren pro Volumeneinheit in der Raumladungszone) gilt nach der ersten Maxwell-Gleichung bekanntlich für das elektrische Feld E im Halbleitertmateri- al: div E = p/εHε0 (1) mit εH = relative Dielektrizitätskonstante εr im Halbleitermaterial, insbesondere Silizium und εn = elektrische Feldkonstante. Die elektrische Feldkonstante ε0 wird auch als Dielektrizitätskonstante des Vakuums bezeichnet und die relative Dielektrizitätskonstante εr wird auch als Dielektrizitätszahl bezeichnet. Das Produkt εHε0 ist die (absolute) Dielektrizitätskonstante des Halbleitermaterials.
Daraus folgt, dass bei einem gleichen elektrischen Feld E die Donatorendichte und damit die Dotierung mit Hilfe einer höheren Dielektrizitätszahl εr größer gewählt werden kann. Mit anderen Worten, wenn dafür gesorgt wird, dass die Dielektrizitätszahl εr im Halbleitermaterial der Driftstrecke größer wird, dann kann dort auch die Dotierungskonzentration erhöht werden, ohne ein Ansteigen der elektrischen Feldstärke zu bewirken. Dieser Zusammenhang wird bei der Erfindung genutzt, indem parallel zu der Driftstrecke Gebiete mit einer sehr hohen Dielektrizitätszahl εr angeordnet werden, so dass sich im Mittel über die Driftstrecke einschließlich dieser zusätzli- chen Gebiete ein hoher effektiver Wert der Dielektrizitätskonstante für den Bereich der Driftstrecke insgesamt ergibt.
In die Driftstrecke und entlang von dieser können in vorteilhafter Weise ein oder mehrere sogenannte high-k-Materialge- biete abwechselnd mit Halbleitermaterialgebieten, welche die eigentliche Driftstrecke bilden, vorgesehen sein. Bei herkömmlichen Halbleiterbauelementen beträgt die Obergrenze der Dotierungskonzentration in der Driftstrecke für eine Sperrfähigkeit von etwa 600 V in Silizium ungefähr 1,5E14 cm"3. Dem- gegenüber weist bei dem erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement die Driftstrecke eine Dotierungskonzentration von etwa 2E15 cm-3 bis 2E16 cm-3 auf. Sie ist also ein bis zwei Größenordnungen höher als bei herkömmlichen Halbleiterbauelementen. Im Durchlassfall hat so die Driftstrecke im Vergleich zu oben erwähnten bekannten Halbleiterbauelementen infolge der hochdotierten Driftstrecke einen sehr niedrigen Widerstand. Im Sperrfall sind die Dotierstoffe in der Driftstrecke im Bereich der Raumladungszone ionisiert und würden an sich ohne die zusätzlichen high-k-Gebiete bereits bei einer sehr niedrigen, an den beiden Elektroden anliegenden Spannung, die abhängig von der Dotierungskonzentration bei 20 V bis 150 V liegt, ein elektrisches Feld in der Höhe der Durchbruchfeidstärke erzeugen. Das high-k-Material in den zusätzlichen Gebieten ist aber infolge der hohen Dielektrizitätskonstante sehr stark polarisiert und kompensiert mit den dadurch erzeugten Polarisationsladungen einen großen Teil der Ladungen im Halbleitermaterial der Driftstrecke und damit auch des e- lektrischen Feldes.
Das sich in vertikaler Richtung zwischen den beiden Elektroden ergebende Feld kann mit Hilfe der obigen Gleichung (1) näherungsweise berechnet werden, wenn εH durch den mit den
Breiten der Halbleitermaterialgebiete der Driftstrecke und der zusätzlichen high-k-Materialgebiete gewichteten Mittelwert der jeweiligen Dielektrizitätszahlen εr ersetzt wird. Eine einwandfreie Funktionsfähigkeit im Sperrfall erfordert, dass die Dotierungskonzentration in den Halbleitermaterialgebieten der Driftstrecke in lateraler Richtung nicht mehr als das Doppelte der Durchbruchladung beträgt.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelementes liegt darin, dass die Höhe der Dotierungskonzentration in den
Halbleitermaterialgebieten der Driftstrecke nur mit der üblichen Genauigkeit eingestellt werden muss, weil dort, anders als bei den oben erwähnten bekannten Halbleiterelementen, nicht für eine genaue Ladungskompensation gesorgt zu werden braucht, sondern nur die Einstellung des Durchlasswiderstandes relevant ist. Weiterhin kann für das high-k-Material in den zusätzlichen Gebieten auch ein Isolator gewählt werden, so dass das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement, im Gegensatz zu den oben erwähnten Halbleiterbauelementen, keinen erhöhten Leckstrom zeigt. Hat das high-k-Material eine (geringe) elektrische Leitfähigkeit, so ist deren Obergrenze durch den zulässigen Leckstrom bestimmt.
Das high-k-Material kann eine Dielektrizitätszahl εr haben, die mit εr ≥ 20, vorzugsweise mit εr > 200 und besonders bevorzugt mit εr ≥ 1000 ist. Hierfür vorgesehene Materialien sind beispielsweise Hafniumdioxid (Hf02) , Zirkoniumdioxid (Zr0 ) , Titandioxid (Ti02) oder Lanthanoxid (La03) oder eine Verbindung aus der Gruppe der Titanate, beispielsweise Bari- umtitanat, Strontiumtitanat oder Barium-Strontium-Titanat . Daneben kommen auch Zirkonate, Niobate und Tantalate in Frage.
