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QUERVERWEIS AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNG:
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Diese
Anmeldung beansprucht Priorität
basierend auf der
japanischen
Patentanmeldung Nr. 2006-250516 , eingereicht am 15. September
2006, deren Inhalt hiermit durch Verweis in seiner Gesamtheit einbezogen
wird.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG:
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(1) Gebiet der Erfindung;
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitereinrichtung,
und genauer auf eine Verbesserung einer Halbleitereinrichtung mit
einer Feldplattenelektrode.
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(2) Beschreibung des Standes der Technik;
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Halbleitereinrichtungen,
die eine Feldplattenelektrode verwenden, um eine elektrische Feldkonzentration
in einer Gate-Elektrode
zu entspannen, wurden vor kurzem zur praktischen Verwendung gebracht
(siehe z.B. die
japanische
Patentanmeldung Offenlegung Nr. 2000-315804 ).
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Der
Aufbau eines Beispiels von derartigen herkömmlichen Halbleitereinrichtungen
wird in 1 gezeigt. In der Figur be findet
sich, ausgebildet auf einem Halbleiterträger 1, eine Operationsschicht 2,
auf der eine Source-Elektrode 3 und eine Drain-Elektrode 4 in
ohmschen Kontakt damit angeordnet sind. Eine Ausnehmung 5 ist
in der Halbleiterschicht zwischen der Source-Elektrode 3 und
der Drain-Elektrode 4 ausgebildet. In der Ausnehmung 5 ist
eine Gate-Elektrode 6 mit einem Schottky-Übergang
ausgebildet, und auf einem Oberflächenschutzfilm 7,
der aus einem isolierenden Material hergestellt ist, ist eine Feldplattenelektrode 8 ausgebildet.
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Die
Ausbildung der Gate-Elektrode 6 in der Ausnehmung 5 dient
dem Zweck, die Schottky-Schnittstelle der Gate-Elektrode 6 von
der Fläche der
Operationsschicht 2 weg zu halten, um den Effekt des Oberflächenpegels
zu vermeiden, sodass die Halbleitereinrichtung stabil arbeitet.
Die Feldplattenelektrode 8 ist zum Entspannen der elektrischen
Feldkonzentration auf der Gate-Elektrode 6 vorgesehen, und
spielt eine wichtige Rolle bei der Erhöhung der Ausgabe der Halbleitereinrichtung.
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Um
den Effekt einer Entspannung der elektrischen Feldkonzentration
zu erhöhen,
ist es wünschenswert,
dass die Feldplattenelektrode 8 nahe der Schottky-Schnittstelle
zwischen der Gate-Elektrode 6 und der Operationsschicht 2 angeordnet
ist, und in der Kanalrichtung verlängert ist.
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In
einer herkömmlichen
Halbleitereinrichtung, wie in 1 gezeigt,
ist jedoch die Gate-Elektrode 6 in der Ausnehmung 5 ausgebildet
und die Feldplattenelektrode 8 ist auf der Oberfläche der Operationsschicht 2 ausgebildet.
Als ein Ergebnis ist die Feldplattenelektrode 8 von der
Gate-Elektrode 6 räumlich
weit entfernt. Die elektrische Feldkonzentration auf der Gate-Elektrode 6 wird
dadurch nicht ausreichend entspannt. Ferner erhöht eine Verlängerung der
Feldplattenelektrode 8 in der Kanalrichtung (C-Richtung)
die Rückkopplungskapazität zwischen dem
Gate und dem Drain. Dies macht es schwierig, eine stabile Operation
einer Halbleitereinrichtung zu erreichen, was dazu führen kann,
dass Oszillation verursacht wird.
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Wie
oben beschrieben, hat eine Halbleitereinrichtung mit einer herkömmlichen
Feldplattenelektrode, wie in 1 gezeigt,
ein Problem dadurch, dass ein ausreichender Effekt beim Entspannen
der elektrischen Feldkonzentration auf der Gate-Elektrode nicht
erreicht werden kann, da die Feldplattenelektrode von der Gate-Elektrode
räumlich
weit entfernt ist. Dies bewirkt einen Schaden für die stabilen Operationen
der Halbleitereinrichtung.
