DE102013100683B4 - Integrierte Schaltung mit Feldeffekttransistorstrukturen mit Gate- und Feldelektroden und Verfahren zum Herstellen einer solchen integrierten Schaltung - Google Patents

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Abstract

Integrierte Schaltung (900), aufweisend:eine erste Feldeffekttransistorstruktur (100), die eine erste Gateelektrodenstruktur (121), eine erste Feldelektrodenstruktur (151), einen ersten Drainzonenabschnitt (132) und eine erste Sourceelektrodenstruktur (112) aufweist, undeine zweite Feldeffekttransistorstruktur (200), die eine zweite Gateelektrodenstruktur (221), eine zweite Feldelektrodenstruktur (251), einen zweiten Drainzonenabschnitt (232) und zweite Sourceelektrodenstruktur (212) aufweist, wobeider erste und der zweite Drainzonenabschnitt (132, 232) eine zusammenhängende Drainzone (330) ausbilden,die erste und die zweite Gateelektrodenstruktur (121, 221) elektrisch voneinander getrennt sind,die erste und die zweite Sourceelektrodenstruktur (112, 212) elektrisch voneinander getrennt sind,die erste Feldelektrodenstruktur (151) und die zweite Feldelektrodenstruktur (251) elektrisch voneinander getrennt sind,die erste Feldelektrodenstruktur (151) mit der ersten Sourceelektrodenstruktur (112) elektrisch gekoppelt ist, unddie zweite Feldelektrodenstruktur (251) elektrisch mit der zweiten Gateelektrodenstruktur (221) gekoppelt ist.

Description

  • HINTERGRUND
  • Integrierte Schaltungen, die einen Leistungstransistor zum Schalten einer externen Last umfassen, können eine Feldelektrode aufweisen, die kapazitiv mit einer Driftzone des Leistungstransistors gekoppelt ist. Die Feldelektrode kann elektrisch mit Sourcebereichen des Leistungstransistors verbunden sein, um eine niedrige Gate-Drain-Kapazität Cgd zu erzielen. Andererseits sind Leistungstransistoren zu schnellen transienten bzw. kurzzeitigen Spannungsimpulsen geneigt, die eine Fehlfunktion der integrierten Schaltung verursachen können.
  • Es ist wünschenswert, Schaltcharakteristiken und einen Widerstand gegenüber transienten Spannungsimpulsen an den Anschlüssen von integrierten Schaltungen zu verbessern.
  • Die DE 10 2009 047 786 A1 beschreibt MOSFETs mit Trenchgate-Strukturen, die neben der Gateelektrode noch von der Gateelektrode isolierte und mit dem Sourcepotential verbundene Feldelektroden aufweisen. Die US 2010 / 0 102 871 A1 beschreibt einen Leistungstransistor mit Trenchgate-Strukturen, wobei Feldelektroden, die in den Trenchgate-Strukturen unterhalb der Gateelektrode ausgebildet sind, mit einem Bauteilanschluss des Leistungshalbleiter-Transistors verbunden sind. Eine mit dem Bauteilanschluss verbundene externe Schaltung kann die Feldelektroden an das Drainpotential, das Gatepotential oder das Sourcepotential schalten.
  • Leistungstransistoren mit Trenchgate-Strukturen, die neben der Gateelektrode eine mit dem Sourcepotential verbundene Elektrode aufweisen sind auch aus der US 5 998 833 A bekannt. Die DE 10 2008 044 411 A1 beschreibt Leistungstransistoren mit einem Haupt-MOS-Transistor und Bond-MOS-Transistoren, die in unmittelbarer Nachbarschaft von Bondpads ausgebildet sind und im Überlast-Fall vor dem Haupt-MOS-Transistor abgeschaltet werden. Die US 2011 / 0 241 170 A1 bezieht sich auf die monolithische Integration einer Halbbrücke mit einem Low-Side-Schalter und einem High-Side-Schalter. Drainzonen der beiden Schalter liegen auf unterschiedlichem Potential und sind strukturell voneinander getrennt.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine integrierte Schaltung sowie ein Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltung anzugeben, durch die die obigen Forderungen erfüllt werden. Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Figurenliste
  • Die begleitenden Zeichnungen sind beigeschlossen, um ein weiteres Verständnis der vorliegenden Erfindung zu liefern, und sie sind in der Offenbarung enthalten und bilden einen Teil von dieser. Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung von Prinzipien der Erfindung. Andere Ausführungsbeispiele der Erfindung und zahlreiche der beabsichtigten Vorteile werden sofort erkannt, da sie besser unter Hinweis auf die folgende Detailbeschreibung zu verstehen sind. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander. Gleiche Bezugszeichen geben einander entsprechende Teile an.
    • 1A ist ein schematisches Schaltungsdiagramm einer integrierten Schaltung mit einer ersten und einer zweiten Feldeffekttransistorstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel.