Weiterhin sollte die Dielektrizitätszahl εr des high-k- Materials wenigstens doppelt so groß wie die Dielektrizitätszahl εH des Halbleitermaterials der Driftstrecke sein. In Kombination mit anderen Lösungen, wie Kompensationsstruktu- ren in Wandbereichen der Grabenstruktur, ist es bereits vorteilhaft, wenn die Dielektrizitätszahl εr größer als die des Halbleitermaterials ist.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Halbleiterbauele- ments liegt auch darin, dass die bei ihm vorgesehene Struktur ohne weiteres auf höhere Spannungen skaliert werden kann, indem die Länge der Driftstrecke und der zusätzlichen high-k- Materialgebiete vergrößert wird. Damit ist es möglich, das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement auf einem sehr weiten Bereich von Spannungsklassen, beispielsweise zwischen etwa 100 V und 2000 V, anzuwenden.
Das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement kann außerdem
Strukturen zur Ladungskompensation, entsprechend der obigen ersten Methode, aufweisen. Es hat dann den Vorteil, dass bei einem erheblich verringerten Durchlasswiderstand die Höhe der Dotierungskonzentration weniger genau als bei reinen Kompen- sationsbauelementen eingestellt werden muss.
Für die Breite der Driftstrecke kann ein Wertebereich von 1 μm bis 10 μm und vorzugsweise von etwa 2 μm bis 4 μm vorgesehen werden. Die Länge der Driftstrecke hängt, wie bereits oben erwähnt wurde, von der gewünschten Sperrspannung ab und liegt für eine Spannung von etwa 600 V in Silizium bei ungefähr 40 μm.
Die Ausdehnung der Halbleitermaterialgebiete von einem high- k-Materialgebiet zu einem nächsten high-k-Materialgebiet, also die Ausdehnung in lateraler Richtung senkrecht zur Verbindungsrichtung zwischen den beiden Elektroden, sollte vorteilhafter Weise nicht mehr als etwa 1/3 der Ausdehnung der Halbleitermaterialgebiete in Stromflussrichtung zwischen den bei- den Elektroden betragen.
Bei dem erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement kann es sich beispielsweise um einen MOSFET (MOS-Feldeffekttransistor) , einen JFET (Junction-Feldeffekttransistor) oder eine Schott- ky-Diode handeln. Die Erfindung ist aber hierauf nicht be- • grenzt, vielmehr kann sie auch bei anderen Halbleiterbauelementen, wie beispielsweise IGBTs („isolated gate bipolar transistor" ) , Thyristoren usw. angewandt werden. Zwischen dem high-k-Materialgebiet und dem Halbleitermaterialgebiet des Halbleiterkörpers der Driftstrecke kann wenigstens teilweise eine Isolatorschicht vorgesehen sein. Für die Isolatorschicht kann beispielsweise Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid oder Titandioxid oder ein Stapel ("Stack") aus beispielsweise einem Siliziumdioxid-Film und wenigstens einem weiteren Film, etwa aus Siliziumnitrid, gewählt werden.
Insbesondere bei vertikalen Halbleiterbauelementen kann das high-k-Materialgebiet wenigstens teilweise in einem Trench als Grabenstruktur angeordnet sein. Ein solcher Trench kann ohne weiteres in den Halbleiterkörper des Halbleiterbauele- mentes beispielsweise durch Ätzen eingebracht werden.
Ist das high-k-Materialgebiet in einem Trench vorgesehen, so muss dieser Trench nicht vollständig mit dem high-k-Material gefüllt sein. Vielmehr kann der Trench auch zusätzlich iso- lierendes Material enthalten.
Geeignete Grabenstrukturen für die high-k-Materialgebiete sind in der Draufsicht eine Streifenstruktur, eine Gitterstruktur oder eine Säulenstruktur. Die beiden letzteren kön- nen beispielsweise quadratisch oder hexagonal ausgeführt sein.
Die Dotierungskonzentration in der Driftstrecke sollte, integriert zwischen zwei high-k-Materialgebieten in einer Rich- tung senkrecht zur Hauptrichtung des elektrischen Feldes zwischen der ersten und der zweiten Elektrode bei anliegender Sperrspannung an diesen Elektroden und senkrecht zur Grenzfläche zwischen den Halbleitermaterialgebieten und den high- k-Materialgebieten, nicht das Doppelte der Durchbruchladung bei Streifenstruktur der high-k-Materialgebiete und nicht das Vierfache der Durchbruchladung bei deren Gitterstruktur übersteigen. Es sei angemerkt, dass die Durchbruchladung über o- bige Gleichung (1) mit der Durchbruchfeidstärke verknüpft ist.
Das Halbleiterbauelement kann eine Vertikalstruktur oder eine Lateralstruktur haben. Liegt eine Lateralstruktur vor, so können die high-k-Materialgebiete in Trenches eingebracht sein und sich lateral zwischen Drain und Source bzw. Anode und Kathode erstrecken oder auf der HalbleiterStruktur aufliegen.
