DE102012103180A1 - SiC-Leistungshalbleitervorrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine Leistungshalbleitervorrichtung (100) umfasst einen SiC-Halbleiterkörper (102). Wenigstens ein Teil des SiC-Halbleiterkörpers (102) stellt eine Driftzone dar. Ein erster Kontakt (108) ist an einer ersten Seite (110) des SiC-Halbleiterkörpers (102) ausgebildet. Ein zweiter Kontakt (112) ist an einer zweiten Seite (114) des SiC-Halbleiterkörpers (102) ausgebildet. Die erste Seite (110) liegt der) zwischen dem ersten Kontakt (108) und dem zweiten Kontakt (112) umfasst wenigstens eine Graphenschicht (120).

Description

  • HINTERGRUND
  • Siliziumcarbid (SiC) wird vielseitig in Hochtemperatur-/Hochspannungs-Halbleiterelektronik eingesetzt, was auf seine hohe thermische Leitfähigkeit und eine große Bandlücke zurückzuführen ist. Der spezifische Einschaltwiderstand Ron × A stellt einen Schlüsselparameter von SiC-Leistungshalbleitervorrichtungen dar. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, den spezifischen Einschaltwiderstand Ron × A von vertikalen SiC-Leistungshalbleitervorrichtungen zu verbessern.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Lehre der unabhängigen Patentansprüche. Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
  • Die in den Abbildungen gezeigten Elemente sind nicht maßstabsgetreu zueinander dargestellt. Ähnliche Bezugskennzeichen dienen der Kennzeichnung ähnlicher Teile. Die Merkmale der verschiedenen dargestellten Ausführungsformen lassen sich beliebig miteinander kombinieren, sofern sie sich nicht ausschließen.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer vertikalen SiC-Leistungshalbleitervorrichtung mit wenigstens einer Graphenschicht entlang eines Strompfades zwischen einem ersten Kontakt an einer ersten Seite eines Halbleiterkörpers und einem zweiten Kontakt an einer zweiten Seite des Halbleiterkörpers.
  • 2A zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer vertikalen SiC-Leistungshalbleitervorrichtung mit einem Strompfad zwischen einem ersten Kontakt an einer ersten Seite eines Halbleiterkörpers und einem zweiten Kontakt an einer zweiten Seite des Halbleiterkörpers, wobei wenigstens eine Graphenschicht, die an Seitenwänden von sich in den Halbleiterkörper von der zweiten Seite aus erstreckenden Gräben ausgebildet ist, einen Teil des Strompfades darstellt.
  • 2B zeigt eine beispielhafte schematische Draufsicht auf die zweite Seite der in 2 gezeigten vertikalen SiC-Leistungshalbleitervorrichtung.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer vertikalen SiC-Leistungshalbleitervorrichtung mit wenigstens einer Graphenschicht an einer Oberfläche von Aussparungen innerhalb eines porösen Teils eines Sic-Halbleiterkörpers, wobei die wenigstens eine Graphenschicht einen Teil eines Strompfads zwischen einem ersten Kontakt an einer ersten Seite eines Halbleiterkörpers und einem zweiten Kontakt an einer zweiten Seite des Halbleiterkörpers darstellt.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer vertikalen SiC-Leistungshalbleitervorrichtung mit einem Strompfad zwischen einem ersten Kontakt an einer ersten Seite eines Halbleiterkörpers und einem zweiten Kontakt an einer zweiten Seite des Halbleiterkörpers, wobei wenigstens eine Graphenschicht an der ersten Seite ein Kanalgebiet darstellt.
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer vertikalen SiC-Leistungshalbleitervorrichtung mit einem Strompfad zwischen einem ersten Kontakt an einer ersten Seite eines Halbleiterkörpers und einem zweiten Kontakt an einer zweiten Seite des Halbleiterkörpers, wobei die wenigstens eine Graphenschicht ein laterales Kanalgebiet an der ersten Seite sowie einen Teil einer Driftzone ausbildet.
  • 6 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer vertikalen SiC-Leistungshalbleitervorrichtung mit einem Strompfad zwischen einem ersten Kontakt an einer ersten Seite eines Halbleiterkörpers und einem zweiten Kontakt an einer zweiten Seite des Halbleiterkörpers, wobei wenigstens eine Graphenschicht, die an Seitenwänden erster und zweiter Gräben ausgebildet ist, einen Teil des Strompfads ausbildet.
  • 7 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer lateralen SiC-Leistungshalbleitervorrichtung, wobei wenigstens eine Graphenschicht ein laterales Kanalgebiet ausbildet.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • In den im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen werden übereinstimmende oder ähnliche strukturelle Elemente mit übereinstimmenden oder ähnlichen Bezugskennzeichen gekennzeichnet. Eine laterale Richtung kennzeichnet eine Richtung parallel zur lateralen Erstreckungsrichtung eines Halbleitermaterials oder Halbleiterträgers. Die laterale Richtung erstreckt sich parallel zu den Oberflächen des Halbleitermaterials oder Halbleiterträgers. Im Gegensatz hierzu erstreckt sich eine vertikale Richtung senkrecht hierzu, d.h. senkrecht zu diesen Oberflächen. Die vertikale Richtung erstreckt sich somit entlang einer Dickenrichtung des Halbleiterträgers.
  • Die hierin verwendeten Ausdrücke "gekoppelt" und/oder "elektrisch gekoppelt" erfordern keine direkte Kopplung, sondern lassen Elemente zwischen den "gekoppelten" oder "elektrisch gekoppelten" Elementen zu.
  • Halbleitervorrichtungen mit Leistungshalbleiterchip(s) werden im Folgenden beschrieben. Die Leistungshalbleiterchips können von verschiedenem Typ sein, mit unterschiedlichen Technologien hergestellt sein und beispielsweise integrierte elektrische, elektro-optische oder elektro-mechanische Schaltungen oder passive Elemente umfassen. Die Leistungshalbleiterchips können, müssen aber nicht, aus einem bestimmten Halbleitermaterial wie z.B. Si, SiC, SiGe, GaAs hergestellt sein und können zudem anorganische und/oder organische Materialien aufweisen, die nicht Halbleiter sind, wie etwa diskrete passive Elemente, Antennen, Isolatoren, Plastiken oder Metalle. Zudem können die nachfolgend beschriebenen Vorrichtungen weitere integrierte Schaltungen aufweisen, um die integrierten Leistungshalbleiterschaltungen der Leistungshalbleiterchips zu steuern.