    • 1B ist eine schematische Schnittdarstellung eines Teiles einer integrierten Schaltung mit einer ersten und einer zweiten Feldeffekttransistorstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel, das eine Trennung von aktiven Gebieten durch pn-Übergänge liefert.
    • 2A ist eine schematische Draufsicht einer integrierten Schaltung einschließlich eines ersten aktiven Gebietes mit einer ersten Feldeffekttransistorstruktur und einschließlich von zwei aktiven Gebieten mit zweiten Feldeffekttransistorstrukturen.
    • 2B ist eine schematische Schnittdarstellung eines Teiles einer integrierten Schaltung mit einer ersten und einer zweiten Feldeffekttransistorstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel, das Trenchstrukturen zum Trennen von aktiven Gebieten liefert.
    • 3 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm einer integrierten Schaltung mit einer ersten und einer zweiten Feldeffekttransistorstruktur zur Erläuterung von Ausführungsbeispielen und anderen Beispielen mit Treiber- bzw. Ansteuerschaltungen für Ansteuersignale, die an Feld- und Gateelektrodenstrukturen anliegen.
    • 4 ist eine schematische Schnittdarstellung eines Teiles einer integrierten Schaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel, das getrennte Sourceelektroden vorsieht.
    • 5 ist eine schematische Schnittdarstellung eines Teiles einer integrierten Schaltung mit einer Vielzahl von ersten Feldeffekttransitorstrukturen gemäß einem Ausführungsbeispiel.
    • 6 ist ein vereinfachtes Flussdiagramm zum Erläutern eines Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltung mit einer ersten und einer zweiten Feldeffekttransistorstruktur gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
  • DETAILBESCHREIBUNG
  • In der folgenden Detailbeschreibung wird Bezug auf die begleitenden Zeichnungen genommen, die einen Teil der Offenbarung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann. Beispielsweise können als Teil eines Ausführungsbeispiels veranschaulichte oder beschriebene Merkmale zusammen mit anderen Ausführungsbeispielen verwendet werden, um ein weiteres Ausführungsbeispiel zu liefern. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung derartige Modifikationen und Veränderungen umfasst.
  • Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu und dienen lediglich für Veranschaulichungszwecke. Zur Klarheit sind die gleichen Elemente oder Herstellungsprozesse mit den gleichen Bezugszeichen in den verschiedenen Zeichnungen versehen, falls nicht etwas anderes festgestellt wird.
  • Der hierin verwendete Ausdruck „elektrisch gekoppelt“ bedeutet nicht, dass die Elemente direkt miteinander gekoppelt sein müssen. Stattdessen können dazwischen liegende Elemente zwischen den „elektrisch gekoppelten“ Elementen vorhanden sein. Als ein Beispiel können keines, ein Teil, oder alle der (des) dazwischen liegenden Elemente (Elements) steuerbar sein, um eine niederohmige Verbindung und, zu einer anderen Zeit, eine nicht-niederohmige Verbindung zwischen den „elektrisch gekoppelten“ Elementen zu liefern. Der Ausdruck „elektrisch verbunden“ soll eine niederohmige elektrische Verbindung zwischen den Elementen beschreiben, die elektrisch miteinander verbunden sind, beispielsweise eine Verbindung über ein Metall und/oder einen hoch dotierten Halbleiter.
  • Einige Figuren beziehen sich auf relative Dotierungskonzentrationen durch Angabe von „-‟ oder „+“ zunächst zu dem Dotierungstyp. Beispielsweise bedeutet „n-“ eine Dotierungskonzentration, die kleiner ist als die Dotierungskonzentration eines „n“-Dotierungsbereiches, während ein „n+“-Dotierungsbereich eine größere Dotierungskonzentration als der „n“-Dotierungsbereich hat. Dotierungsbereiche der gleichen relativen Dotierungskonzentration können, müssen aber nicht die gleiche absolute Dotierungskonzentration haben. Beispielsweise können zwei verschiedene n+-dotierte Bereiche verschiedene absolute Dotierungskonzentrationen aufweisen. Das gleiche gilt beispielsweise für einen n-dotierten und einen p+-dotierten Bereich.
  • Ausdrücke wie „erste“, „zweite“ und dergleichen werden verwendet, um verschiedene Strukturen, Elemente, Bereiche, Sektionen und so weiter zu beschreiben. Gleiche Ausdrücke beziehen sich auf gleiche Elemente in der Beschreibung.
  • Die Ausdrücke „haben“, „enthalten“, „einschließen“, „umfassen“ und dergleichen sind offene Begriffe, und die Ausdrücke zeigen das Vorhandensein der angegebenen Elemente oder Merkmale an, aber schließen zusätzliche Elemente oder Merkmale nicht aus. Mit bestimmten und unbestimmten Artikein gekennzeichnete Elemente können sowohl im Singular aus auch im Plural vorliegen, sofern nicht ausdrücklich anderes angegeben ist.