Das high-k-Material kann ein einheitliches oder ein zusammengesetztes Material sein. Handelt es sich um ein zusammengesetztes Material, so kann dieses leitfähige Bereiche aufweisen, welche von einem Dielektrikum umgeben sind. Die leitfähigen Bereiche können dabei unregelmäßig oder regelmä- ßig angeordnete Materialbereiche oder auch Materialschichten sein.
Das Halbleitermaterial des Halbleiterkörpers kann aus homogenem Halbleitermaterial, wie insbesondere Silizium, Silizium- carbid, Galliumarsenid, Galliumnitrid, Kohlenstoff oder heterogenem Halbleitermaterial, wie insbesondere Si/SiGe, GaAs/AlGaAs, GaN/AlGaN, GaAs/InGaAsP oder aus organischem o- der anorganischem Material bestehen. Mit anderen Worten, für das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement kann jedes hierfür geeignete Halbleitermaterial gewählt werden.
Handelt es sich bei dem Halbleiterbauelement um einen Transistor, so kann im Bereich der zur einen Halbleiteroberfläche des Halbleiterkörpers gegenüberliegenden Seitenelektrode, also drainseitig, zwischen dem high-k-Material und dem Halbleitermaterial des Halbleiterkörpers eine hoch leitende bzw. metallische Schicht vorgesehen sein. Diese Schicht kontaktiert dann sowohl das high-k-Material als Kapazitätselektrode, als auch das Halbleitermaterial und kann auch als Diffusionsbarriere zwischen high-k-Material und Halbleiterkörper dienen. Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Schnittdarstellung eines Leistungs- MOSFETs nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 1A den Verlauf des elektrischen Feldes bei einem herkömmlichen MOFSET (Strichlinie) und bei dem erfindungsgemäßen MOSFET nach Figur 1 (Volllinie) ,
Figur 2 eine Schnittdarstellung eines Leistungs-MOSFETs nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei hier Strukturen zur Ladungskompensation zusätzlich vorgesehen sind,
Figur 3 eine Schnittdarstellung durch eine Schottky-Diode nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 4 eine Schnittdarstellung durch eine Schottky-Diode nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei hier zusätzliche Kompensationsgebiete vorgesehen sind, Figur 5 eine Schnittdarstellung durch eine Schottky-Diode nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei hier zusätzlich Kompensationsgebiete vorgesehen sind und die Trenches mit high"- k-Material auch noch mit Isoliermaterial gefüllt sind,
Figur 6A und 6B Schnittdarstellungen verschiedener Strukturen der high-k-Materialgebiete,
Figur 7 einen horizontalen Schnitt durch die Driftstrecke des MOSFETs von Figur 1 mit einer Gitterstruktur der high-k-Materialgebiete,
Figur 8 einen horizontalen Schnitt durch die Driftstrecke des MOSFETs von Figur 1 mit einer Säulenstruktur der high-k-Materialgebiete,
Figur 9 die Abhängigkeit der Durchbruchspannung und des Durchlasswiderstandes von der Dotierungskonzentration in der Driftstrecke für einen Leistungs MOSFET ähnlich zu dem in Figur 2,
Figur 10 eine Schnittdarstellung durch eine Schottky-Diode nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit durch Oxid vom Halbleitermaterial getrennten Schichten aus einem Material mit hoher Dielektrizitätskonstante, das auf Vorder- und Rückseite direkt mit der Metallisierung bzw. me- tallischem Material angeschlossen wird, sowie mit p-dotierten Gebieten zur Verringerung des elektrischen Feldes am Schottkykontakt, Figur 11 eine Schnittdarstellung durch einen Leistungs- MOSFET nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit sich ungefähr kompensierenden n- und p-dotierten Gebieten in der Driftstrecke und Schichten aus einem Material mit hoher Dielektrizitätskonstante, das auf Vorder- und Rückseite direkt mit der Metallisierung bzw. metallischem Material angeschlossen wird,
Figur 12 eine Schnittdarstellung durch einen Trenc -DMOS- Transistor nach einem weiteren Ausführungsbei- spiel der Erfindung, wobei die Gateelektrode durch ein Gateoxid isoliert in einen Trench eingebaut ist und die Bodyzone sowie die Sourcezone vollständig durchtrennt,
Figur 13 eine Schnittdarstellung durch eine Variante des Ausführungsbeispiels von Figur 12, wobei hier das Trench-Gate in dem Trench vorgesehen ist, in dem sich auch das high-k-Material befindet, und auf dem high-k-Material eine weitere Sourceelektrode angeordnet ist,
Figur 14 eine Alternative zum Ausführungsbeispiel von Fi- gur 13, wobei hier das high-k-Material über die Gateelektrode mit Gatepotenzial beaufschlagt ist und zwischen dem high-k-Material und der Gateelektrode eine dünne isolierende oder leitende Barriere vorgesehen ist,
Figur 15 eine Schnittdarstellung durch eine PIN-Schottky- Diode nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die p-Dotierung über den Trench des high-k-Materials leitfähig an das Metall der Anode angeschlossen ist, und
Figur 16 eine Schnittdarstellung durch eine Variante des Ausführungsbeispiels von Figur 15, bei der das high-k-Material mit einer Isolierschicht umgeben ist.
