DE102010036501B4 - Halbleitervorrichtung mit einer potenzialfreien Halbleiterzone und integrierte Schaltung - Google Patents

Halbleitervorrichtung mit einer potenzialfreien Halbleiterzone und integrierte Schaltung Download PDF

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Abstract

Halbleitervorrichtung (100, 360, 400, 460, 490, 580, 610, 640, 670, 700, 760, 790), umfassend: einen ersten Graben (101) und einen zweiten Graben (102), die sich von einer Oberfläche (104) aus in einen Halbleiterkörper (103) erstrecken; ein Bodygebiet (109) von einem ersten Leitfähigkeitstyp, das an eine erste Seitenwand (110) des ersten Grabens (101) und an eine erste Seitenwand (111) des zweiten Grabens (102) angrenzt, wobei das Bodygebiet (109) einen Kanalbereich (116) aufweist, der an eine Sourcestruktur (112) angrenzt und in seiner Leitfähigkeit über eine Gatestruktur (107) steuerbar ist, wobei der Kanalbereich (116) an der ersten Seitenwand (111) des zweiten Grabens (102) ausgebildet ist, jedoch nicht an der ersten Seitenwand (110) des ersten Grabens (101); und eine elektrisch potenzialfreie Halbleiterzone (120) vom ersten Leitfähigkeitstyp, die an den ersten Graben (101) angrenzt und eine Unterseite aufweist, die tiefer innerhalb des Halbleiterkörpers (103) ausgebildet ist als die Unterseite des Bodygebiets (109), wobei: eine Elektrodenstruktur (106) im ersten Graben (101) elektrisch potenzialfrei oder mit der Sourcestruktur (112) elektrisch verbunden ist oder der erste Graben (431) mit einem dielektrischen Material (452) gefüllt ist, und eine Unterseite der elektrisch potenzialfreien Halbleiterzone (120) tiefer innerhalb des Halbleiterkörpers (103) ausgebildet ist als die Unterseite des ersten Grabens (101).

Description

  • In Halbleitervorrichtungen wie IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) sind Anforderungen wie eine geringe Einschaltspannung, ein geringer Kurzschlussstrom, ein geringer Einfluss von Änderungen in einer Kollektor-Emitter-Spannung auf ein Gate während Schaltbedingungen, ein geringer Einfluss von Änderungen einer internen Ladungsträgerverteilung auf das Gate, insbesondere während dem Einschalten und dem Kurzschlussbetrieb, sowie eine hohe Sperrfestigkeit und Zuverlässigkeit zu erfüllen. Ein Kompromiss zwischen diesen Anforderungen ist üblich.
  • US 6 180 966 B1 beschreibt eine Graben-Halbleitervorrichtung mit Strommesszelle. Diese ist so aufgebaut, dass die Kristallausrichtung an Seitenwänden der Gräben, die einen Kanal von Grabengates in einer Hauptzelle ausbilden, gleich oder nahezu gleich ist wie die Kristallausrichtung an Grabenseitenwänden von Gräben, die einen Kanal eines Grabengates einer Strommesszelle ausbilden.
  • DE 10 2005 004 354 A1 betrifft ein mittels Feldeffekt steuerbares Halbleiterbauelement mit verbessertem Überspannungsschutz, das einen zwischen einem Vorderseitenkontakt und einem Rückseitenkontakt angeordneten Halbleiterkörper mit einer vorderseitigen und einer rückseitigen Oberfläche aufweist, wobei der Halbleiterkörper ein Driftgebiet vom ersten Leitungstyp, wenigstens ein Basisgebiet vom zweiten Leitungstyp, wenigstens ein Emittergebiet vom ersten Leitungstyp und wenigstens ein nicht angeschlossenes Floatinggebiet vom zweiten Leitungstyp umfasst und wobei in der vorderseitigen Oberfläche eine Grabenstruktur mit einer Mehrzahl von Gräben ausgebildet ist, wobei zwischen benachbarten Gräben Intrazellgebiete und Interzellengebiete in alternierender Folge ausgebildet sind, wobei ein Intrazellengebiet wenigstens eines der Emittergebiete vom ersten Leitungstyp, wenigstens eines der Basisgebiete vom zweiten Leitungstyp und wenigstens Teile des Driftgebiets umfasst und wobei ein Interzellengebiet wenigstens eines der nicht angeschlossenen, floatenden Floatinggebiete vom zweiten Leitungstyp und wenigstens Teile des Driftgebiets umfasst, und wobei in die Gräben Steuerelektroden isoliert gegen die Basisgebiete eingebettet sind, wobei durch die Steuerelektroden Stromflüsse zwischen den Emittergebieten und dem Driftgebiet steuerbar sind. Die Floatinggebiete weisen jeweils eine Eindringtiefe in das Driftgebiet auf, die wenigstens der Eindringtiefe der Basisgebiete und höchstens der Eindringtief der Gräben entspricht.
  • DE 10 2006 024 504 A1 betrifft ein Leistungshalbleiterbauelement mit vertikaler Gatezone und Verfahren zur Herstellung desselben. Dazu weist das Leistungshalbleiterbauelement eine Grabenstruktur eines Halbleiterkörpers auf, in der die vertikale Gatezone angeordnet ist. Die Wände der Grabenstruktur sind von einem Gateoxid bedeckt, und wobei zwischen zwei Gatezonen eine Bodyzone eines ersten Leitungstyps angeordnet ist. An diese Bodyzone schließt sich vertikal eine Driftzone eines zum ersten Leitungstyp komplementären Leitungstyps an, wobei benachbart zu den Gatezonen Abschirmzonen des ersten Leitungstyps angeordnet sind, die sich tiefer als die Grabenstruktur der Gatezonen in den Halbleiterkörper hineinerstrecken. Die Abschirmzonen weisen einen pn-Übergang zu den Driftzonen unterhalb der Grabenstruktur auf. Im Raumladungsgebiet dieses pn-Übergangs, beabstandet vom Grabenboden der Grabenstruktur, ist eine vergrabene Dotierstoffzone gleichen Ladungstyps wie die Driftzone angeordnet, wobei diese Dotierstoffzone eine höhere Störstellenkonzentration als die Driftzone selbst aufweist.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, die einen geringen Einfluss von Änderungen einer internen Ladungsträgerverteilung auf das Gate, eine hohe Sperrfestigkeit sowie eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und die integrierte Schaltung nach Anspruch 18. Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen näher erläutert. Die gezeigten bzw. beschriebenen Elemente der verschiedenen Ausführungsformen können beliebig miteinander kombiniert werden, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen.
  • 1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs mit einer elektrisch potenzialfreien Halbleiterzone, die an einen Graben angrenzt.