  • Die Leistungshalbleiterchips umfassen beispielsweise MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors), DMOSFETs (Double-diffused MOSFETs), IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), JFETs (Junction Gate Field Effect Transitors), Leistungsbipolartransistoren oder Leistungsdioden wie Leistungsschottkydioden. Insbesondere sind Leistungshalbleiterchips mit einer vertikalen Struktur berücksichtigt, d.h. die Leistungshalbleiterchips und insbesondere die vertikalen Leistungshalbleiterchips werden derart hergestellt, dass elektrische Ströme in einer Richtung senkrecht zu den Hauptseiten der Leistungshalbleiterchips fließen können.
  • Ein Leistungshalbleiterchip mit einer vertikalen Struktur, d.h. ein vertikaler Leistungshalbleiterchip, kann Anschlüsse wie Kontaktpads an seinen zwei Hauptseiten aufweisen, d.h. seiner Oberseite und Unterseite oder mit anderen Worten an seiner Vorder- und Rückseite. Beispielsweise können die Sourceelektrode und die Gateelektrode eines Leistungs-MOSFETs auf einer Hauptseite positioniert sein, während die Drainelektrode des Leistungs-MOSFETs an der anderen Hauptseite positioniert sein kann. Die Kontaktpads können aus Aluminium, Kupfer oder einem weiteren geeigneten Material bestehen. Eine oder mehrere Metallschichten können auf die Kontaktpads der Leistungshalbleiterchips aufgebracht sein. Die Metallschichten können beispielsweise Titan, Nickel-Vanadium, Gold, Silber, Kupfer, Palladium, Platin, Nickel, Chrom oder ein weiteres geeignetes Material aufweisen. Die Metallschichten sind nicht notwendigerweise homogen und aus einem Material gefertigt, d.h. es können verschiedenartige Zusammensetzungen und Konzentrationen der in den metallischen Schichten enthaltenen Materialien vorliegen.
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht einer vertikalen SiC-Leistungshalbleitervorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform. Die vertikale SiC-Leistungshalbleitervorrichtung 100 weist einen Halbleiterkörper 102 auf. Der Halbleiterkörper 102 umfasst ein SiC-Substrat 104 und eine epitaktische SiC-Schicht 106 über dem SiC-Substrat 104. Wenigstens ein Teil der epitaktischen SiC-Schicht 106 bildet eine Driftzone aus. Ein erster Kontakt 108 ist an einer ersten Seite 110 des Halbleiterkörpers 102 ausgebildet. Ein zweiter Kontakt 112 ist an einer zweiten Seite 114 des Halbleiterkörpers 102 ausgebildet, wobei die erste Seite 110 gegenüber der zweiten Seite 114 liegt. Ein Strompfad zwischen dem ersten Kontakt 108 und dem zweiten Kontakt 112 umfasst wenigstens eine Graphenschicht. Der die wenigstens eine Graphenschicht umfassende Strompfad ist schematisch als Linie 116 gekennzeichnet.
  • Gemäß einer Ausführungsform stellt der erste Kontakt 108 ein Element aus Sourcekontakt/Drainkontakt dar und der zweite Kontakt 112 stellt das andere Element aus Sourcekontakt/Drainkontakt eines Feldeffekttransistors (Field Effect Transistor, FET) wie eines Metalloxid FETs (Metal Oxide Semiconductor FETs, MOSFET), eines Junction Field Effect Transistors (JFET), eines Transistors mit hoher Elektronenbeweglichkeit (High Electron Mobility Transistor, HEMT), eines Bipolartransistors mit isoliertem Gate (Insulated-Gate Bipolar Transistor, IGBT) dar. Gemäß einer anderen Ausführungsform stellt der erste Kontakt 108 ein Element aus Kathodenkontakt/Anodenkontakt dar und der zweite Kontakt 112 entspricht dem anderen Element aus Kathodenkontakt/Anodenkontakt einer vertikalen Leistungshalbleiterdiode. Der erste Kontakt 108 und der zweite Kontakt 112 umfassen ein leitfähiges Material oder eine Mehrzahl leitfähiger bzw. leitender Materialien wie beispielsweise Metalle, Metallverbindungen oder dotierte Halbleiter. Die leitfähigen Materialien des ersten Kontakts 108 können sich teilweise oder gänzlich von den leitfähigen Materialien des zweiten Kontakts 112 unterscheiden. Der erste Kontakt 108 und der zweite Kontakt 112 können etwa jeweils durch Strukturierung einer leitfähigen Schicht wie einer Metallschicht ausgebildet werden. Somit können der erste Kontakt 108 und der zweite Kontakt 112 Teil einer strukturierten leitfähigen Schicht sein.
  • Die wenigstens eine Graphenschicht stellt einen Teil des Strompfades zwischen dem ersten Kontakt 108 und dem zweiten Kontakt 112 dar. Gemäß einer Ausführungsform bildet die wenigstens eine Graphenschicht einen Teil einer Driftzone eines vertikalen Leistungshalbleiter FETs aus. Die wenigstens eine Graphenschicht und der andere Teil der Driftzone, z.B. ein Teil des SiC-Substrats 104 und/oder ein Teil der epitaktischen SiC-Schicht 106, können parallel zueinander geschaltet sein. Gemäß einer Ausführungsform bildet die wenigstens eine Graphenschicht einen Teil eines Kanalgebiets eines vertikalen Leistungshalbleiter FETs aus oder entspricht diesem Kanalgebiet. Das Kanalgebiet kann an der ersten Seite 110 ausgebildet sein oder an Seitenwände eines sich in den Halbleiterkörper 102 von der ersten Seite 110 aus erstreckenden Grabens angrenzen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform bildet die wenigstens eine Graphenschicht einen Teil eines Kathodengebiets und/oder eines Anodengebiets einer vertikalen Leistungshalbleiterdiode wie einer Schottky-Diode aus. Die wenigstens eine Graphenschicht und ein Teil des SiC-Substrats 104 und/oder ein Teil der epitaktischen SiC-Schicht 106 können parallel zueinander geschaltet sein.
  • Der Ausdruck "wenigstens eine Graphenschicht" umfasst hierin wenigstens eine Atomlage dicke Schicht von Kohlenstoffatomen und umfasst somit eine einzelne atomare Lage von Kohlenstoffatomen als auch mehrere Lagen von Kohlenstoffatomen wie eine zweilagige Schicht, eine dreilagige Schicht, eine vierlagige Schicht, eine fünflagige Schicht, eine sechslagige Schicht von Kohlenstoffatomen. Die wenigstens eine Graphenschicht kann durch thermische Aufspaltung von SiC an einer Oberfläche des SiC-Substrats 104 und/oder der epitaktischen SiC-Schicht 106 ausgebildet werden. Der Ausdruck "Oberfläche des SiC-Substrats 104 und/oder der epitaktischen SiC-Schicht" umfasst hierin eine beliebige Oberfläche des SiC-Substrats 104 und/oder der epitaktischen SiC-Schicht und umfasst damit auch die Oberfläche einer Seitenwand und/oder einer Unterseite von Gräben, die im SiC-Substrat 104 und/oder der epitaktischen SiC-Schicht ausgebildet sind. Die Ausbildung der wenigstens einen Graphenschicht durch thermische Aufspaltung kann beispielsweise in einem Temperaturbereich von 1200°C bis 1800°C erfolgen. Alternativ oder zusätzlich zur thermischen Aufspaltung von SiC kann die wenigstens eine Graphenschicht oder ein Teil der wenigstens einen Graphenschicht durch Abscheidung oder epitaktisches Wachstum ausgebildet werden.