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Es
ist eine Halbleitereinrichtung mit einer Feldplattenelektrode bekannt,
die mit einer Gate-Elektrode integriert ist und zu einer Drain-Elektrode
um einen vorbestimmten Abstand auf einem Oberflächenschutzfilm herausragt (siehe
japanische Patentanmeldung Offenlegung
Nr. 2001-144106 ). Eine derartige Halbleitereinrichtung
hat jedoch ein Problem dadurch, dass ein herausragender Abschnitt
verlängert
und verdünnt
werden muss, um den Effekt einer Entspannung der elektrischen Feldkonzentration
zu erhöhen.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG:
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Angesichts
der wie oben beschriebenen konventionellen Probleme stellt die vorliegende
Erfindung eine Halbleitereinrichtung mit einer Feldplattenelektrode
bereit, die erlaubt, dass elektrische Feldkonzentration auf der
Gate-Elektrode ausreichend entspannt wird, sodass die Halbleitereinrichtung
stabil arbeitet.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung wird eine Halbleitereinrichtung bereitgestellt,
die enthält: einen
Halbleiterträger
mit einer Operationsschicht auf der oberen Fläche davon; eine Source-Elektrode und
eine Drain-Elektrode, die auf der Opera tionsschicht angeordnet sind;
eine Gate-Elektrode, die zwischen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode
angeordnet ist; und eine Feldplattenelektrode, die auf einem isolierenden
Film angeordnet ist, der zwischen der Gate-Elektrode und der Drain-Elektrode
abgelagert ist, wobei mindestens ein Teil der Gate-Elektrode in
einer Gate-Ausnehmung angeordnet ist, die in der Operationsschicht
ausgebildet ist, die Feldplattenelektrode von der Gate-Elektrode
um einen vorbestimmten Abstand getrennt ist und mindestens ein Teil
der Feldplattenelektrode in einer Feldplattenausnehmung angeordnet
ist, die in der Operationsschicht ausgebildet ist.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung kann eine Halbleitereinrichtung mit einer Feldplattenelektrode
erhalten werden, die erlaubt, elektrische Feldkonzentration auf
der Gate-Elektrode ausreichend zu entspannen, sodass die Halbleitereinrichtung
stabil arbeitet, ohne Oszillation zu verursachen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:
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1 ist
eine Querschnittsansicht, die den Aufbau einer herkömmlichen
Halbleitereinrichtung mit einer Feldplattenelektrode zeigt.
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2 ist
eine Querschnittsansicht, die den Aufbau einer Halbleitereinrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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3 ist
ein Grundriss der Halbleitereinrichtung.
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4 ist
eine Querschnittsansicht, die den Aufbau einer Halbleitereinrichtung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
zeigt.
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5 ist
eine Querschnittsansicht, die den Aufbau einer Modifikation einer
Feldplattenelektrode in der Ausführungsform
zeigt.
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6 ist
eine Querschnittsansicht, die den Aufbau einer Modifikation einer
Gate-Elektrode in der Ausführungsform
zeigt.
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7 ist
eine Querschnittsansicht, die den Aufbau einer Halbleitereinrichtung
gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG:
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Nachstehend
werden Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen
beschrieben.
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<Erste
Ausführungsform>
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2 ist
eine Querschnittsansicht und 3 ist ein
Grundriss einer Halbleitereinrichtung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung.
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In
dieser Halbleitereinrichtung ist eine Operationsschicht 12 auf
einem Halbleiterträger 11 ausgebildet,
wie in 2 gezeigt. Eine Source-Elektrode 13 und
eine Drain-Elektrode 14, die in ohmschem Kontakt mit der
Operationsschicht 12 sind, sind um einen vorbestimmten
Abstand getrennt voneinander auf der Operationsschicht 12 angeordnet.