  • 2 entspricht einem Bereich der Querschnittsansicht des in 1 gezeigten IGBTs.
  • 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Bereich eines IGBT-Zellenfeldes, das eine elektrisch potenzialfreie Halbleiterzone aufweist.
  • 4 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs, der eine Gateelektrodenstruktur innerhalb eines Grabens und einen an einer Seitenwand des Grabens ausgebildeten Kanalbereich aufweist.
  • 5 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs, der eine elektrisch potenzialfreie Halbleiterzone aufweist, die an einen Graben angrenzt, wobei eine Unterseite des Grabens tiefer innerhalb eines Halbleiterkörpers positioniert ist als die Unterseite der elektrisch potenzialfreien Halbleiterzone.
  • 6 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs, der eine elektrisch potenzialfreie Halbleiterzone aufweist, die an eine Unterseite eines Grabens angrenzt.
  • 7 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs, der eine elektrisch potenzialfreie Halbleiterzone aufweist, die an gegenüberliegende Seitenwände eines Grabens angrenzt.
  • 8 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs, der eine elektrisch potenzialfreie Halbleiterzone aufweist, die an einen mit dielektrischem Material gefüllten Graben angrenzt.
  • 9 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs, der eine elektrisch potenzialfreie Halbleiterzone aufweist, die an einen mit dielektrischem Material gefüllten Graben angrenzt, wobei eine Breite des mit dielektrischem Material gefüllten Grabens kleiner ist als die Breite des eine Gateelektrodenstruktur enthaltenden Grabens.
  • 10 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs umfassend eine elektrisch potenzialfreie Halbleiterzone, die an einen Graben angrenzt, sowie eine erste Anordnung einer Elektrodenstruktur innerhalb des Grabens.
  • 11 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs umfassend eine elektrisch potenzialfreie Halbleiterzone, die an einen Graben angrenzt, sowie eine zweite Anordnung einer Elektrodenstruktur innerhalb des Grabens.
  • 12 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs umfassend eine elektrisch potenzialfreie Halbleiterzone, die an einen Graben angrenzt, sowie eine dritte Anordnung einer Elektrodenstruktur innerhalb des Grabens.
  • 13 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs umfassend eine elektrisch potenzialfreie Halbleiterzone, die an einen Graben angrenzt, sowie eine vierte Anordnung einer Elektrodenstruktur innerhalb des Grabens.
  • 14 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs umfassend eine elektrisch potenzialfreie Halbleiterzone, die an einen Graben angrenzt, sowie eine erste Anordnung einer Halbleiterzone, die an die elektrisch potenzialfreie Halbleiterzone angrenzt.
  • 15 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs umfassend eine elektrisch potenzialfreie Halbleiterzone, die an einen Graben angrenzt, sowie eine zweite Anordnung einer Halbleiterzone, die an die elektrisch potenzialfreie Halbleiterzone angrenzt.
  • 16 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs umfassend eine erste Anordnung einer elektrisch potenzialfreien Halbleiterzone, die an einen Graben in einem unteren Bereich des Grabens angrenzt.
  • 17 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs umfassend eine zweite Anordnung einer elektrisch potenzialfreien Halbleiterzone, die an einen Graben in einem unteren Bereich des Grabens angrenzt.
  • 18 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs umfassend eine elektrisch potenzialfreie Halbleiterzone, die an eine Unterseite eines mit dielektrischem Material gefüllten Grabens angrenzt.
  • 19 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs umfassend eine elektrisch potenzialfreie Halbleiterzone, die an einen Graben angrenzt, sowie eine erste Anordnung einer unterteilten Elektrodenstruktur.
  • 20 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs umfassend eine elektrisch potenzialfreie Halbleiterzone, die an einen Graben angrenzt, sowie eine zweite Anordnung einer unterteilten Elektrodenstruktur.
  • 1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung mit einem IGBT 100 gemäß einer Ausführungsform. Der IGBT 100 umfasst einen ersten Graben 101 und einen zweiten Graben 102, die sich von einer Oberfläche 104 eines Halbleiterkörpers 103 in den Halbleiterkörper 103 erstrecken. Innerhalb des ersten Grabens 101 sind eine Isolationsstruktur 105 und eine Elektrodenstruktur 106 ausgebildet. Innerhalb des zweiten Grabens 102 sind eine Gateelektrodenstruktur 107 und eine Gatedielektrikumsstruktur 108 ausgebildet.
  • Ein Bodygebiet 109 vom p-Typ grenzt an eine erste Seitenwand 110 des ersten Grabens 101 und an eine erste Seitenwand 111 des zweiten Grabens 102 an. Eine Sourcestruktur 112 vom n-Typ grenzt an die erste Seitenwand 111 und an eine zweite Seitenwand 113 des zweiten Grabens 102 an. Die Sourcestruktur 112 ist elektrisch mit einem Emitterkontakt 114 gekoppelt und der Emitterkontakt 114 ist weiter elektrisch über ein p-Typ Kontaktgebiet 115 mit dem Bodygebiet 109 und mit der Elektrodenstruktur 106 innerhalb des ersten Grabens 101 gekoppelt. Ein Kanalbereich 116, der in seiner Leitfähigkeit über die Gateelektrodenstruktur 107 gesteuert wird, ist an der ersten Seitenwand 111 und an der zweiten Seitenwand 113 des zweiten Grabens 102 ausgebildet. Der Kanalbereich 116 ist Teil des Bodygebiets 109 und grenzt an einem oberen Ende an die Sourcestruktur 115 und an einem unteren Ende an eine n-Typ Basiszone an. Ein p-Typ Kollektorgebiet 118, das an eine Unterseite der Basiszone 117 angrenzt, ist elektrisch mit einem Kollektorkontakt 119 gekoppelt.
  • Eine elektrisch potenzialfreie Halbleiterzone 120 vom p-Typ grenzt an eine zweite Seitenwand 121 des ersten Grabens 101 an. In der in 1 dargestellten Ausführungsform ist ein Abstand d1 von der Oberfläche 104 bis zur einer Unterseite der elektrisch potenzialfreien Halbleiterzone 120 größer als der Abstand d2 von der Oberfläche 104 zu einer Unterseite des ersten Grabens 101. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann der Abstand d1 gleich groß oder kleiner sein als der Abstand d2.