  • In der in 1 gezeigten Ausführungsform umfasst der Halbleiterkörper 102 das SiC-Substrat 104 und die epitaktische SiC-Schicht 106. Gemäß einer weiteren Ausführungsform entspricht der Halbleiterkörper 102 einem SiC-Substrat und einer darauf ausgebildeten SiC-Schicht.
  • Dank der hohen Beweglichkeit sowie der hohen Konzentration freier Ladungsträger innerhalb der wenigstens einen Graphenschicht lässt sich der Widerstand des Teils des Strompfades zwischen dem ersten Kontakt 108 und dem zweiten Kontakt 112, der die wenigstens eine Graphenschicht einschließt, erniedrigen. Damit lässt sich der spezifische Einschaltwiderstand Ron × A der vertikalen SiC-Leistungshalbleitervorrichtung 100 verbessern.
  • 2A zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer vertikalen SiC-Leistungshalbleitervorrichtung 200. Die SiC-Leistungshalbleitervorrichtung 200 umfasst einen SiC-Halbleiterkörper 202, einen ersten Kontakt 208 an einer ersten Seite 210 des SiC-Halbleiterkörpers 202 und einen zweiten Kontakt 212 an einer zweiten Seite 214 des SiC-Halbleiterkörpers 202. Gräben 218 erstrecken sich in den SiC-Halbleiterkörper 202 von der zweiten Seite 214. Wenigstens eine Graphenschicht 220 ist an Seitenwänden sowie an einer Unterseite jeder der Gräben 218 ausgebildet.
  • Gemäß einer Ausführungsform liegt eine Erstreckung jeder der Gräben 218 in den SiC-Halbleiterkörper 202 von der zweiten Seite 214 aus, d.h. eine Tiefe d jeder der Gräben 218, in einem Bereich von 50 µm bis 150 µm. Eine Breite w jeder der Gräben 218 kann beispielsweise in einem Bereich von 50 nm bis 500 nm liegen. Die Gräben 218 können mit einem Pitch p in einem Bereich von 500 nm bis 50 µm, insbesondere in einem Bereich von 1 µm bis 20 µm ausgebildet sein.
  • In der vertikalen SiC-Leistungshalbleitervorrichtung 200 wird ein Abstand zwischen einer Unterseite der Gräben 218 und einem Raumladungszonengebiet 222 bei maximaler Sperrspannung im Betrieb durch δ gekennzeichnet. Gemäß einer Ausführungsform ist δ positiv, z.B. in einem Bereich von 1 µm bis 10 µm wie etwa 1 µm, 2 µm, 3 µm, 4 µm, 5 µm. Somit erreicht das Raumladungszonengebiet 222 selbst bei maximaler Sperrspannung im Betrieb nicht die Unterseite der Gräben 218. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Abstand δ negativ, z.B. in einem Bereich von –1 µm bis –10 µm wie –1 µm, –2 µm, –3 µm, –4 µm, –5 µm. Die Werte von w, δ, p und d können ebenso unter den einzelnen Gräben 218 variieren.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind die Gräben 218 ganz oder teilweise mit einem oder einer Mehrzahl leitfähiger und/oder isolierender Materialien gefüllt. Die in die Gräben gefüllten Materialien können beispielsweise geeignet gewählt sein, um eine hervorgerufene mechanische Verspannung vorzugsweise gering zu halten.
  • Ein Strompfad zwischen dem ersten Kontakt 208 und dem zweiten Kontakt 212 ist schematisch als Linie 216 gekennzeichnet. Die wenigstens eine Graphenschicht 220 bildet einen Teil des als Linie 216a gekennzeichneten Strompfads aus und zeigt den Stromfluss entlang der wenigstens einen Graphenschicht 220 an einer Seitenwand eines der Gräben 218. Ein Teil des SiC-Halbleiterkörpers 202 zwischen den Gräben 218 ist parallel mit der wenigstens einen Graphenschicht an den Seitenwänden der Gräben 218 geschaltet. Ein Stromfluss entlang des Teil des SiC-Halbleiterkörpers 202 zwischen den Gräben 218 ist in 2A schematisch als Linie 216b gezeigt. Ein in die Gräben 218 gefülltes leitfähiges Material, das mit der wenigstens einen Graphenschicht 220 elektrisch gekoppelt ist, ist parallel zur wenigstens einen Graphenschicht 220 und dem zugehörigen Teil des SiC-Halbleiterkörpers 202 geschaltet.
  • 2B zeigt eine schematische Draufsicht auf die zweite Seite 214 der in 2A gezeigten SiC-Leistungshalbleitervorrichtung 200. Ein Pitch p der Gräben entlang einer lateralen Richtung x entspricht dem Pitch p der Gräben 218 entlang einer lateralen Richtung y. Ebenso entspricht eine Breite w jeder der Gräben 218 entlang der lateralen Richtung x der Breite w jeder der Gräben 218 entlang der lateralen Richtung y. Gemäß einer anderen Ausführungsform unterscheidet sich der Pitch der Gräben 218 entlang der lateralen Richtung x von dem Pitch der Gräben 218 entlang der lateralen Richtung y. Ebenso kann sich die Breite der Gräben 218 entlang der lateralen Richtung x von der Breite der Gräben 218 entlang der lateralen Richtung y unterscheiden. Gemäß anderer Ausführungsformen kann sich eine Form der Gräben 218 in einer lateralen Ebene, die durch die laterale Richtung x und die laterale Richtung y aufgespannt wird, von einer quadratischen Form oder einer rechteckigen Form unterscheiden und der Form eines Rings, eines Kreises, eines Polygons oder anderen Formen entsprechen. Die Form und Anordnung der Gräben 218 kann geeignet gewählt werden, um die Menge an Graphen pro Einheitsfläche in der lateralen Ebene zu vergrößern. Dadurch lässt sich der spezifische Einschaltwiderstand Ron × A der vertikalen SiC-Leistungshalbleitervorrichtung 200 verbessern.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung einer vertikalen SiC-Leistungshalbleitervorrichtung 300 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Wie die in 1 gezeigte vertikale SiC-Leistungshalbleitervorrichtung 100 umfasst die vertikale SiC-Leistungshalbleitervorrichtung 300 einen SiC-Halbleiterkörper 302, einen ersten Kontakt 308 an einer ersten Seite 310 des SiC-Halbleiterkörpers 302 und einen zweiten Kontakt 312 an einer zweiten Seite 314 des SiC-Halbleiterkörpers 302.