Eine Gate-Ausnehmung 15g und eine Feldplattenausnehmung 15f sind
zwischen beiden Elektroden ausgebildet. Mindestens ein Teil der
Gate-Ausnehmung 15g ist in der Operationsschicht 12 ausgebildet,
und mindestens ein Teil der Feldplattenausnehmung 15f ist
in der Operationsschicht 12 ausgebildet. Die Feldplattenausnehmung 15f ist
auf einem isolierenden Film, z.B. einem Oberflächen schutzfilm 17,
ausgebildet, der durch Ablagern eines Isolationsmaterials in der Operationsschicht 12 ausgebildet
ist.
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Eine
Gate-Elektrode 16 mit einem Schottky-Übergang ist in der Gate-Ausnehmung 15g ausgebildet.
Der Oberflächenschutzfilm 17 ist
an der Seitenfläche
der Gate-Ausnehmung 15g platziert, während auf dem Boden der Gate-Ausnehmung 15g kein Oberflächenschutzfilm
platziert ist.
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Eine
Feldplattenelektrode 18 ist auf dem Oberflächenschutzfilm 17 ausgebildet,
der aus einem isolierenden Material hergestellt ist, auf der Feldplattenausnehmung 15f.
Wie in 3 gezeigt, ist die Feldplattenelektrode 18 mit
der Gate-Elektrode 16 durch
eine Gate-Stromschiene 19 gekoppelt, und beide Elektroden
haben das gleiche elektrische Potenzial.
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Als
der Oberflächenschutzfilm 17 wird
SiO2 mit einer Filmstärke von z.B. 100nm verwendet.
Als die Gate-Elektrode 16 wird z.B. WSi/Au verwendet, und
als die Feldplattenelektrode 18 wird z.B. Ti/Au verwendet.
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Falls
die Gate-Ausnehmung 15g und die Feldplattenausnehmung 15f derart
ausgebildet sind, dass die Tiefe der Gate-Ausnehmung 15g (Niveau des
Bodens der Gate-Ausnehmung 15g) und die der Feldplattenausnehmung 15f (Niveau
der Bodenfläche
des Oberflächenschutzfilms 17)
die gleichen sind (Niveau dp), ist der Abstand zwischen der Bodenkante
der Gate-Elektrode 16 und der der Feldplattenelektrode
minimal. Der minimale Abstand macht die Feldplattenelektrode beim
Entspannen der elektrischen Feldkonzentration auf der Gate-Elektrode
am effektivsten. Ferner ist es am leichtesten, eine derartige Halbleitereinrichtung
herzustellen, die die Gate-Ausnehmung 15g und die Feldplattenausnehmung 15f mit
der gleichen Tiefe enthält
wie oben erwähnt.
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<Zweite
Ausführungsform>
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In
einer Halbleitereinrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung sind die Tiefe der Gate-Ausnehmung 15g und
die der Feldplattenausnehmung 15f die gleichen. Falls die
Tiefe der Feldplattenausnehmung 15f größer als die der Gate-Ausnehmung 15g ist,
kann sich der parasitäre
Widerstand in einem Kanal CH erhöhen.
Es ist deshalb wünschenswert,
dass die Tiefe der Feldplattenausnehmung 15f im wesentlichen
gleich oder kleiner der der Gate-Ausnehmung 15g ist.
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4 ist
eine Querschnittsansicht einer Halbleitereinrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung, in der die Tiefe einer Feldplattenausnehmung kleiner
als die einer Gate-Ausnehmung ist. In der in 4 gezeigten
Halbleitereinrichtung ist eine Operationsschicht 22 auf
einem Halbleiterträger 21 ausgebildet.
Eine Source-Elektrode 23 und eine Drain-Elektrode 24,
die in ohmschem Kontakt mit der Operationsschicht 22 sind,
sind um einen vorbestimmten Abstand voneinander getrennt auf der
Operationsschicht 22 angeordnet. Eine Gate-Ausnehmung 25g mit
einer Tiefe von dpg und eine Feldplattenausnehmung 25f mit
einer Tiefe von dpf sind zwischen der Source-Elektrode 23 und
der Drain-Elektrode 24 ausgebildet. Die Tiefe dpg der Gate-Ausnehmung 25g und
die Tiefe dpf der Feldplattenausnehmung 25f haben eine
Beziehung von dpg > dpf.