  • Die elektrisch potenzialfreie Halbleiterzone 120 wirkt dem Auftreten hoher Spitzenwerte eines elektrischen Feldes an einer unteren Kante der ersten und zweiten Gräben 101, 102 in einem Rückwärts- bzw. Sperr- oder Kurzschlussbetrieb entgegen. Die elektrisch potenzialfreie Halbleiterzone 120 verbessert zudem das Fluten des Halbleiterkörpers 103 mit Löchern in einem Bereich des Bodygebiets 109 und der Basiszone 117 unterhalb des Bodygebiets 109. Diese Löcher können entlang des ersten Grabens zwischen dem Emitterkontakt 114 und dem Kollektorkontakt 119 fließen. In der in 1 gezeigten Ausführungsform können die Isolationsstruktur 105 und die Gatedielektrikumsstruktur 108 eine selbe Dicke aufweisen und/oder aus einem selben Material sein, z. B. können diese mit denselben Prozessen hergestellt sein. Die Elektrodenstruktur 106 innerhalb des ersten Grabens 101 ist elektrisch mit dem Emitterkontakt 114 gekoppelt. Somit führt ein von Löchern hervorgerufener elektrischer Strom entlang des ersten Grabens 101 zu einer geringeren Rückkopplung auf die die Leitfähigkeit innerhalb des Kanalbereichs 116 steuernde Gateelektrodenstruktur 107 als in einer Anordnung, bei der die Gateelektrodenstruktur 107 nicht nur im zweiten Graben 102, sondern ebenso im ersten Graben 101 vorliegt. Im zuletzt genannten Fall würde der Löcherstrom eine Rückkopplung auf die Gateelektrodenstruktur 106 im ersten Graben verursachen.
  • In der in 1 gezeigten Ausführungsform wird eine geringe Rückkopplung eines Löcherstroms auf die Gateelektrodenstruktur 107, welche die Leitfähigkeit eines Kanalbereichs 116 steuert, durch Weglassen der Sourcestruktur an der ersten Seitenwand 110 des ersten Grabens 101 erzielt sowie durch elektrisches Koppeln der Elektrodenstruktur 106 im Graben 101 mit dem Emitterkontakt 114.
  • Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die Senkung der Rückkopplung des Löcherstroms auf die Gateelektrodenstruktur 107 durch alternative Maßnamen mit gleicher oder vergleichbarer Wirkung erzielt werden, etwa durch Erhöhen einer Dicke der Isolationsstruktur 105 innerhalb des ersten Grabens 101, d. h. durch Reduzieren einer kapazitiven Kopplung zwischen dem Bodygebiet 109 und dem Basisgebiet 117 auf der einen Seite sowie der Elektrodenstruktur 106 im ersten Graben 101 auf der anderen Seite, durch elektrisches Koppeln der Elektrodenstruktur 106 innerhalb des ersten Grabens 101 mit einem von der Gateelektrodenstruktur 107 im zweiten Graben 102 verschiedenen Gebiet, d. h. durch elektrisches Entkoppeln der Elektrodenstruktur 106 im ersten Graben 101 von der Gateelektrodenstruktur 107 im zweiten Graben 102.
  • In der in 1 gezeigten Ausführungsform sind das Bodygebiet 109, das Kollektorgebiet 118 und die elektrisch potenzialfreie Halbleiterzone 120 vom p-Typ, wohingegen die Sourcestruktur 112 und das Basisgebiet 117 vom n-Typ sind. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann der Dotierstofftyp dieser Gebiete, d. h. p-Typ oder n-Typ, auch umgekehrt sein.
  • Der Halbleiterkörper 103 kann etwa aus einem Halbleitermaterial wie Si, SiGe, SiC oder einer Kombination hieraus gebildet sein. Der Halbleiterkörper 103 kann ein Halbleitersubstrat sowie eine oder eine Mehrzahl epitaktischer Schichten aufweisen. Beispielsweise kann die Basiszone 117 eine epitaktische Schicht sein, die auf dem Kollektorgebiet 118 ausgebildet ist, wobei das Kollektorgebiet 118 das Halbleitersubstrat ausbilden oder Teil desselben sein kann. Eine Dicke der Basiszone kann geeignet gewählt sein, um die Anforderungen an eine gewünschte Bauelementspannungsklasse zu erfüllen.
  • Der Emitterkontakt 114 auf der Oberfläche 104 des IGBTs 100, z. B. auf einer Vorderseite des IGBTs 100, kann beispielsweise aus einem Metall wie Al, Cu, Ag, Pd oder einer Kombination hieraus ausgebildet sein. Ebenso können die Kollektorkontakte aus einem Metall wie Al, Cu, Ag, Pd oder einer Kombination hieraus gebildet sein.
  • Dotierte Halbleitergebiete wie das Bodygebiet 109, die Sourcezone 112 und die elektrisch potenzialfreie Halbleiterzone 120 können beispielsweise durch Implantation von Dotierstoffen in den Halbleiterkörper 103 und Ausheilung oder auch durch Diffusion von Dotierstoffen in den Halbleiterkörper 103 hergestellt sein.
  • Der hierhin verwendete Ausdruck elektrisch potenzialfrei, d. h. elektrisch floatend, bezeichnet ein Halbleitergebiet, das von seiner Umgebung elektrisch entkoppelt ist, z. B. über eine dielektrische Isolation oder über eine Junction-Isolation wie pn-Übergänge.
  • In der in der schematischen Querschnittsansicht von 1 gezeigten Ausführungsform ist der erste Graben 101 neben sich gegenüberliegenden Seiten des zweiten Grabens 102 angeordnet, wobei einer der ersten Gräben 101 gegenüber der ersten Seitenwand 111 des zweiten Grabens 102 positioniert ist und ein anderer der ersten Gräben 101 gegenüber der zweiten Seitenwand 113 des zweiten Grabens 103 angeordnet ist. Der IGBT 100 kann eine oder eine Mehrzahl von aktiven Zellen umfassen, wobei jede aktive Zelle die ersten und zweiten Gräben 101, 102 beispielsweise in Form von Streifen aufweisen kann. Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Zellen quadratisch, rechteckförmig oder kreisförmig sein mit Gräben in Form eines Gitters oder Rings.
  • Bei der in der schematischen Querschnittsansicht von 1 dargestellten Ausführungsform erstrecken sich der erste Graben 101 und der zweite Graben 102 bis in eine selbe Tiefe des Halbleiterkörpers 103. Gemäß weiteren Ausführungsformen können diese Gräben verschieden tief sein. Der IGBT 100 kann weitere Isolationsstrukturen wie etwa Gebiete 130a, 130b aufweisen.
  • 2 zeigt einen Bereich der Querschnittsansicht des IGBTs 100 von 1. Insbesondere sind in der 2 und nachfolgenden Figuren redundante Bauelementbereiche wie etwa einer von zwei symmetrischen Bereichen einer IGBT-Zelle nicht dargestellt.