  • Die vertikale SiC-Leistungshalbleitervorrichtung 300 weist eine epitaktische SiC-Schicht 306 über einem porösen SiC-Substrat 304' auf. Das poröse SiC-Substrat 304' weist eine Mehrzahl von Aussparungen 324 und wenigstens eine an einer Oberfläche der Aussparungen 324 ausgebildete Graphenschicht 320 auf. Die Aussparungen 324 können innerhalb eines kristallinen SiC-Substrats durch Ätzen des SiC-Substrats ausgebildet sein. Beispielsweise lässt sich das kristalline SiC-Substrat mit KOH ätzen. Die wenigstens eine Graphenschicht 320 kann beispielsweise an einer Oberfläche der Aussparungen 324 durch thermische Zersetzung von SiC ausgebildet werden.
  • In der in 3 gezeigten Ausführungsform grenzt das poröse SiC-Substrat 304' an die epitaktische SiC-Schicht 306 an. Gemäß weiterer Ausführungsformen kann lediglich ein Teil des SiC-Substrats porös sein. Insbesondere kann ein unterer Teil des SiC-Substrats porös sein und ein oberer Teil des an die epitaktische SiC-Schicht 306 angrenzenden SiC-Substrats kann in einem unveränderten kristallinen und nicht porösen Zustand sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann sich die Porosität des SiC durch das SiC-Substrat und in die epitaktische SiC-Schicht 306 erstrecken.
  • In der vertikalen SiC-Leistungshalbleitervorrichtung 300 kann die Erstreckung der Porosität des SiC in den SiC-Halbleiterkörper 302 relativ zu einer sich von einer gegenüberliegenden Seite in den SiC-Halbleiterkörper 302 erstreckenden Raumladungszone abgestimmt werden. Ähnlich wie die in 2A gezeigte Ausführungsform wird ein Abstand zwischen einer Raumladungszone 322 bei maximaler Sperrspannung im Betrieb und dem porösen SiC-Substrat 304' mit δ bezeichnet. Gemäß einer Ausführungsform ist der Abstand δ positiv, z.B. in einem Bereich von 1 µm bis 10 µm wie etwa 1 µm, 2 µm, 3 µm, 4 µm, 5 µm. Selbst bei maximaler Sperrspannung im Betrieb erreicht die Raumladungszone 322 nicht das poröse SiC-Substrat 304'. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Abstand δ negativ, z.B. in einem Bereich von –1 µm bis –10 µm, wie –1 µm, –2 µm, –3 µm, –4 µm, –5 µm.
  • Ein Strompfad zwischen dem ersten Kontakt 308 und dem zweiten Kontakt 312 ist schematisch als Linie 316 gekennzeichnet. Die wenigstens eine Graphenschicht 320 stellt einen Teil des mit einer Linie 316a gekennzeichneten Strompfads dar, wobei schematisch der Stromfluss über die wenigstens eine Graphenschicht 320 an der Oberfläche der Mehrzahl von Aussparungen 324 gezeigt ist. Ein Teil des SiC-Halbleiterkörpers 302 zwischen den Aussparungen 324 ist parallel geschaltet mit wenigstens einer Graphenschicht an der Oberfläche der Aussparungen 324. Ein Stromfluss entlang des Teils des SiC-Halbleiterkörpers 302 zwischen den Aussparungen 324 ist schematisch als Linie 316b in 3 gezeigt. Die Linien 316a und 316b zweigen von der Linie 316 ab.
  • 4 zeigt eine schematische Ansicht eines vertikalen SiC-Halbleiter FETs 400 gemäß einer Ausführungsform. Der vertikale SiC-Leistungshalbleiter FET 400 weist einen SiC-Halbleiterkörper 402, einen ersten (Source) Kontakt 408 an einer ersten Seite 410 des SiC-Halbleiterkörpers 402 und einen zweiten (Drain) Kontakt 412 an einer zweiten Seite 414 des SiC-Halbleiterkörpers 402 auf. Ein Sourcegebiet 426 ist innerhalb des SiC-Halbleiterkörpers 402 ausgebildet und elektrisch mit dem Sourcekontakt 408 gekoppelt. Das Sourcegebiet 426 ist von einem innerhalb des SiC-Halbleiterkörpers 402 ausgebildeten Bodygebiet 428 umgeben. Ein Leitfähigkeitstyp des Sourcegebiets 426 sowie des SiC-Halbleiterkörpers 402 ist entgegengesetzt zum Leitfähigkeitstyp des Bodygebiets 428. Gemäß einer Ausführungsform ist der Leitfähigkeitstyp des Sourcegebiets 426 und des SiC-Halbleiterkörpers 402 ein n-Typ und der Leitfähigkeitstyp des Bodygebiets 428 ist ein p-Typ. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Leitfähigkeitstyp des Sourcegebiets 426 sowie des SiC-Halbleiterkörpers 402 ein p-Typ und der Leitfähigkeitstyp des Bodygebiets 428 ist ein n-Typ. Der Leitfähigkeitstyp kann etwa durch geeignete Wahl der in die jeweiligen Halbleitergebiete eingebrachten Fremdstoffen eingestellt werden.
  • Wenigstens eine Graphenschicht 420, z.B. eine 2-Atomlagen dicke Graphenschicht, ist auf dem SiC-Halbleiterkörper 402 an der ersten Seite 410 ausgebildet und bedeckt wenigstens einen Teil des Sourcegebiets 426 und einen Teil des Bodygebiets 428. Die wenigstens eine Graphenschicht 420 stellt ein laterales Kanalgebiet des vertikalen SiC-Leistungshalbleiter FETs 400 dar. Eine Gatstruktur 430 ist auf der wenigstens einen Graphenschicht 420 ausgebildet. Die Gatestruktur 430 umfasst ein Gatedielektrikum 432 auf der wenigstens einen Graphenschicht 420 sowie eine Gateelektrode 434 auf dem Gatedielektrikum 432. Die Gateelektrode 434 eignet sich zur Steuerung einer Leitfähigkeit der wenigstens einen Graphenschicht 420 über eine an die Gateelektrode 434 angelegte Spannung. Die Gatestruktur 430 ist vom Sourcekontakt 408 durch einen Abstandshalter (Spacer) 436 elektrisch isoliert. Alternativ hierzu oder zusätzlich kann die Gatestruktur unterhalb der wenigstens einen Graphenschicht 420 vorliegen, d.h. die wenigstens eine Graphenschicht 420 wird nach der Gatestruktur ausgebildet.