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Eine
Gate-Elektrode 26 mit einem Schottky-Übergang ist in der Gate-Ausnehmung 25g ausgebildet.
Ein Oberflächenschutzfilm 27 ist
an der Seitenfläche
der Gate-Ausnehmung 25g vorgesehen, während auf dem Boden der Gate-Ausnehmung 25g kein
Oberflächenschutzfilm
platziert ist.
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Eine
Feldplattenelektrode 28 ist auf dem Oberflächenschutzfilm 27 ausgebildet,
der aus einem isolierenden Material auf der Feldplattenausnehmung 25f hergestellt
ist.
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Im
Vergleich mit der Halbleitereinrichtung in der ersten Ausführungsform
hat eine Halbleitereinrichtung in der zweiten Ausführungsform
einen derartigen Aufbau, dass die Tiefe dpf der Feldplattenausnehmung 15f kleiner
als die Tiefe dpg der Gate-Ausnehmung 15g ist. Gemäß diesem
Aufbau kann der Effekt einer Reduzierung des Widerstands der Drain-Elektrode 24 erhalten
werden, obwohl sich der Effekt einer Entspannung der elektrischen
Feldkonzentration auf der Gate-Elektrode 26 etwas verringert.
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Es
wird vermerkt, dass es wünschenswert ist,
dass die Tiefe dpf der Feldplattenausnehmung 15f gleich
oder größer einer
Hälfte
der Tiefe dpg der Gate-Ausnehmung 15g ist.
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Bezüglich der
Feldplattenelektroden 18 und 28 der Halbleitereinrichtungen,
die in der ersten Ausführungsform
und der zweiten Ausführungsform
gezeigt werden, sind die oberen Flächen der Feldplattenelektroden 18 und 28 koplanar
mit den oberen Flächen
der Oberflächenschutzfilme 17 bzw. 27.
Wie in 5 gezeigt, kann jedoch ein derartiger Aufbau, dass
die obere Fläche
Sf der Feldplattenelektrode 18 oder 28 tiefer
als die obere Fläche
Sp des Oberflächenschutzfilms 17 oder 27 ist,
hergestellt werden.
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Bezüglich der
Gate-Elektroden 16 und 26 der Halbleitereinrichtungen,
die in der ersten Ausführungsform
und der zweiten Ausführungsform
gezeigt werden, sind die Durchmesser der Gate-Elektroden gleich
den inneren Durchmessern der Gate-Ausnehmungen mit den ausgebildeten
Oberflächenschutzfilmen.
Die Durchmesser der Gate-Elektroden können jedoch kleiner als die inneren
Durchmesser der Ausnehmungen mit den ausgebildeten Oberflächenschutzfilmen
sein.
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Wie
in 6 gezeigt, kann mit anderen Worten ein Durchmesser
Dg der Gate-Elektrode 16 oder 26 kleiner als ein
innerer Durchmesser Di der Gate-Ausnehmung 15g oder 25g mit
dem ausgebildeten Oberflächenschutzfilm
sein.
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Gleichermaßen können bezüglich der
Feldplattenelektroden 18 und 28 die Durchmesser
der Elektroden kleiner als die inneren Durchmesser der Feldplattenausnehmungen
mit den ausgebildeten Oberflächenschutzfilmen
sein.
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<Dritte
Ausführungsform>
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In
dieser dritten Ausführungsform
der Erfindung hat eine Halbleitereinrichtung einen derartigen Aufbau,
dass freigelegte obere Teile der Gate-Elektrode und der Feldplattenelektrode
groß gemacht sind,
um so ihre jeweiligen Ausnehmungen abzudecken.
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Mit
anderen Worten ist in einer in 7 gezeigten
Halbleitereinrichtung eine Operationsschicht 32 auf einem
Halbleiterträger 31 ausgebildet.