  • 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Bereich eines IGBT-Zellenfeldes, das gemäß einer Ausführungsform quadratisch geformte Zellen aufweist. Eine Querschnittsansicht entlang einer Schnittlinie AA' kann der schematischen Querschnittsansicht entsprechen, die in 1 gezeigt ist. Der IGBT 200 enthält einen zweiten Graben 202 in Gitterform mit einer Gateelektrodenstruktur 207 und einer Gatedielektrikumsstruktur 208. Ein Bodygebiet 209 in Form einer quadratischen Schleife grenzt an eine erste Seitenwand 211 des zweiten Grabens 202. Ein erster Graben 201 in Form einer quadratischen Schleife umfasst eine Elektrodenstruktur 206 und eine Isolationsstruktur 205 und grenzt an das Bodygebiet 209 an. Eine Grenzfläche zwischen dem ersten Graben 201 und dem Bodygebiet 209, etwa die in der Querschnittsansicht von 1 gezeigte erste Seitenwand 110, ist in der 3 aufgrund der Bedeckung durch einen Emitterkontakt 214, der mit der Elektrodenstruktur 206, dem Bodygebiet 209 und einer Sourcezone elektrisch gekoppelt ist, nicht sichtbar. Eine Sourcezone, die der in der Querschnittsansicht von 1 gezeigten Sourcezone 112 entspricht, ist in der Draufsicht von 3 nicht dargestellt. Stattdessen ist das Bodygebiet 209 dargestellt. Eine elektrisch potenzialfreie und quadratisch geformte Halbleiterzone 220 grenzt an den ersten Graben 202 an. In dem in 3 ge-zeigten Bereich des IGBTs 200 sind vier IGBT-Zellen dargestellt. Der IGBT 200 kann mehr Zellen aufweisen als in 3 dargestellt sind.
  • In den verschiedenen Ausführungsformen, die oben und weiter unten dargestellt sind, können ähnliche Elemente mit ähnlichen Bezugskennzeichen gekennzeichnet sein. Beispielsweise wird ein Element wie der erste Graben 101 in 1 in den unten beschriebenen Ausführungsformen mit den Bezugskennzeichen 301, 331, 361, 401, 431, 461, 491, 521, 551, 581, 611, 641, 671, 701, 731, 761, 791 gekennzeichnet. Im Hinblick auf die in den 4 bis 20 gezeigten Elemente wird ebenso Bezug auf ähnliche Elemente genommen, die oben im Zusammenhang mit der Ausführungsform der 1 beschrieben sind. Abgesehen von dem dem Verständnis der Erfindung dienenden Beispiel in 5 werden im Folgenden Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
  • 4 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs 300. Ähnlich wie der in 1 gezeigte IGBT 100 weist der IGBT 300 einen Halbleiterkörper 303, eine Isolationsstruktur 305 und eine Elektrodenstruktur 306 innerhalb erster Gräben 301 auf, sowie ein p-Typ Bodygebiet 309, eine n-Typ Sourcezone 312, ein p-Typ Kontaktgebiet 315, einen Emitterkontakt 314, eine elektrisch potenzialfreie p-Typ Halbleiterzone 320, eine n-Typ Basiszone 317, ein p-Typ Kollektorgebiet 318 sowie einen Kollektorkontakt 319. Der IGBT 300 umfasst zwei Gräben 302, die nebeneinander angeordnet sind, wobei jeder der Gräben eine Gatedielektrikumsstruktur 308 und eine Gateelektrodenstruktur 307 aufweist. Zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden 313 der beiden Gräben 302 ist ein Bodygebiet 319 weggelassen. Somit wird ein Kanalbereich 316 lediglich an einer der beiden gegenüberliegenden Seitenwände 313 in Bezug auf jeden der beiden Gräben 302 ausgebildet, insbesondere an der Seitenwand 311 jedes der beiden Gräben 302, die an das Bodygebiet 309 angrenzt. Die in 4 gezeigte Ausführungsform bietet den Vorteil eines geringen Einschaltwiderstands. Ebenso stellt die in 4 beschriebene Ausführungsform eine verbesserte Leitfähigkeit der Gateelektrodenstruktur 307 innerhalb der zweiten Gräben 302 bereit, z. B. Leitfähigkeit von Polysilizium, insbesondere im Falle einer Gateelektrodenstruktur 307 aus Polysilizium, das nicht in-situ dotiert wurde. Beim Vergrößern des Abstandes zwischen den beiden zweiten Gräben 302 lässt sich eine erhöhte Rückkopplung auf die Gateelektrodenstruktur 307 erzielen.
  • 5 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs 330. Ähnlich wie der in 1 gezeigte IGBT 100 weist der IGBT 330 einen Halbleiterkörper 333, eine Isolationsstruktur 335 und eine Elektrodenstruktur 336 innerhalb eines ersten Grabens 331 auf sowie eine Gatedielektrikumsstruktur 338 und eine Gateelektrodenstruktur 337 innerhalb eines zweiten Grabens 332, ein p-Typ Bodygebiet 339 einschließlich eines Kanalbereichs 346, eine n-Typ Sourcezone 342, ein p-Typ Kontaktgebiet 345, einen Emitterkontakt 344, eine n-Typ Basiszone 347, ein p-Typ Kollektorgebiet 348 und einen Kollektorkontakt 349.
  • Der IGBT 330 weist eine elektrisch potenzialfreie p-Typ Halbleiterzone 350 auf, deren Unterseite in einer Tiefe d1 in Bezug auf eine Oberfläche 334 des Halbleiterkörpers 333 liegt, wobei die Tiefe d1 kleiner ist als die Tiefe d2 an der Unterseite des ersten Grabens 331.
  • 6 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs 360. Ähnlich wie der in 1 gezeigte IGBT 100 umfasst der IGBT 360 einen Halbleiterkörper 363, eine Isolationsstruktur 365 und eine Elektrodenstruktur 366 innerhalb eines ersten Grabens 361, eine Gatedielektrikumsstruktur 368 und eine Gateelektrodenstruktur 367 innerhalb eines zweiten Grabens 362, ein p-Typ Bodygebiet 369 einschließlich eines Kanalbereichs 376, eine n-Typ Sourcezone 372, ein p-Typ Kontaktgebiet 375, einen Emitterkontakt 374, eine n-Typ Basiszone 377, ein p-Typ Kollektorgebiet 378 und einen Kollektorkontakt 379.
  • Der IGBT 360 weist eine elektrisch potenzialfreie p-Typ Halbleiterzone 380 auf, die an eine Unterseite des ersten Grabens 361 angrenzt. Die in 6 gezeigte Ausführungsform eignet sich dazu, dem Auftreten hoher Spitzenwerte eines elektrischen Feldes an einer unteren Kante der ersten und zweiten Gräben 361, 362 im Rückwärts- oder Kurzschlussbetrieb entgegenzuwirken.