  • Ein Strompfad zwischen dem Sourcekontakt 408 an der ersten Seite 410 und dem Drainkontakt 412 an der zweiten Seite 414 ist als Linie 416 gekennzeichnet und umfasst die wenigstens eine Graphenschicht 420, welche ein Kanalgebiet darstellt.
  • Aufgrund der hohen Beweglichkeit als auch der hohen Konzentration an freien Ladungsträgern innerhalb der wenigstens einen Graphenschicht 420 lässt sich der Widerstand des Kanalgebiets zwischen dem Sourcekontakt 408 und dem Drainkontakt 412 des vertikalen SiC-Halbleiter FETs 400 erniedrigen. Damit lässt sich der spezifische Einschaltwiderstand Ron × A des vertikalen SiC-Leistungshalbleiter FETs 400 verbessern.
  • 5 zeigt eine schematische Ansicht eines vertikalen SiC-Halbleiter FETs 500 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Wie der in 4 gezeigte vertikale SiC-Leistungshalbleiter FET 400 weist der vertikale SiC-Leistungshalbleiter FET 500 einen SiC-Halbleiterkörper 502, einen ersten (Source) Kontakt 508 an einer ersten Seite 510 des SiC-Halbleiterkörpers 502 und einen zweiten (Drain) Kontakt 512 an einer zweiten Seite 514 des SiC-Halbleiterkörpers 502 auf. Ein Sourcegebiet 526 ist innerhalb des SiC-Halbleiterkörpers 502 ausgebildet und elektrisch mit dem Sourcekontakt 508 gekoppelt. Das Sourcegebiet 526 ist von einem innerhalb des SiC-Halbleiterkörpers 502 ausgebildeten Bodygebiet 528 umgeben. Wenigstens eine Graphenschicht 520 ist auf dem SiC-Halbleiterkörper 502 an der ersten Seite 510 ausgebildet und bedeckt wenigstens einen Teil des Sourcegebiets 526 und des Bodygebiets 528. Die wenigstens eine Graphenschicht 520 stellt ein laterales Kanalgebiet des vertikalen SiC-Halbleiter FETs 500 dar. Eine Gatestruktur 530 ist auf der wenigstens einen Graphenschicht 520 ausgebildet. Die Getestruktur umfasst ein Gatedielektrikum 532 auf der wenigstens einen Graphenschicht 520 sowie eine Gateelektrode 534 auf dem Gatedielektrikum 532. Die Gatestruktur 530 ist von dem Sourcekontakt 508 durch einen Abstandshalter 536 elektrisch isoliert. Alternativ oder zusätzlich kann eine Gatestruktur unterhalb der wenigstens einen Graphenschicht 520 ausgebildet sein, d.h. die wenigstens eine Graphenschicht 520 wird nach der Gatestruktur ausgebildet.
  • Zusätzlich zum vertikalen SiC-Leistungshalbleiter FET 400 von 4 und ähnlich wie die in 2A gezeigte vertikale SiC-Leistungshalbleitervorrichtung 200 weist der vertikale SiC-Leistungshalbleiter FET 500 zudem Gräben 518 auf, die sich von der zweiten Seite 514 in dem SiC-Halbleiterkörper 502 erstrecken. Wenigstens eine Graphenschicht 220' ist an Seitenwänden sowie an einer Unterseite jeder der Gräben 518 ausgebildet. Im Hinblick auf die Form, Abmessungen, Materialien, Abstände wie ein Abstand δ einer Raumladungszone 522, Breite w, Pitch p oder Tiefe d treffen die im Zusammenhang mit den in 2A und 2B gemachten Ausführungen ebenso zu.
  • 6 zeigt eine schematische Ansicht einer vertikalen SiC-Leistungshalbleitervorrichtung 600 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Wie die in 2A gezeigte vertikale SiC-Leistungshalbleitervorrichtung 200 weist die vertikale SiC-Leistungshalbleitervorrichtung 600 einen SiC-Halbleiterkörper 602, einen ersten Kontakt 608 an einer ersten Seite 610 des SiC-Halbleiterkörpers 602 als auch einen zweiten Kontakt 612 an einer zweiten Seite 614 des SiC-Halbleiterkörpers 602 auf. Erste Gräben 618 erstrecken sich in den SiC-Halbleiterkörper 602 von der zweiten Seite 614. Wenigstens eine Graphenschicht 620, z.B. eine 1- oder 2-Atomlagen dicke Graphenschicht ist an Seitenwänden als auch an einer Unterseite jeder der Gräben 618 ausgebildet.
  • Zusätzlich zur in 2A gezeigten vertikalen SiC-Leistungshalbleitervorrichtung 200 weist die vertikale SiC-Leistungshalbleitervorrichtung 600 zweite Gräben 618' auf, die sich durch den SiC-Halbleiterkörper 602 von der ersten Seite 610 zur zweiten Seite 614 erstrecken. Wenigstens eine Graphenschicht 620', z.B. eine 1- oder 2-Atomlagen dicke Graphenschicht, ist an Seitenwänden jeder der zweiten Gräben 618' ausgebildet. Im eingeschalteten Zustand der vertikalen SiC-Leistungshalbleitervorrichtung 600 ist ein Strompfad zwischen dem ersten Kontakt 608 und dem zweiten Kontakt 612 schematisch als Linie 616 dargestellt. Die wenigstens eine Graphenschicht 620 in den Gräben 618 stellt einen Teil eines als Linie 616a gekennzeichneten Strompfads dar, der schematisch den Stromfluss entlang der wenigstens einen Graphenschicht 620 an einer Seitenwand eines der Gräben 618 zeigt. Die wenigstens eine Graphenschicht 620' in den zweiten Gräben 618' stellt einen Teil eines als Linie 616c gekennzeichneten Strompfads dar, der den Stromfluss entlang der wenigstens einen Graphenschicht 620' an einer Seitenwand eines der zweiten Gräben 618' zeigt. Ein Teil des SiC-Halbleiterkörpers 202 zwischen den Gräben 618, 618' ist parallel zu den wenigstens einen Graphenschichten 620, 620' an den Seitenwänden der ersten und zweiten Gräben 618, 618' geschaltet. Ein Stromfluss entlang dieses Teils des SiC-Halbleiterkörpers 602 zwischen den ersten und zweiten Gräben 618, 618' ist in 6 schematisch mit einem Pfeil 616b gekennzeichnet. Die Linien 616a, 616b und 616c zweigen von der Linie 616 ab.