Eine Source-Elektrode 33 und eine Drain-Elektrode 34, die
in ohmschem Kontakt mit der Operationsschicht 32 sind,
sind um einen vorbestimmten Abstand auf der Operationsschicht 22 getrennt
voneinander angeordnet. Eine Gate-Ausnehmung 35g und eine Feldplattenausnehmung 35f sind
zwischen beiden Elektroden ausgebildet.
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Eine
Gate-Elektrode 36 mit einem Schottky-Übergang ist in der Gate-Ausnehmung 35g ausgebildet.
Ein Oberflächenschutzfilm 37 ist
an der Seitenfläche
der Gate-Ausnehmung 35g ausgebildet, während auf dem Boden der Gate-Ausnehmung 35g kein
Oberflächenschutzfilm
platziert ist.
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Eine
Feldplattenelektrode 38 ist auf dem Oberflächenschutzfilm 37 ausgebildet,
der aus einem isolierenden Material auf der Feldplattenausnehmung 35f hergestellt
ist. Ein oberer Abschnitt 36a der Gate-Elektrode 36 ist
größer gemacht
als ein unterer Abschnitt der Gate-Elektrode 36, um so
die Gate-Ausnehmung 35g abzudecken. Ein oberer Abschnitt 38a der
Feldplattenelektrode 38 ist auch größer gemacht als ein unterer
Abschnitt der Feldplattenelektrode 38, um so die Feldplattenausnehmung 35f abzudecken.
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Der
Ausdruck "die Ausnehmung
abdecken", wie hierin
verwendet, bedeutet, in dem Fall der Gate-Ausnehmung, Herstellen
des Durchmessers Dog eines Abschnitts, der über die Ausnehmung der Gate-Elektrode 36 hinaus
herausragt, größer als
der innere Durchmesser Di, gezeigt in 6, der Gate-Ausnehmung
mit dem ausgebildeten Oberflächenschutzfilm.
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Gleichermaßen bedeutet
dieser Ausdruck in dem Fall der Feldplattenausnehmung, Herstellen
des Durchmessers Dof eines Abschnitts, der über die Feldplattenausnehmung 35f der
Feldplattenelektrode 38 herausragt, größer als der innere Durchmesser Di
der Feldplattenausnehmung 35f mit dem ausgebildeten Oberflächenschutzfilm.
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Die
Tiefe der Gate-Ausnehmung 35g ist im wesentlichen gleich
der der Feldplattenausnehmung 35f in dieser Ausführungsform.
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In
dieser dritten Ausführungsform
kann jedoch die Tiefe der Feldplattenausnehmung 35f kleiner
als die der Gate-Ausnehmung 35g sein, wie in der zweiten
Ausführungsform
(4) gezeigt.
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In
der dritten Ausführungsform
kann eine Beziehung zwischen der Gate-Elektrode und der Gate-Ausnehmung
oder eine Bezie hung zwischen der Feldplattenelektrode und der Feldplattenausnehmung
in einem derartigen Aufbau sein, wie in 6 gezeigt.
D.h. die Durchmesser der Elektroden können kleiner als die inneren
Durchmesser der Ausnehmungen mit den ausgebildeten Oberflächenschutzfilmen
sein.
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Obere
Teile sowohl der Gate-Elektrode 36 als auch der Feldplattenelektrode 38 sind
so groß gemacht,
um ihre jeweiligen Ausnehmungen in der dritten Ausführungsform
abzudecken. Es kann jedoch nur eine der Gate-Elektrode 36 und
der Feldplattenelektrode 38 so groß gemacht werden, um die Ausnehmung
abzudecken.
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Herstellen
des oberen Teils der Elektrode so groß, um die Ausnehmung abzudecken,
kann die Widerstände
der Gate-Elektrode und der Feldplattenelektrode verringern, und
hat einen Vorteil einer Unterstützung
der Herstellung einer Halbleitereinrichtung.
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Die
Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen begrenzt, und
kann mit verschiedenen Modifikationen an den Ausführungsformen
innerhalb des Bereichs der technischen Idee der Erfindung implementiert
werden.