  • 7 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs 400. Ähnlich wie der in 1 gezeigte IGBT 100 umfasst der IGBT 400 einen Halbleiterkörper 403, eine Isolationsstruktur 405 und eine Elektrodenstruktur 406 innerhalb eines ersten Grabens 401, eine Gatedielektrikumsstruktur 408 und eine Gateelektrodenstruktur 407 innerhalb eines zweiten Grabens 402, ein p-Typ Bodygebiet 409 einschließlich eines Kanalbereichs 416, eine n-Typ Sourcezone 412, ein p-Typ Kontaktgebiet 415, einen Emitterkontakt 414, eine n-Typ Basiszone 417, ein p-Typ Kollektorgebiet 418 und einen Kollektorkontakt 419. Der IGBT 400 weist eine elektrisch potenzialfreie p-Typ Halbleiterzone 420 auf, die an eine Unterseite und an gegenüberliegende Seitenwände, d. h. eine erste Seitenwand 410 und eine zweite Seitenwand 421, des ersten Grabens 401 angrenzt. Insbesondere grenzt die elektrisch potenzialfreie p-Typ Halbleiterschicht 420 an die zweite Seitenwand 421 an und umgreift einen unteren Bereich des ersten Grabens 401, so dass diese an die Unterseite und an einen unteren Bereich der ersten Seitenwand 410 des ersten Grabens 401 angrenzt. Die in 7 gezeigte Ausführungsform eignet sich dazu, dem Auftreten hoher Spitzenwerte des elektrischen Feldes an einer unteren Kante der ersten und zweiten Gräben 401, 402 im Rückwärts- oder Kurzschlussbetrieb entgegenzuwirken.
  • 8 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs 430. Ähnlich wie der in 1 gezeigte IGBT 100 umfasst der IGBT 430 einen Halbleiterkörper 433, eine Gatedielektrikumsstruktur 438 und eine Gateelektrodenstruktur 437 innerhalb eines zweiten Grabens 432, ein p-Typ Bodygebiet 439 einschließlich eines Kanalbereichs 446, eine n-Typ Sourcezone 442, ein p-Typ Kontaktgebiet 445, einen Emitterkontakt 444, eine n-Typ Basiszone 447, ein p-Typ Kollektorgebiet 448 und einen Kollektorkontakt 449.
  • Der IGBT 430 weist einen ersten Graben 431 auf, der mit einem isolierenden Material 452 wie etwa SiO2 gefüllt ist. Somit wird auf eine dünne dielektrische Schicht innerhalb des ersten Grabens 431 verzichtet, deren Zuverlässigkeit anders als die eines Gatedielektrikums nur schwer überprüft werden kann.
  • 9 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs 460. Ähnlich wie der in 1 gezeigte IGBT 100 umfasst der IGBT 460 einen Halbleiterkörper 463, eine Gatedielektrikumsstruktur 468 und eine Gateelektrodenstruktur 467 innerhalb eines zweiten Grabens 462, ein p-Typ Bodygebiet 469 einschließlich eines Kanalbereichs 476, eine n-Typ Sourcezone 472, ein p-Typ Kontaktgebiet 475, einen Emitterkontakt 474, eine n-Typ Basiszone 477, ein p-Typ Kollektorgebiet 478 und einen Kollektorkontakt 479.
  • Der IGBT 460 weist einen ersten Graben 461 auf, der mit einem isolierenden Material 482 wie etwa SiO2 gefüllt ist. Zudem ist eine Breite w1 des ersten Grabens 461 kleiner als die Breite w2 des zweiten Grabens 462. Das Füllen des Grabens 461 mit isolierendem Material 482 und eine von dem ersten Graben 461 und dessen Füllung ausgehende Verspannung kann gegenüber einem Graben mit größerer Breite vorteilhaft sein.
  • 10 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs 490. Ähnlich wie der in 1 gezeigte IGBT 100 umfasst der IGBT 490 einen Halbleiterkörper 493, eine Isolationsstruktur 495 und eine Elektrodenstruktur 496 innerhalb eines ersten Grabens 491, eine Gatedielektrikumsstruktur 498 und eine Gateelektrodenstruktur 497 innerhalb eines zweiten Grabens 492, ein p-Typ Bodygebiet 499 einschließlich eines Kanalbereichs 506, eine n-Typ Sourcezone 502, ein p-Typ Kontaktgebiet 505, einen Emitterkontakt 504, eine n-Typ Basiszone 507, ein p-Typ Kollektorgebiet 508 und einen Kollektorkontakt 509.
  • Die Isolationsstruktur 495 innerhalb des ersten Grabens 491 des IGBTs 490 weist eine Dicke t1 auf, die größer ist als die Dicke t2 der Gatedielektrikumsstruktur 498. Die erhöhte Dicke der Isolationsstruktur 495 innerhalb des ersten Grabens 491 ermöglicht den Vorteil eines vergrößerten Sicherheitsfensters im Hinblick auf eine Durchbruchsspannung dieser Isolationsstruktur während Betriebsbedingungen.
  • 11 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs 520. Ähnlich wie der in 1 gezeigte IGBT 100 umfasst der IGBT 520 einen Halbleiterkörper 523, eine Isolationsstruktur 525 und eine Elektrodenstruktur 526 innerhalb eines ersten Grabens 521, eine Gatedielektrikumsstruktur 528 und eine Gateelektrodenstruktur 527 innerhalb eines zweiten Grabens 522, ein p-Typ Bodygebiet 529 einschließlich eines Kanalbereichs 536, eine n-Typ Sourcezone 532, ein p-Typ Kontaktgebiet 535, einen Emitterkontakt 534, eine elektrisch potenzialfreie Halbleiterzone 540, eine n-Typ Basiszone 537, ein p-Typ Kollektorgebiet 538 und einen Kollektorkontakt 539.
  • Die Isolationsstruktur 525 innerhalb des ersten Grabens 521 des IGBTs 520 weist eine Dicke t1 auf, die größer ist als die Dicke t2 der Gatedielektrikumsstruktur 528. Die erhöhte Dicke der Isolationsstruktur 525 innerhalb des ersten Grabens 521 ermöglicht ein erhöhtes Sicherheitsfenster im Hinblick auf eine Durchbruchsspannung dieser Isolationsstruktur während Betriebsbedingungen. Zudem kann die Elektrodenstruktur 526 innerhalb des ersten Grabens 521 elektrisch potenzialfrei sein wie in 11 gezeigt ist. Die Elektrodenstruktur 526 innerhalb des ersten Grabens 521 kann ebenso mit dem Emitterkontakt 534 oder der Gateelektrodenstruktur 527 innerhalb des zweiten Grabens 522 elektrisch gekoppelt sein.