  • Dank der hohen Beweglichkeit und hohen Konzentration an freien Ladungsträgern innerhalb der wenigstens einen Graphenschicht kann der Widerstand des Teils des Strompfads zwischen dem ersten Kontakt 608 und dem zweiten Kontakt 612, der die wenigstens eine Graphenschicht 620, 620' umfasst, erniedrigt werden. Folglich lässt sich der spezifische Einschaltwiderstand Ron × A der vertikalen SiC-Leistungshalbleitervorrichtung 600 verbessern.
  • In einem Sperrbetrieb der SiC-Leistungshalbleitervorrichtung 600 sollte die wenigstens eine Graphenschicht 620' in den zweiten Gräben 618' in einem nicht-leitenden Modus sein. Gemäß einer Ausführungsform wird das Umschalten der wenigstens einen Graphenschicht 620' zwischen einem leitenden Modus in einen nicht-leitenden Modus durch ein Pinch-off aufgrund eines auf die wenigstens eine Graphenschicht 620' einwirkenden elektrischen Feldes hervorgerufen, wenn eine Raumladungszone die wenigstens eine Graphenschicht 620' trifft. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Umschalten der wenigstens einen Graphenschicht 620' aus dem leitenden Modus in den nicht-leitenden Modus durch eine innerhalb der zweiten Gräben 618' angeordnete Gatestruktur hervorgerufen. Eine vertikale Erstreckung der Gatestruktur in den Graben kann zur vertikalen Erstreckung einer Raumladungszone in das Halbleitergebiet 602 bei maximaler Sperrspannung angepasst sein. Mit anderen Worten kann eine Unterseite der Gatestruktur mit einer Unterseite der Raumladungszone bei maximaler Sperrspannung übereinstimmen oder hiervon geringfügig abweichen. Der Ausdruck "geringfügig abweichen" umfasst kleinere Abweichungen im Bereich µm, z.B, +/–1 µm, +/–2 µm und +/–3 µm. Durch Ändern einer an die Gateelektrode der Gatestruktur angelegten Spannung lässt sich insbesondere die Leitfähigkeit der wenigstens einen Graphenschicht 620' zwischen einem ausgeschalteten Modus und einem eingeschalteten Modus umschalten. In einem eingeschalteten Modus der SiC-Leistungshalbleitervorrichtung 600 befindet sich die wenigstens eine Graphenschicht 620' in einem leitenden Modus. Bei Sperrbetrieb der SiC-Leistungshalbleitervorrichtung 600 befindet sich die wenigstens eine Graphenschicht 620' in einem nicht-leitenden Modus. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann eine Gatestruktur unterhalb der wenigstens einen Graphenschicht 620' ausgebildet sein, d.h. die wenigstens eine Graphenschicht 620' wird nach der Gatestruktur ausgebildet.
  • In der in 6 gezeigten Ausführungsform erstrecken sich die zweiten Gräben 618' von der ersten Seite 610 zur zweiten Seite 614. Gemäß einer weiteren Ausführungsform erstrecken sich die zweiten Gräben 618' von der ersten Seite 610 in den SiC-Halbleiterkörper 602. Eine Unterseite der zweiten Gräben 618' endet gemäß dieser Ausführungsform innerhalb des SiC-Halbleiterkörpers 602, z.B. in der Driftzone, innerhalb eines SiC-Substrats, innerhalb einer epitaktischen SiC-Schicht über dem SiC-Substrat.
  • Gemäß der in 6 gezeigten Ausführungsform sind die ersten Gräben 618 und die zweiten Gräben 618' kombiniert. Gemäß weiterer Ausführungsformen ist jeweils nur eine Art der Gräben 618, 618' ausgebildet.
  • 7 zeigt eine schematische Ansicht einer lateralen SiC-Leistungshalbleitervorrichtung 700 gemäß einer Ausführungsform. Die laterale SiC-Leistungshalbleitervorrichtung 700 umfasst einen SiC-Halbleiterkörper 702, einen Sourcekontakt 708 an einer ersten Seite 710 des SiC-Halbleiterkörpers 702 als auch einen Drainkontakt 712' an der ersten Seite 710 des SiC-Halbleiterkörpers 702. Ein Sourcegebiet 726 ist innerhalb des SiC-Halbleiterkörpers 702 ausgebildet und mit dem Sourcekontakt 708 elektrisch gekoppelt. Das Sourcegebiet 726 ist von einem in dem SiC-Halbleiterkörper 702 ausgebildeten Bodygebiet 728 umgeben. Ein Draingebiet 729 ist innerhalb des SiC-Halbleiterkörpers 702 ausgebildet und mit dem Drainkontakt 712' elektrisch gekoppelt.
  • Ein Leitfähigkeitstyp des Sourcegebiets 726, des SiC-Halbleiterkörpers 702 und des Draingebiets 729 ist entgegengesetzt zum Leitfähigkeitstyp des Bodygebiets 728. Gemäß einer Ausführungsform entspricht der Leitfähigkeitstyp des Sourcegebiets 726, des SiC-Halbleiterkörpers 702 und des Draingebiets 729 einem n-Typ und der Leitfähigkeitstyp des Bodygebiets 728 ist ein p-Typ. Gemäß einer weiteren Ausführungsform entspricht der Leitfähigkeitstyp des Sourcegebiets 726, des SiC-Halbleiterkörpers 702 und des Draingebiets 729 dem p-Typ und der Leitfähigkeitstyp des Bodygebiets 726 ist der n-Typ. Der Leitfähigkeitstyp kann durch geeignete Wahl der in die jeweiligen Halbleitergebiete eingebrachten Fremdstoffe eingestellt werden.
  • Wenigstens eine Graphenschicht 720, z.B. eine 1- oder 2-Atomlagen dicke Graphenschicht, d.h. eine Graphen-Doppellage, ist auf dem SiC-Halbleiterkörper 702 an der ersten Seite 710 ausgebildet und bedeckt wenigstens einen Teil des Sourcegebiets 726 und einen Teil des Bodygebiets 728. Die wenigstens eine Graphenschicht 720 stellt ein laterales Kanalgebiet der lateralen SiC-Leistungshalbleitervorrichtung 700 dar. Eine Gatestruktur 730 ist auf der wenigstens einen Graphenschicht 720 ausgebildet. Die Gatestruktur 730 umfasst ein Gatedielektrikum 732 auf der wenigstens einen Graphenschicht 720 sowie eine Gateelektrode 734 auf dem Gatedielektrikum 732. Die Gateelektrode eignet sich zur Steuerung einer Leitfähigkeit der wenigstens einen Graphenschicht 720 durch Anlegen einer Spannung an die Gateelektrode 734. Die Gatestruktur 730 ist von dem Sourcekontakt 708 durch einen ersten isolierenden Abstandshalter 736 elektrisch isoliert. Die Gatestruktur 730 ist von dem Drainkontakt 712' über einen zweiten isolierenden Abstandshalter 737 elektrisch isoliert. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann eine Gatestruktur unterhalb der wenigstens einen Graphenschicht 720 ausgebildet sein, d.h. die wenigstens eine Graphenschicht 720 wird nach der Gatestruktur ausgebildet.