Figur 1 zeigt einen Leistungs-MOSFET nach einem ersten Aus- führungsbeispiel der Erfindung.
Ein Halbleiterkörper 1 aus Silizium oder einem anderen geeigneten Halbleitermaterial, wie oben angegeben, umfasst eine n- leitende Driftstrecke 2, eine p-leitende Bodyzone 7 und eine leitende Sourcezone 8. Außerdem ist noch angrenzend an die
Drainelektrode ein n-leitendes Gebiet 9 vorgesehen, das auch metallisch leitend sein kann.
Es sei ausdrücklich vermerkt, dass anstelle der angegebenen Leitungstypen jeweils auch die umgekehrten Leitungstypen vorgesehen sein können. Das heißt, der n-Leitungstyp kann durch den p-Leitungstyp ersetzt werden, wenn anstelle des p-Leitungstyps der n-Leitungstyp vorgesehen wird. Beispielsweise kann also die Sourcezone 8 p-leitend sein, wenn die Bodyzone 7 n-leitend ist und für die Driftstrecke 2 der p- Leitungstyp angewandt wird.
Auf dem Halbleiterkörper 1 sind noch eine Source/Bodyelek- trode 3 und eine Drainelektrode 4 vorgesehen. Diese können aus Aluminium oder einem anderen geeigneten Material bestehen.
Erfindungsgemäß ist in den Halbleiterkörper 1 eine Graben- Struktur in Form von Trenches 18 eingebracht, in denen high- k-Materialgebiete 5 aus Hafniumdioxid, Zirkoniumdioxid, Titandioxid oder Lanthanoxid oder einer Verbindung aus der Gruppe der Titanate, Zirkonate, Niobate oder Tantalate vorge- sehen sind. Das high-k-Material kann zusätzlich durch eine Isolatorschicht 10 vom Halbleitermaterialgebiet 6 der Driftstrecke 3 getrennt werden.
In eine in Figur 1 nicht näher dargestellte Isolatorschicht 20 (vgl. hierzu auch Figur 11) aus beispielsweise Siliziumdioxid, Siliziumnitrid oder einem anderen Isoliermaterial ist noch eine Gateelektrode 11 aus beispielsweise polykristallinem Silizium eingebettet.
Die Dotierungskonzentration in der Driftstrecke 2 beträgt etwa 2E15 cm-3 bis 1E17 cm-3. Die Breite der Driftstrecke 2 zwischen zwei Trenches 18 bzw. Gräben liegt im Bereich von 1 μm bis 10 μm und beträgt vorzugsweise 2 μm bis 4 μm. Die Länge der Driftstrecke zwischen den beiden Oberflächen des Halblei- terkörpers 1 hängt von der gewünschten Durchbruchspannung ab und liegt, falls diese etwa 600 V betragen soll, in Silizium bei ungefähr 40 μm.
Für das high-k-Material der Gebiete 5 kann jedes der oben an- gegebenen Materialien gewählt werden. Dieses high-k-Material sollte eine höhere Dielektrizitätszahl εr als das Material des Halbleiterkörpers, z.B. wenigstens εr ≥ 20 aufweisen. Höhere Werte, wie beispielsweise εr ≥ 200 oder εr ≥ 1000, sind jedoch vorzuziehen.
Die Gebiete 5 grenzen bis an das n-leitende Gebiet 9 an und haben sourceseitig direkt Kontakt zum Source-Potenzial an der Sourceelektrode 3. Für die Isolatorschicht 10 kann jedes geeignete Isolatormaterial, wie beispielsweise Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid oder Titandioxid oder ein Stapel aus mehreren Fil- men gewählt werden.
Die Trenches 18 können ohne weiteres in den Halbleiterkörper 1 durch Ätzen eingebracht werden. Sie werden sodann anschließend mit der Isolatorschicht 10 an ihren Seitenwänden ausge- kleidet und mit dem entsprechenden high-k-Material für die Gebiete 5 gefüllt.
Figur 1A zeigt schematisch den Verlauf des elektrischen Feldes E in Abhängigkeit von der Tiefe T zwischen den beiden Hauptoberflächen des Halbleiterkörpers 1 in der Driftstrecke 2. Dabei wird angenommen, dass zwischen den Elektroden 3, 4 eine Spannung anliegt, die ein elektrisches Feld in der Höhe der Durchbruchfeidstärke bewirkt. Für ein herkömmliches Halbleiterbauelement ohne die Gebiete 5 hat dann bei gleicher Hö- he der Dotierung der Driftstrecke 2 die Feldstärke E den in einer Strichlinie angegebenen Verlauf, während bei dem erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement ein Verlauf des elektrischen Feldes entsprechend der Volllinie auftritt.
Umgekehrt erhält man den Verlauf des elektrischen Feldes entsprechend der Volllinie bei einem herkömmlichen Halbleiterbauelement ohne die Gebiete 5 nur bei einer erheblich niedrigeren Dotierung der Driftstrecke und damit bei einem erheblich höheren Durchlasswiderstand.
Figur 1A zeigt demnach, dass mittels der erfindungsgemäßen Maßnahme, nämlich der Einfügung der high-k-Gebiete 5, eine hohe Durchbruchspannung mit einer hohen Driftstreckendotie- rung kombiniert werden kann.
Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelementes, nämlich einen Leistungs- MOSFET, bei dem zusätzlich zum Ausführungsbeispiel von Figur 1 Kompensationsstrukturen in der Form von p-leitenden Kompensationsgebieten 12 vorgesehen sind. Die Kompensationsgebiete 12 sind p-leitend und so hoch dotiert, dass die n-leitende Ladung der Gebiete 6 im Wesentlichen kompensiert ist. Die la- teral aufintegrierte p-Ladung muss dabei kleiner als die Durchbruchsladung bleiben. Dadurch kann die Dotierung der Driftstrecke 2 entsprechend erhöht und der Durchlasswiderstand weiter vermindert werden. Die Höhe der Dotierung in den Gebieten 12 braucht aber nicht so genau eingestellt zu wer- den, wie dies bei reinen Kompensationsbauelementen der Fall ist.
Damit das Maximum der elektrischen Feldstärke nicht die Nähe eines Endes der Driftstrecke 2 erreicht, sondern in deren Inneres, beispielsweise ungefähr in deren Mitte verlegt wird, können im sourceseitigen Bereich der Driftstrecke 2 die p-dotierten Kompensationsgebiete 12 höher, im drainsei- tigen Bereich der Driftstrecke 2 aber niedriger als die n-dotierte Driftstrecke 2 dotiert sein. Dies kann sowohl durch eine vertikale Variation der Dotierung der Kompensationsgebiete 12 als auch durch eine vertikale Variation der Dotierung der Driftstrecke 2 erreicht werden. Derartige Halbleiterbauelemente zeichnen sich durch hohe Avalanche- festigkeit bzw. Strombelastbarkeit im Durchbruch sowie durch vergrößerte Toleranz gegenüber Fertigungsschwankungen aus.
Die Figuren 3, 4 und 5 zeigen als weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung jeweils eine Schottky-Diode mit einem Schottky-Kontakt 13 zwischen der ersten Elektrode 3 und dem Halbleiterkörper 1. In Figur 3 ist das high-k-Materialgebiet 5 durch eine Isolatorschicht 10 aus beispielsweise Siliziumdioxid von den Halbleitergebieten 6 getrennt, während in Fi- gur 4 Kompensationsgebiete 12 (ähnlich wie in Figur 2) in der Driftstrecke 2 vorgesehen sind und in Figur 5 die Trenches 18 teilweise mit Isolatormaterial 14 zusätzlich zu dem high-k- Material 5 aufgefüllt sind.
Die Figuren 6A und 6B veranschaulichen vertikale Querschnitte durch high-k-Materialgebiete, bei denen ein high-k-Material 5 alternativ zu einem homogenen Volumenmaterial aufgebaut ist. Hier ist das high-k-Material 5 ein zusammengesetztes teilweise übereinander geschichtetes Material, bei welchem regelmä- ßige oder unregelmäßige leitfähige Gebiete in der Form von
Schichten 15 oder Materialbereichen 16 von einem Dielektrikum 17 umgeben sind. Die Schichten 15 bzw. Materialbereiche 16 können beispielsweise aus Metall oder einem Halbleiter bestehen, während für das Dielektrikum 17 ein high-k-Material, wie dieses oben bereits angegeben wurde, gewählt wird. Auf diese Weise lässt sich die effektive Dielektrizitätskonstante des so strukturierten high-k-Materialgebietes 5 erhöhen. Daher reicht in diesem Fall als Dielektrikum 17 auch ein Material mit einer niedrigen Dielektrizitätszahl εr zwischen 20 < εr < 200 aus.
Die Figuren 7 und 8 zeigen als horizontale Schnittdarstellung zwei Gestaltungsmöglichkeiten für die Driftstrecke 2 des Leistungs-MOSFETs des Ausführungsbeispiels von Figur 1. In Figur 7 hat dabei das high-k-Materialgebiet 5 eine Gitter-Struktur, während in Figur 8 hierfür eine Säulenstruktur gegeben ist. Selbstverständlich sind aber auch andere Strukturen möglich. Figur 9 zeigt die Abhängigkeit der Durchbruchspannung Vbr (Volllinie) und des Durchlasswiderstandes Ron*A (Strichlinie) von der Dotierungskonzentration in der Driftstrecke 2 (Epido- tierung) in relativen Einheiten für einen Leistungs-MOSFET ähnlich dem in Figur 2 für Siliziumdioxid (Kurve 1), ein high-k-Material mit der Dielektrizitätszahl εr = 100 (Kurve 2) und ein high-k-Material mit der Dielektrizitätszahl εr = 300 (Kurve 3) . Auf der Abszisse und den Ordinaten sind dabei jeweils relative Einheiten angegeben. Während der
Durchlasswiderstand Ron*A bei einer Verdopplung der Dotierung um etwa 1/3 kleiner wird, bleibt die Durchbruchspannung auf relativ hohen Werten, wenn anstelle von Siliziumdioxid in den Gebieten 5 ein high-k-Material mit εr = 100 (Kurve 2) oder gar εr = 300 (Kurve 3) verwendet wird.