  • 12 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs 550. Ähnlich wie der in 11 gezeigte IGBT 520 umfasst der IGBT 550 einen Halbleiterkörper 553, eine Isolationsstruktur 555 und eine Elektrodenstruktur 556 innerhalb eines ersten Grabens 551, eine Gatedielektrikums-struktur 558 und eine Gateelektrodenstruktur 557 innerhalb eines zweiten Grabens 552, wobei eine Dicke t1 der Isolationsstruktur 555 größer ist als die Dicke t2 der Gatedielektrikumsstruktur 558, ein p-Typ Bodygebiet 559 einschließlich eines Kanalbereichs 566, eine n-Typ Sourcezone 562, ein p-Typ Kontaktgebiet 565, einen Emitterkontakt 564, eine elektrisch potenzialfreie Halbleiterzone 570, eine n-Typ Basiszone 567, ein p-Typ Kollektorgebiet 568 und einen Kollektorkontakt 569.
  • Die Elektrodenstruktur 556 erstreckt sich über die Oberfläche 524 des Halbleiterkörpers 554 zur Elektrode.
  • 13 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs 580. Ähnlich wie der in 11 gezeigte IGBT 520 umfasst der IGBT 580 einen Halbleiterkörper 583, eine Isolationsstruktur 585 und eine Elektrodenstruktur 586 innerhalb eines ersten Grabens 581, eine Gatedielektrikumsstruktur 588 und eine Gateelektrodenstruktur 587 innerhalb eines zweiten Grabens 582, wobei eine Dicke t1 der Isolationsstruktur 585 größer ist als die Dicke t2 der Gatedielektrikumsstruktur 588, ein p-Typ Bodygebiet 589 einschließlich eines Kanalbereichs 596, eine n-Typ Sourcezone 592, ein p-Typ Kontaktgebiet 595, einen Emitterkontakt 594, eine elektrisch potenzialfreie Halbleiterzone 600, eine n-Typ Basiszone 597, ein p-Typ Kollektorgebiet 598 sowie einen Kollektorkontakt 599.
  • Die Elektrodenstruktur 586 ist elektrisch mit der potenzialfreien Halbleiterzone 600 über eine leitende Brücke 603, z. B. eine Metallbrücke oder eine dotierte Halbleiterbrücke, an der Oberfläche 584 des Halbleiterkörpers 583 gekoppelt. Somit ist die Elektrodenstruktur 586 wie auch die Halbleiterzone 600 elektrisch potenzialfrei. Die leitende Brücke 603 kann verschiedenartig ausgebildet werden, z. B. unter Verwendung von Metallschichten und Kontaktstöpseln. Dies trifft ebenso auf die in 12 gezeigte Ausführungsform zu.
  • 14 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs 610. Ähnlich wie der in 12 gezeigte IGBT 550 umfasst der IGBT 610 einen Halbleiterkörper 613, eine Isolationsstruktur 615 und eine Elektrodenstruktur 616 innerhalb eines ersten Grabens 611, eine Gatedielektrikumsstruktur 618 und eine Gateelektrodenstruktur 617 innerhalb eines zweiten Grabens 612, wobei eine Dicke t1 der Isolationsstruktur 611 größer ist als die Dicke t2 der Gatedielektrikumsstruktur 618, ein p-Typ Bodygebiet 619 einschließlich eines Kanalbereichs 626, eine n-Typ Sourcezone 622, ein p-Typ Kontaktgebiet 625, einen Emitterkontakt 624, eine elektrisch pontenzialfreie Halbleiterzone 630, eine n-Typ Basiszone 627, ein p-Typ Kollektorgebiet 628 und einen Kollektorkontakt 629.
  • Zusätzlich zu dem in 12 gezeigten IGBT 550 umfasst der IGBT 610 eine n-Typ Halbleiterzone 634, die an eine Unterseite des ersten Grabens 611 angrenzt. Eine Dotierstoffkonzentration der n-Typ Halbleiterzone 634 ist größer als die Dotierstoffkonzentration der n-Typ Basiszone 627. Beispielsweise kann die Dotierstoffkonzentration der Halbleiterzone 634 um einen Faktor 10, 100 oder sogar 1000 größer sein als die Dotierstoffkonzentration der n-Typ Basiszone 627. Die n-Typ Halbleiterzone 634 eignet sich zur Lokalisierung eines Durchbruchgebiets während eines Rückwärtsbetriebs des IGBTs 610 in einem unteren Bereich des ersten Grabens 611 abseits der Gateelektrodenstruktur im zweiten Graben 612. Die n-Typ Halbleiterzone 634 kann durch Implantation von Dotierstoffen über eine Unterseite des ersten Grabens 611 vor Auffüllung dieses Grabens ausgebildet werden. Falls der Halbleiterkörper 613 aus Silizium besteht, kann eine Implantationsdosis im Größenordnungsbereich von 1012 cm–2 liegen.
  • 15 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs 640. Ähnlich wie der in 14 gezeigte IGBT 610 umfasst der IGBT 640 einen Halbleiterkörper 643, eine Isolationsstruktur 645 und eine Elektrodenstruktur 646 innerhalb eines ersten Grabens 641, eine Gatedielektrikumsstruktur 648 und eine Gateelektrodenstruktur 647 innerhalb eines zweiten Grabens 642, wobei eine Dicke t1 der Isolationsstruktur 641 größer ist als die Dicke t2 der Gatedielektrikumsstruktur 648, ein p-Typ Bodygebiet 649 einschließlich eines Kanalbereichs 656, eine n-Typ Sourcezone 652, ein p-Typ Kontaktgebiet 655, einen Emitterkontakt 654, eine elektrisch pontenzialfreie Halbleiterzone 660, eine n-Typ Halbleiterzone 664, eine n-Typ Basiszone 657, ein p-Typ Kollektorgebiet 658 sowie einen Kollektorkontakt 659.
  • Die n-Typ Halbleiterzone 644 grenzt sowohl an eine Unterseite des ersten Grabens 641 an als auch an die Unterseite der elektrisch potenzialfreien Halbleiterzone 660.