  • Ein Strompfad zwischen dem Sourcekontakt 708 an der ersten Seite 710 und dem Drainkontakt 712' an der ersten Seite 710 ist als Linie 716 gekennzeichnet und umfasst die wenigstens eine Graphenschicht 720, die das Kanalgebiet darstellt.
  • Die Leistungshalbleitervorrichtung 700 eignet sich zur Aufnahme von Sperrspannungen von wenigstens 500 V und weist einen lateralen Abstand l1 zwischen dem Bodygebiet 728 und dem Drainkontakt 712' von wenigstens 5 µm auf. Der laterale Abstand l1 kann in einem Bereich von 5 µm bis 70 µm liegen, insbesondere in einem Bereich von 10 µm bis 50 µm. Ein lateraler Abstand l2 zwischen dem Bodygebiet 728 und dem zweiten Abstandshalter 736 kann beispielsweise in einem Bereich von 1 µm bis l1 – 1 µm liegen.
  • Dank der hohen Beweglichkeit und hohen Konzentration an freien Ladungsträgern innerhalb der wenigstens einen Graphenschicht 720 kann der Widerstand des Kanalgebiets zwischen dem ersten Kontakt 708 und dem zweiten Kontakt 712' der lateralen SiC-Leistungshalbleitervorrichtung 700 erniedrigt werden. Folglich lässt sich der spezifische Einschaltwiderstand Ron × A der lateralen SiC-Leistungshalbleitervorrichtung 700 verbessern.
  • Die im Zusammenhang mit der 1 gemachten Ausführungen gelten in derselben Weise für die weiteren Ausführungsformen.
  • Begriffe mit relativem räumlichen Bezug wie "unter", "unterhalb", "tiefer", "über", "oberhalb" und dergleichen dienen der einfacheren Beschreibung der Positionierung eines Elements relativ zu einem zweiten Element. Diese Ausdrücke sollen verschiedene Orientierungen der Vorrichtung zusätzlich zu den in den Figuren gezeigten Ausrichtungen umfassen.
  • Zudem dienen die Ausdrücke "erste", "zweite" und dergleichen zur Beschreibung verschiedener Elemente, Gebiete, Abschnitte, und sind ebenso nicht beschränkend. Ähnliche Begriffe dienen der Beschreibung ähnlicher Elemente in dieser Beschreibung.
  • Begriffe wie „umfassen“, „enthalten“, „aufweisen“ und ähnliche Begriffe sind offene Begriffe, d.h. neben den „umfassten“ Elementen können weitere Elemente vorliegen. Mit bestimmten und unbestimmten Artikeln gekennzeichnete Elemente können sowohl im Singular oder auch im Plural vorliegen, sofern nicht ausdrücklich anders gekennzeichnet.
  • Die in den verschiedenen Ausführungsformen beschriebenen Elemente können beliebig miteinander kombiniert werden, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen.
  • Ähnliche Bezugskennzeichnen dienen der Bezeichnung ähnlicher Elemente.

Claims (25)

  1. Eine vertikale Leistungshalbleitervorrichtung (100), umfassend: einen SiC-Halbleiterkörper (102), wobei wenigstens ein Teil des SiC-Halbleiterkörpers (102) eine Driftzone ausbildet; einen ersten Kontakt (108) einer ersten Seite (110) des SiC-Halbleiterkörpers (102); einen zweiten Kontakt (112) an einer zweiten Seite (114) des SiC-Halbleiterkörpers (102), wobei die erste Seite (110) der zweiten Seite (114) gegenüberliegt; und einen Strompfad (116) zwischen dem ersten Kontakt (108) und dem zweiten Kontakt (112), wobei der Strompfad (116) wenigstens eine Graphenschicht umfasst.
  2. Die vertikale Leistungshalbleitervorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei der SiC-Halbleiterkörper (102) ein SiC-Substrat (104) und eine epitaktische SiC-Schicht (106) über dem SiC-Substrat (104) aufweist.
  3. Die vertikale Leistungshalbleitervorrichtung (200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, zusätzlich umfassend eine Mehrzahl von Gräben (218), die sich in den SiC-Halbleiterkörper (202) von der zweiten Seite (212) aus erstrecken, wobei die wenigstens eine Graphenschicht (220) an wenigstens einem Teil einer Seitenwand der Mehrzahl von Gräben (218) angeordnet ist.
  4. Die vertikale Leistungshalbleitervorrichtung (200) nach Anspruch 3, wobei die Mehrzahl von Gräben (218) wenigstens einen Graben umfassen, der sich in eine Tiefe des SiC-Halbleiterkörpers (202) von 50 µm bis 150 µm erstreckt, und wobei der wenigstens eine Graben eine Breite in einem Bereich von 50 nm bis 500 nm aufweist.
  5. Die vertikale Leistungshalbleitervorrichtung (200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Graphenschicht einen Stapel aus zwei oder mehr Graphenschichten aufweist.
  6. Die vertikale Leistungshalbleitervorrichtung (200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, zusätzlich umfassend eine Gateelektrode, die geeignet ist, die Leitfähigkeit von wenigstens einem Teil der wenigstens einen Graphenschicht zu steuern.
  7. Die vertikale Leistungshalbleitervorrichtung (300) nach Anspruch 1, wobei ein Teil des SiC-Halbleiterkörpers (302) an der zweiten Seite (314) poröses SiC (304') aufweist.
  8. Die vertikale Leistungshalbleitervorrichtung (300) nach Anspruch 7, wobei die wenigstens eine Graphenschicht (320) wenigstens einen Teil der Seitenwände von Aussparungen (324) der porösen SiC-Schicht bedeckt.
  9. Die vertikale Leistungshalbleitervorrichtung (200) nach Anspruch 1, wobei der Strompfad innerhalb der Driftzone zwischen dem ersten Kontakt (208) und dem zweiten Kontakt (212) die wenigstens eine Graphenschicht (220) umfasst und, in Parallelschaltung hierzu, einen Teil des SiC-Halbleiterkörpers (202).