Im Ausführungsbeispiel von Figur 10 wird, wie bei Schottkydi- oden üblich, das elektrische Feld am Schottkykontakt 13 durch p-leitende Gebiete 19 an der Vorderseite reduziert. In den Ausführungsbeispielen der Figuren 10 und 11, die eine Schott- kydiode bzw. einen Leistungs-MOSFET zeigen und weitgehend den Ausführungsbeispielen der Figur 3 bzw. 2 entsprechen, werden die high-k-Materialgebiete 5 auf der Vorderseite und der Rückseite direkt mit der Metallisierung 3 der Anode und der Metallisierung 4 der Kathode bzw. metallischem Material angeschlossen, ohne dass zwischen der jeweiligen Metallisierung 3 bzw. 4 und dem high-k-Material 5 ein Halbleitergebiet liegt. Eine derartige Struktur ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn sich die thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Halb- leitermaterial und high-k-Material deutlich unterscheiden.
Die Figur 12 zeigt als Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Trench-DMOS-Transistor, bei dem eine Gateelektrode 11 aus beispielsweise polykristallinem Silizium in einem Trench 18' eingebaut ist, der auf seinen Seiten- und Bodenflächen mit einer Isolatorschicht 20 aus vorzugsweise Siliziumdioxid ausgekleidet ist. Dieser Trench 18' durchtrennt vollständig die Sourcezone 8 und die Bodyzone 7 und reicht so bis zu der Driftstrecke 2. Die Driftstrecke 2 selbst wird von high-k- Gebieten 5 durchsetzt, die ihrerseits in Trenches gelegen sind.
Im Ausführungsbeispiel von Figur 12 beginnen die high-k-
Gebiete 5 nicht direkt an der Halbleiteroberfläche, sondern eher in der Tiefe des sperrenden pn-Überganges zwischen der Bodyzone 7 und der Driftstrecke 2. Dadurch wird erreicht, dass keine zu hohen Spitzen der elektrischen Feldstärke auf- treten, welche die Durchbruchspannung herabsetzen würden. Die Gateelektroden 11 sind noch durch eine Isolatorschicht 21 aus Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid von der Source/Bodyelek- trode 3 elektrisch isoliert.
Figur 13 zeigt eine Variante zum Ausführungsbeispiel von Figur 12, bei welcher die Gateelektroden 11 und die high-k- Materialgebiete 5 in den gleichen Trenches 18 vorgesehen und das high-k-Materialgebiet 5 mit einer weiteren Sourceelektrode 3' ausgestattet ist. Diese weitere Sourceelektrode 3' kann elektrisch mit der Sourceelektrode 3 verbunden sein. Die Variante des Ausführungsbeispiels von Figur 13 ist im Vergleich zum Ausführungsbeispiel von Figur 12 in besonderer Weise platzsparend, da hier keine gesonderten Trenches für Gateelektroden und high-k-Materialgebiete vorgesehen werden müssen.
Alternativ zu den Ausführungsbeispielen der Figur 12 und 13 ist es auch möglich, das high-k-Materialgebiet 5 über die Ga- teelektrode 11 an Gatepotenzial anzuschließen. Dabei kann zwischen dem high-k-Materialgebiet und der Gateelektrode 11 eine dünne isolierende oder leitende Barriere 22 vorgesehen werden, wie dies in der linken Hälfte von Figur 14 veran- schaulicht ist. Für eine isolierende Barriere 22 kann beispielsweise Siliziumdioxid verwendet werden, während eine leitende Barriere aus Metall bestehen kann.
Die Figuren 15 und 16 zeigen noch zwei weitere Ausführungs- beispiele der Erfindung mit jeweils einer PIN-Schottkydiode, welche eine ähnliche Struktur wie eine TOPS-Diode hat. Bei dieser Schottkydiode ist eine p-Dotierung 23 im Wandbereich von Trenches 18 über einen Leiter 24 an eine Anodenelektrode 3 leitfähig angeschlossen. Für den Leiter 24 kann vorzugswei- se polykristallines Silizium verwendet werden. Dieser Leiter 24 ist durch eine Isolatorschicht 10 vom n-leitenden Halbleitergebiet 2 getrennt.
Im unteren Bereich der Trenches 18 befinden sich high-k- Materialgebiete 5, die, wie in Figur 15 gezeigt ist, direkt an die Halbleitergebiete 2 angrenzen oder von diesen durch eine Isolatorschicht 10 entsprechend Figur 16 getrennt sein können. Ein wesentlicher Vorteil der Dioden der Figuren 15 und 16 liegt darin, dass der Schottky-Übergang 13 vor hohen Feldern gut abgeschirmt ist, da die inseiförmigen p- Dotierungen 23 in den Trenches 18 tiefer gelegt sind.
Die Ausführungsbeispiele der Figuren 15 und 16 lassen sich auf relativ einfache Weise realisieren, da für die Trenches für die high-k-Materialgebiete 5 und für die p-Dotierungen 23 die gleichen Trenches ähnlich wie im Ausführungsbeispiel der Figuren 13 bzw. 14, verwendet werden können.

Claims

Patentansprüche
1. Halbleiterbauelement mit einer in einem Halbleiterkörper (1) ausgebildeten Driftstrecke (2) aus einem Halbleiter- material eines Leitungstyps, die eine zwischen wenigstens einer ersten und einer zweiten Elektrode (3, 4) und wenigstens entlang eines Teiles der Driftstrecke (2) angeordnete Grabenstruktur in Form mindestens eines Trenches (18) aufweist, wobei in der Grabenstruktur ein high-k-Material genanntes dielektrisches Material, das eine relative Dielektrizitätskonstante εr mit εr ≥ 20 aufweist, so angeordnet ist, dass im Bereich der Driftstrecke (2) mindestens ein high-k-Materialgebiet (5) und ein Halbleitermaterialgebiet (6) des einen Leitungstyps angeordnet sind.