  • 16 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs 670. Ähnlich wie der in 9 gezeigte IGBT 460 umfasst der IGBT 670 einen Halbleiterkörper 673, einen mit einem isolierenden Material 692 gefüllten ersten Graben 671, eine Gatedielektrikumsstruktur 678 und eine Gateelektrodenstruktur 677 innerhalb eines zweiten Grabens 672, ein p-Typ Bodygebiet 679 einschließlich eines Kanalbereichs 686 und, zusätzlich, ein elektrisch potenzialfreies p-Typ Bodygebiet 679', eine n-Typ Sourcezone 682, ein p-Typ Kontaktgebiet 685, einen Emitterkontakt 684, eine elektrisch pontenzialfreie p-Typ Halbleiterzone 690, eine n-Typ Basiszone 687, ein p-Typ Kollektorgebiet 688 und einen Kollektorkontakt 689.
  • Der IGBT 670 umfasst eine Mehrzahl erster Gräben 671, die nebeneinander angeordnet sind. Zudem grenzt die elektrisch potenzialfreie p-Typ Halbleiterzone 690 nicht an die Oberfläche 674 des Halbleiterkörpers 673 an, sondern umgibt lediglich einen unteren Bereich des ersten Grabens 671. Die Halbleiterzone 690 kann durch Implantation von Dotierstoffen in den Halbleiterkörper 673 über eine Unterseite der ersten Gräben 671 vor dem Auffüllen dieser Gräben und nachfolgendem Ausheilen ausgebildet werden.
  • 17 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs 700. Ähnlich wie der in 16 gezeigte IGBT 670 umfasst der IGBT 700 einen Halbleiterkörper 703, einen mit isolierendem Material 722 gefüllten ersten Graben 701, eine Gatedielektrikumsstruktur 708 und eine Gateelektrodenstruktur 707 innerhalb eines zweiten Grabens 702, ein p-Typ Bodygebiet 709 einschließlich eines Kanalbereichs 716, ein elektrisch potenzialfreies p-Typ Bodygebiet 709', eine n-Typ Sourcezone 712, ein p-Typ Kontaktgebiet 715, einen Emitterkontakt 714, eine elektrisch pontenzialfreie p-Typ Halbleiterzone 720, eine n-Typ Basiszone 717, ein p-Typ Kollektorgebiet 718 und einen Kollektorkontakt 719.
  • Die elektrisch potenzialfreie p-Typ Halbleiterzone 720, die an einen der ersten Gräben 701 angrenzt, überlappt mit der elektrisch potenzialfreien p-Typ Halbleiterzone 720, die mit dem benachbarten ersten Graben 701 verknüpft ist. Die Einstellung des Überlapp oder Nicht-Überlapps der elektrisch potenzialfreien Halbleiterzonen wie der in 16 gezeigten Zonen 690 (gemäß einem Beispiel für einen Überlapp) kann über ein thermisches Budget bei der Ausheilung der implantierte Dotierstoffe dieser Zonen festgelegt werden.
  • 18 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs 730. Ähnlich wie der in 1 gezeigte IGBT 100 umfasst der IGBT 730 einen Halbleiterkörper 733, eine Gatedielektrikumsstruktur 738 und eine Gateelektrodenstruktur 737 innerhalb eines zweiten Grabens 732, ein p-Typ Bodygebiet 739 einschließlich eines Kanalbereichs 746, eine n-Typ Sourcezone 742, ein p-Typ Kontaktgebiet 745, einen Emitterkontakt 744, eine elektrisch pontenzialfreie p-Typ Halbleiterzone 750, eine n-Typ Basiszone 747, ein p-Typ Kollektorgebiet 748 und einen Kollektorkontakt 749.
  • Der erste Graben 731 ist mit einem isolierenden Material 752 wie SiO2 gefüllt. Zudem ist eine Breite w1 des ersten Grabens 731 größer als die Breite w2 des zweiten Grabens 732. Die elektrisch potenzialfreie p-Typ Halbleiterzone 750 ist unterhalb des ersten Grabens 731 angeordnet und grenzt an eine Unterseite des ersten Grabens 731 an.
  • 19 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs 760. Ähnlich wie der in 1 gezeigte IGBT 100 umfasst der IGBT 760 einen Halbleiterkörper 763, eine Isolationsstruktur 765 und eine Elektrodenstruktur 766 innerhalb eines ersten Grabens 761, eine Gatedielektrikumsstruktur 768 und eine Gateelektrodenstruktur 767 innerhalb eines zweiten Grabens 762, ein p-Typ Bodygebiet 769 einschließlich eines Kanalbereichs 776, eine n-Typ Sourcezone 772, ein p-Typ Kontaktgebiet 775, einen Emitterkontakt 774, eine elektrisch pontenzialfreie p-Typ Halbleiterzone 780, eine n-Typ Basiszone 777, ein p-Typ Kollektorgebiet 778 und einen Kollektorkontakt 779.
  • Die Gateelektrodenstruktur 767 des IGBTs 760 stellt eine obere Elektrode einer Elektrodenstruktur 784 dar, wobei die obere Elektrode 767 von einer unteren Elektrode 785 elektrisch isoliert ist. Die untere Elektrode 785 kann elektrisch potenzialfrei sein oder mit einer Hilfsversorgung elektrisch gekoppelt sein, z. B. mit einer Emitterspannung. Eine positive Hilfsversorgungsspannung kann die Ansammlung von Löchern innerhalb des Halbleiterkörpers 763 während Betriebsbedingungen erhöhen und eine Sättigungsspannung zwischen dem Emitterkontakt 774 und dem Kollektorkontakt 779 senken. Die Gateelektrodenstruktur 767 kann sich von der Oberfläche 764 zu einer Unterseite des Bodygebiets 769 erstrecken oder sogar noch tiefer in den Halbleiterkörper 763 reichen. Eine Reduzierung der vertikalen Abmessungen der Gateelektrodenstruktur 767 innerhalb des zweiten Grabens 762 durch Unterteilen der Elektrodenstruktur in zwei oder mehr Teile ermöglicht es, die Kapazität zwischen Gate und Drain, d. h. zwischen der Gateelektrodenstruktur 776 und der n-Typ Basiszone 777, zu senken.
  • 20 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines IGBTs 790. Ähnlich wie der in 19 gezeigte IGBT 760 umfasst der IGBT 790 einen Halbleiterkörper 793, eine Isolationsstruktur 795 und eine Elektrodenstruktur 796 innerhalb eines ersten Grabens 791, eine Gatedielektrikumsstruktur 798 und eine Elektrodenstruktur 814 einschließlich einer Gateelektrodenstruktur 797 als obere Elektrode und einer unteren Elektrode 815 innerhalb eines zweiten Grabens 792, ein p-Typ Bodygebiet 799 einschließlich eines Kanalbereichs 806, eine n-Typ Sourcezone 802, ein p-Typ Kontaktgebiet 805, einen Emitterkontakt 804, eine elektrisch pontenzialfreie p-Typ Halbleiterzone 810, eine n-Typ Basiszone 807, ein p-Typ Kollektorgebiet 808 sowie einen Kollektorkontakt 809.