  10. Die vertikale Leistungshalbleitervorrichtung (400) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei: die vertikale Leistungshalbleitervorrichtung (400) eine FET-Vorrichtung ist; und der erste Kontakt (408) einen Kontakt zu einem Anschluss aus Source und Drain der FET-Vorrichtung darstellt und der zweite Kontakt (412) einen Kontakt zum anderen Anschluss aus Source und Drain darstellt.
  11. Die vertikale Leistungshalbleitervorrichtung (400) nach Anspruch 10, zusätzlich umfassend ein laterales Kanalgebiet an der ersten Seite, wobei das laterale Kanalgebiet die wenigstens eine Graphenschicht (420) umfasst.
  12. Die vertikale Leistungshalbleitervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die vertikale Leistungshalbleitervorrichtung (100) eine Leistungsdiode ist; und der erste Kontakt (108) einen Kontakt zu einem Anschluss aus Kathode und Anode der Leistungsdiode darstellt und der zweite Kontakt (112) ein Kontakt zum anderen Anschluss aus Kathode und Anode darstellt.
  13. Die vertikale Leistungshalbleitervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die vertikale Leistungshalbleitervorrichtung (100) ein IGBT ist; und der erste Kontakt (108) ein Kontakt zu einem Emitter des IGBT darstellt und der zweite Kontakt (112) ein Kontakt zu einem Kollektor des IGBT dargestellt.
  14. Die vertikale Leistungshalbleitervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und 13, wobei die wenigstens eine Graphenschicht über einer Gatestruktur angeordnet ist, welche geeignet ist, die Leitfähigkeit der wenigstens einen Graphenschicht zu steuern.
  15. Die vertikale Leistungshalbleitervorrichtung (600) nach einem der vorangehenden Ansprüche, zusätzlich umfassend eine Mehrzahl von Gräben (618'), die sich von der ersten Seite (610) in den SiC-Halbleiterkörper (602) erstrecken, wobei die wenigstens eine Graphenschicht (620') wenigstens auf einem Teil einer Seitenwand der Mehrzahl von Gräben (618') angeordnet ist.
  16. Die vertikale Leistungshalbleitervorrichtung (600) nach Anspruch 15, wobei ein Leitfähigkeitstyp der Driftzone ein n-Typ oder ein p-Typ ist.
  17. Die vertikale Leistungshalbleitervorrichtung (600) nach Anspruch 15 oder 16, zusätzlich umfassend eine Elektrode, die innerhalb der Mehrzahl von Gräben (618') angeordnet ist, wobei die Elektrode geeignet ist, die Leitfähigkeit der wenigstens einen Graphenschicht (620') über eine an die Elektrode angelegte Spannung zu steuern.
  18. Die vertikale Leistungshalbleitervorrichtung (600) nach einem der vorangehenden Ansprüche, zusätzlich umfassend eine Mehrzahl von Gräben (618') die sich durch den SiC-Körper (602) zwischen der ersten Seite (612) und der zweiten Seite (614') erstrecken, wobei die wenigstens eine Graphenschicht (620') auf wenigstens einem Teil der Seitenwand der Mehrzahl von Gräben (618') angeordnet ist.
  19. Eine vertikale Leistungshalbleitervorrichtung (400), umfassend: einen SiC-Halbleiterkörper (402), wobei wenigstens ein Teil des SiC-Halbleiterkörpers (402) eine Driftzone ausbildet; einen ersten Kontakt (408) einer ersten Seite (410) des SiC-Halbleiterkörpers (402); einen zweiten Kontakt (412) an einer zweiten Seite (414) des SiC-Halbleiterkörpers (402), wobei die erste Seite (410) der zweiten Seite (414) gegenüberliegt; und ein laterales Kanalgebiet an der ersten Seite (410), wobei das laterale Kanalgebiet wenigstens eine Graphenschicht (420) umfasst.
  20. Die vertikale Leistungshalbleitervorrichtung (400) nach Anspruch 19, wobei die ersten und zweiten Kontakte (408, 412) ein Kontaktpaar zu Source und Drain eines FETs oder zu Emitter und Kollektor eines IGBTs darstellen.
  21. Eine vertikale Leistungshalbleitervorrichtung (500), umfassend: einen SiC-Halbleiterkörper (502), wobei wenigstens ein Teil des SiC-Halbleiterkörpers (502) eine Driftzone ausbildet; einen ersten Kontakt (508) einer ersten Seite (510) des SiC-Halbleiterkörpers (502); einen zweiten Kontakt (512) an einer zweiten Seite (514) des SiC-Halbleiterkörpers (502), wobei die erste Seite (510) der zweiten Seite (514) gegenüberliegt; eine Mehrzahl von Gräben (518), die sich von der zweiten Seite (514) aus in den SiC-Halbleiterkörper (502) erstrecken; und wenigstens eine Graphenschicht (520'), die wenigstens teilweise an einer Seitenwand der Mehrzahl von Gräben (518) ausgebildet ist.
  22. Die vertikale Leistungshalbleitervorrichtung (500) nach Anspruch 21, wobei ein Strompfad innerhalb der Driftzone zwischen dem ersten Kontakt (508) und dem zweiten Kontakt (512) die wenigstens eine Graphenschicht (520) umfasst sowie, in Parallelschaltung hierzu, einen Teil des SiC-Halbleiterkörpers (502) zwischen der Mehrzahl von Gräben (518).
  23. Die vertikale Leistungshalbleitervorrichtung (500) nach Anspruch 21, wobei die ersten und zweiten Kontakte (508, 512) Kontakte zu Source und Drain eines FETs, Kontakte zu Kathode und Anode einer Diode oder Kontakte zu Emitter und Kollektor eines IGBTs ausbilden.
  24. Eine laterale Leistungshalbleitervorrichtung (700), umfassend einen SiC-Halbleiterkörper (702), wobei wenigstens ein Teil des SiC-Halbleiterkörpers (702) eine Driftzone ausbildet; einen Sourcekontakt (708) an einer ersten Seite (710) des SiC-Halbleiterkörpers (702); einen Drainkontakt (712') an der ersten Seite (710) des Halbleiterkörpers (702); ein Kanalgebiet, das wenigstens eine Graphenschicht (720) umfasst; und wobei die Leistungshalbleitervorrichtung geeignet ist, Spannungen von wenigstens 500 Volt zu sperren und einen lateralen Abstand zwischen einem Bodygebiet (728) und dem Drainkontakt (712') von wenigstens 5 µm aufweist.
  25. Die laterale Leistungshalbleitervorrichtung (700) nach Anspruch 24, wobei die wenigstens eine Graphenschicht (720) über einer Gatestruktur (730), die zur Steuerung einer Leitfähigkeit der wenigstens einen Graphenschicht (720) geeignet ist, angeordnet ist.
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