2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grabenstruktur entlang der Driftstrecke (2) mehrere high-k-Materialgebiete (5) aufweist, die sich mit Halbleitermaterialgebieten (6) der Driftstrecke (2) abwechseln.
3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausdehnung der Halbleitermaterialgebiete (6) von einem high-k-Materialgebiet (5) zu einem nächsten high-k- Materialgebiet (5) nicht mehr als etwa 1/3 der Ausdehnung der Halbleitermaterialgebiete (6) in Stromfluss- richtung zwischen der ersten und der zweiten Elektrode (3, 4) beträgt.
4. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterbauelement ein MOSFET oder ein JFET oder eine Schottky-Diode ist.
5. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Dielektrizitätskonstante εr des Materials des high-k-Materialgebiets (5) εr ≥ 200 ist.
6. Halbleiterbauelement nach einein der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dielektrizitätskonstante des Materials des high-k- Materialgebiets (5) mindestens größer als der doppelte Wert der Dielektrizitätskonstante des Halbleitermaterials der Driftstrecke (2) ist.
7. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem high-k-Materialgebiet (5) und dem Halbleitermaterialgebiet (6) des Halbleiterkörpers (1) wenigstens teilweise eine Isolatorschicht (10) vorgesehen ist
8. Halbleiterbauelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolatorschicht (10) aus Siliziumdioxid (Si02) , Aluminiumoxid (Al203) oder Titandioxid (Ti2) oder aus einem Stapel aus mindestens einem Siliziumdioxid-Film und/oder einem Siliziumnitrid- (Si3N4_) Film besteht.
9. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Trench (18) als Grabenstruktur in den Halbleiterkörper (1) hineingeätzt ist.
10. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Driftstrecke (2) im Bereich der zu einer Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers (1) gegenüberliegenden zweiten Elektrode (4) an ein hochdotiertes Gebiet (9) angrenzt .
11. Halbleiterbauelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das high-k-Materialgebiet (5) ungefähr bis an das hochdotierte Gebiet (9) heranreicht.
12. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Driftstrecke (2) Kompensationsgebiete (12) des zu dem einen Leitungstyp entgegengesetzten Leitungstyps vorgesehen sind, welche im Sperrfall des Halbleiterbauelements zumindestens teilweise die Dotierung des einen Leitungstyps in der Driftstrecke (2) kompensieren.
13. Halbleiterbauelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeic net, dass die Kompensationsgebiete (6) und/oder die zwischen den Kompensationsgebieten (2) gelegenen Halbleitermaterialgebiete (6) der Driftstrecke (2) eine Variation der Dotierung in der Richtung zwischen der ersten und der zweiten Elektrode (3, 4) derart aufweisen, dass im Bereich der ersten Elektrode (3) der zweite Leitungstyp und im Bereich der zweiten Elektrode (4) der erste Leitungstyp überwiegt.
14. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Trench (18) zusätzlich isolierendes Material (14) enthält.
15. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das high-k-Material des high-k-Materialgebiets (5) aus einem zusammengesetzten Material (15, 16, 17) besteht.
16. Halbleiterbauelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das zusammengesetzte Material leitfähige Bereiche (15, 16) enthält, welche von einem Dielektrikum (17) umgeben sind.
17. Halbleiterbauelement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähigen Bereiche (15, 16) unregelmäßig oder regelmäßig angeordnete Materialbereiche (16) oder Schichten (15) sind.
18. Halbleiterbauelement nach Anspruch 7 und Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Isolatorschicht (10) wenigstens 1/3 des Durchmessers der leit fähigen Bereiche (15, 16) beträgt.
19. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das high-k-Material des high-k-Materialgebiets (5) Hafniumoxid (Hf0 ) , Zirkoniumoxid (Z0 ) , Titandioxid (Ti02) oder Lantanoxid (La0) oder eine Verbindung aus der Gruppe der Titanate, wie insbesondere Bariumtitanat, Strontiumtitanat oder Barium-Strontium-Titanat oder aus den Gruppen der Zirkonate, Niobate oder Tantalate ent- hält.
20. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeic net, dass die high-k-Materialgebiete (5) eine Streifen-, Gitter- oder Säulenstruktur haben.
21. Halbleiterbauelement nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Dotierungskonzentration in der Driftstrecke (2), in- tegriert zwischen zwei high-k-Materialgebieten (5) , in einer Richtung senkrecht zur Hauptrichtung des elektrischen Feldes zwischen der ersten und der zweiten Elektrode (3, 4) bei anliegender Sperrspannung an den beiden Elektroden (3, 4) und senkrecht zur Grenzfläche zwischen den Halbleitermaterialgebieten (6) und den high-k- Materialgebieten (5) nicht das Doppelte der Durchbruchsladung bei Streifenstruktur und nicht das Vierfache der Durchbruchsladung bei Gitterstruktur übersteigt.
22. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass es eine laterale Struktur hat, bei welcher die high-k- Materialgebiete (5) in Trenches (18) gelegen sind und sich lateral zwischen Drain und Source bzw. Anode und Kathode erstrecken.
23. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitermaterial des Halbleiterkörpers (1) aus homogenem Halbleitermaterial, wie insbesondere Silizium (Si) , Siliziumcarbid (SiC) , Galliumarsenid (GaAs) , Galliumnitrid (GaN) , Kohlenstoff (C) oder heterogenem Halb- leitermaterial, wie insbesondere Si/SiGe, GaAs/AlGaAs, GaN/AlGaN, GaAs/InGaAsP oder aus organischem oder anorganischem Material besteht.
24. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 23,, dadurch gekennzeic net, dass im Bereich der zur einen Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers (1) gegenüberliegenden zweiten Elektrode (4) zwischen dem high-k-Material des high-k-Materialgebiets (5) und dem Halbleitermaterial des Halbleiterkörpers (1) eine metallisch leitende Schicht (9) vorgesehen ist.
25. Halbleiterbauelement nach Anspruch 24 dadurch gekennzeichnet, dass die metallisch leitende Schicht (9) sowohl das high-k- Material als Kapazitätselektrode als auch das Halbleitermaterial (6) kontaktiert und als Diffusionsbarriere dient .
26. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der auf der Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers (1) vorgesehenen ersten Elektrode (3) das high- k-Material des high-k-Materialgebiets (5) mit der ersten Elektrode (3) kontaktiert ist.
27 . Halbleiterbauelement nach Anspruch 27 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s im Bereich der zur einen Hauptoberfläche des Halbleiter- körpers (1) gegenüberliegenden zweiten Elektrode (4) das high-k-Material des high-k-Materialgebiets (5) mit der zweiten Elektrode (4) ohne ein dazwischen liegendes Halbleitergebiet kontaktiert ist.
28. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeic net, dass die erste Elektrode (3) auf Sourcepotential oder Gatepotential liegt.
29. Halbleiterbauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich et, dass die Dielektrizitätszahl bzw. die relative Dielektrizitätskonstante εr mit εr > 1000 des Materials des high-k- Materialgebiets (5) ist.
30. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Driftstrecke (2) eine Dotierungskonzentration im Be- reich von 2E15 cm-3 bis 1E17 cm-3 aufweist.
31. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Driftstrecke im Bereich von 1 μm bis 10 μm, vorzugsweise 2 μm bis 4 μm, liegt.
32. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Driftstrecke in Silizium für eine Durch- bruchspannung von etwa 600 V bei ungefähr 40 μm liegt.
33. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Vertikalstruktur das high-k-Materialgebiet (5) etwa auf der Höhe eines sperrenden pn-Überganges zwischen der ersten und der zweiten Elektrode (3, 4) beginnt .
34. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Ausführung des Halbleiterbauelementes als Schottkydiode mindestens ein high-k-Materialgebiet (5) durch eine Isolatorschicht (10) von der Driftstrecke (2) getrennt ist.
35. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch geken zeichnet, dass bei einer Ausführung des Halbleiterbauelementes als Schottkydiode Gebiete (19) mit dem zum Leitungstyp der Driftstrecke (2) entgegengesetzten Leitungstyp im Bereich des Schottkykontaktes (13) vorgesehen sind.
36. Halbleiterbauelement nach Anspruch 12 oder 13 dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen Kompensationsgebieten (12) gelegenen high- k-Materialgebiete (5) direkt zwischen der ersten und zweiten Elektrode (3, 4) angeschlossen sind.
37. Halbleiterbauelement, nach einem der Ansprüche 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Gateelektroden (11) und high-k-Materialgebiete (5) in getrennten Trenches (18', 18) angeordnet sind.
38. Halbleiterbauelement nach Anspruch 37, dadurch geken zeichnet, dass die Trenches (18') der Gateelektroden (11) eine Bodyzone (7) durchsetzen.
39. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Gateelektroden (11) und high-k-Materialgebiete jeweils in den gleichen Trenches gelegen sind.
40. Halbleiterbauelement nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Gateelektroden (11) und die high-k-Materialgebiete voneinander durch eine Isolatorschicht (20) getrennt sind.
41. Halbleiterbauelement nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass das high-k-Materialgebiet mit einer zusätzlichen Elektrode (3') versehen ist.
42. Halbleiterbauelement nach Anspruch 39, dadurch geken zeichnet, dass die high-k-Materialgebiete (5) mit der Gateelektrode (11) elektrisch verbunden sind.
43. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass Gebiete (23) des zum Leitungstyp der Driftstrecke (2) entgegengesetzten Leitungstyps in den Trenches (18) an deren Seitenwand vorgesehen sind.
44. Halbleiterbauelement nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebiete (23) des komplementären Leitungstyps über Leiter (24) mit der ersten Elektrode (3) verbunden sind.
45. Halbleiterbauelement nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass in den Trenches (18) im Wesentlichen unterhalb der Ge- biete (23) des komplementären Leitungstyps die high-k- Mate-rialgebiete (5) vorgesehen sind.
46. Halbleiterbauelement nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass die high-k-Materialgebiete durch eine Isolatorschicht (10) von der Driftstrecke (2) getrennt sind.
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