  • Eine Elektrode 816 innerhalb des ersten Grabens 791 ist in zwei Elektroden unterteilt, die voneinander elektrisch isoliert sind und diese umfasst die Elektrodenstruktur 796 als obere Elektrode und eine untere Elektrode 817. Die unteren Elektroden 815, 817 in den ersten und zweiten Gräben 791, 792 können mit denselben Prozessschritten hergestellt werden. Ebenso können die oberen Elektroden 796, 797 in den ersten und zweiten Gräben 791, 792 mit denselben Prozessschritten hergestellt werden. Dadurch lässt sich der Herstellungsprozess vereinfachen, was zu einer übereinstimmenden Elektrodenanordnung in den ersten und zweiten Gräben 791, 792 führt. Die oberen Elektroden 796, 797 der ersten und zweiten Gräben 791, 792 können elektrisch miteinander gekoppelt sein. Diese Elektroden können jedoch auch voneinander elektrisch getrennt bzw. elektrisch entkoppelt sein.

Claims (18)

  1. Halbleitervorrichtung (100, 360, 400, 460, 490, 580, 610, 640, 670, 700, 760, 790), umfassend: einen ersten Graben (101) und einen zweiten Graben (102), die sich von einer Oberfläche (104) aus in einen Halbleiterkörper (103) erstrecken; ein Bodygebiet (109) von einem ersten Leitfähigkeitstyp, das an eine erste Seitenwand (110) des ersten Grabens (101) und an eine erste Seitenwand (111) des zweiten Grabens (102) angrenzt, wobei das Bodygebiet (109) einen Kanalbereich (116) aufweist, der an eine Sourcestruktur (112) angrenzt und in seiner Leitfähigkeit über eine Gatestruktur (107) steuerbar ist, wobei der Kanalbereich (116) an der ersten Seitenwand (111) des zweiten Grabens (102) ausgebildet ist, jedoch nicht an der ersten Seitenwand (110) des ersten Grabens (101); und eine elektrisch potenzialfreie Halbleiterzone (120) vom ersten Leitfähigkeitstyp, die an den ersten Graben (101) angrenzt und eine Unterseite aufweist, die tiefer innerhalb des Halbleiterkörpers (103) ausgebildet ist als die Unterseite des Bodygebiets (109), wobei: eine Elektrodenstruktur (106) im ersten Graben (101) elektrisch potenzialfrei oder mit der Sourcestruktur (112) elektrisch verbunden ist oder der erste Graben (431) mit einem dielektrischen Material (452) gefüllt ist, und eine Unterseite der elektrisch potenzialfreien Halbleiterzone (120) tiefer innerhalb des Halbleiterkörpers (103) ausgebildet ist als die Unterseite des ersten Grabens (101).
  2. Halbleitervorrichtung (360) nach Anspruch 1, wobei die elektrisch potenzialfreie Halbleiterzone (380) an die Unterseite des ersten Grabens (361) angrenzt.
  3. Halbleitervorrichtung (400) nach Anspruch 2, wobei die elektrisch potenzialfreie Halbleiterzone (420) an eine zweite Seitenwand (410) des ersten Grabens (401) angrenzt, wobei die zweite Seitenwand (410) des ersten Grabens (401) gegenüber der ersten Seitenwand (411) des zweiten Grabens (402) angeordnet ist.
  4. Halbleitervorrichtung (460) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Breite (w2) des zweiten Grabens (462) größer ist als die Breite (w1) des ersten Grabens (461).
  5. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Breite des ersten Grabens größer ist als die Breite des zweiten Grabens.
  6. Halbleitervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Breite des ersten Grabens (101) der Breite des zweiten Grabens (102) entspricht.
  7. Halbleitervorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Sourcestruktur (112) an die erste Seitenwand (111) des zweiten Grabens (102) angrenzt, jedoch nicht an die erste Seitenwand (110) des ersten Grabens (101).
  8. Halbleitervorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Dotierstoffkonzentration eines Bodybereichs, der an die erste Seitenwand (111) des zweiten Grabens (102) angrenzt, geringer ist als die Dotierstoffkonzentration des Bodybereichs, der an die erste Seitenwand (110) des ersten Grabens (101) angrenzt.
  9. Halbleitervorrichtung (610) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine erste Halbleiterzone (634) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp an eine Unterseite eines ersten Grabens (611) angrenzt, und wobei die erste Halbleiterzone (634) eine höhere Dotierstoffkonzentration aufweist als eine zweite Halbleiterzone (627) vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die an die Unterseite des Bodygebiets (619) angrenzt.
  10. Halbleitervorrichtung (640) nach Anspruch 9, wobei die erste Halbleiterzone (664) an eine Unterseite der elektrisch potenzialfreien Halbleiterzone (630) vom ersten Leitfähigkeitstyp angrenzt.
  11. Halbleitervorrichtung (670, 700) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die elektrisch potenzialfreie Halbleiterzone (690, 720) vom ersten Leitfähigkeitstyp unterhalb der Oberfläche (674, 704) vergraben ist.
  12. Halbleitervorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei jeder der ersten und zweiten Gräben (101, 102) eine Isolationsstruktur und eine Elektrodenstruktur aufweist.
  13. Halbleitervorrichtung (490) nach Anspruch 12, wobei eine Dicke (t1) der Isolationsstruktur innerhalb des ersten Grabens dicker ist als die Dicke (t2) der Isolationsstruktur innerhalb des zweiten Grabens (492).
  14. Halbleitervorrichtung (580) nach Anspruch 1, wobei die Elektrodenstruktur (586) innerhalb des ersten Grabens (581) über eine leitende Brücke (603) elektrisch mit der elektrisch potenzialfreien Halbleiterzone (600) gekoppelt ist.
  15. Halbleitervorrichtung (760) nach Anspruch 12, wobei die Elektrodenstruktur (766) im ersten Graben (761) mit der innerhalb des Bodygebiets (769) ausgebildeten Sourcestruktur (772) elektrisch verbunden ist.
  16. Halbleitervorrichtung (760) nach Anspruch 12, wobei die Elektrodenstruktur (784) im zweiten Graben (762) in wenigstens zwei Elektrodenstrukturen (767, 785) unterteilt ist, die voneinander elektrisch isoliert sind.
  17. Halbleitervorrichtung (790) nach Anspruch 16, wobei die Elektrodenstruktur (816) im ersten Graben (791) in wenigstens zwei Elektroden (796, 817) unterteilt ist, die voneinander elektrisch isoliert sind.
  18. Integrierte Schaltung, welche die Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche aufweist.
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