  • 1A bezieht sich auf eine integrierte Schaltung 900 mit einem Leistungsfeldeffekttransistor, der geeignet ist, eine Last zu einer Strom- bzw. Spannungsversorgung zu schalten und einen Laststrom von einigen 100 mA bis einigen Amperes zu steuern. Eine Strom- bzw. Spannungsversorgung, beispielsweise eine Fahrzeugbatterie, kann elektrisch mit einem Drainanschluss 331 der integrierten Schaltung 900 gekoppelt sein. Eine Last, beispielsweise eine Glühbirne, kann elektrisch mit einem ersten Sourceanschluss 114 der integrierten Schaltung 900 gekoppelt sein. Eine erste Feldeffekttransistorstruktur 100 ist mit ihrem Drain-Source-Pfad in einem Strompfad zwischen dem Drainanschluss 331 und dem ersten Sourceanschluss 114 vorgesehen. Ein erstes Gatesignal G1 wird in eine erste Gateelektrodenstruktur 121 der ersten Feldeffekttransistorstruktur 100 gespeist. Eine intrinsische Gate-Drain-Kapazität Cgd ist wirksam zwischen der ersten Gateelektrodenstruktur 121 und der Drainelektrode der ersten Feldeffekttransistorstruktur 100, wobei eine Schaltzeit der ersten Feldeffekttransistorstruktur 100 mit anwachsendem Cgd ansteigt. Eine erste Feldelektrodenstruktur 151 der ersten Feldeffekttransistorstruktur 100 ist mit einer Sourceelektrode der ersten Feldeffekttransistorstruktur 900 verbunden, um die effektive Kapazität Cgd zu vermindern und die Schaltgeschwindigkeit zu erhöhen.
  • Eine zweite Feldeffekttransistorstruktur 200 ist mit ihrem Source-Drain-Pfad zwischen dem Drainanschluss 331 und dem zweiten Sourceanschluss 214 vorgesehen. Die zweite Feldeffekttransistorstruktur 200 umfasst eine zweite Gateelektrodenstruktur 221 und eine zweite Feldelektrodenstruktur 251. Die zweite Gateelektrodenstruktur 221 ist elektrisch von der ersten Gateelektrodenstruktur 121 getrennt. Mit der Trennung der ersten und zweiten Gateelektrodenstrukturen 121, 221 können die ersten und zweiten Feldeffekttransistorstrukturen 100, 200 unabhängig geschaltet werden. Die zweite Gateelektrodenstruktur 221 kann floaten bzw. potentialfrei sein. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen kann die zweite Gateelektrodenstruktur 221 elektrisch mit einem festen Potential oder mit dem Ausgang einer Ansteuerschaltung oder anderen Schaltungselementen innerhalb der integrierten Schaltung 900 gekoppelt sein. Die zweite Feldelektrodenstruktur 251 ist elektrisch von der ersten Feldelektrodenstruktur 151 getrennt. Die ersten und zweiten Feldelektrodenstrukturen 151, 251 können dadurch verschieden angeschlossen sein.
  • Beispielsweise ist in einer der Erfindungen die zweite Feldelektrodenstruktur 251 elektrisch mit der zweiten Gateelektrodenstruktur 221 gekoppelt. Ein elektrisches Koppeln der zweiten Feldelektrodenstruktur 251 und der zweiten Gateelektrodenstruktur 221 erhöht die Gate-Drain-Kapazität Cgd des zweiten Feldeffekttransistors 200. Als ein Ergebnis können schnelle transiente Signale (Impulse), die an dem Drainanschluss 331 oder dem zweiten Sourceanschluss 214 anliegen, auf die zweite Feldeffekttransistorstruktur 200 durch kapazitives Koppeln über den kapazitiven Potentialteiler Cgd/Cgs schalten. Die zweite Feldeffekttransistorstruktur 200 kann als ein Schutzschalter wirksam sein, der schnell transiente Vorgänge, beispielsweise hochfrequentes Rauschen und elektrostatische Entladungs-(ESD-)Impulse überbrückt, die an dem Drainanschluss 331 oder dem zweiten Sourceanschluss 214 anliegen, um so die integrierte Schaltung 900 vor zerstörenden Strömen aufgrund schneller transienter Impulse zu schützen, die zerstörende parasitäre Vorrichtungen innerhalb der integrierten Schaltung 900 einschalten können. Die erste Feldeffekttransistorstruktur 100 kann gestaltet sein, um als ein Schaltelement wirksam zu sein, das bzgl. der Schaltcharakteristiken zwischen dem Drainanschluss 331 und dem ersten Sourceanschluss 214 optimiert zu sein. Gemäß Ausführungsbeispielen einer anderen der Erfindungen kann die zweite Feldelektrodenstruktur 251 elektrisch mit einem festen Potential oder mit dem Ausgang einer Ansteuerschaltung gekoppelt sein.
  • Die erste Feldeffekttransistorstruktur 100 umfasst eine erste Sourceelektrodenstruktur 112, und die zweite Feldeffekttransistorstruktur 200 umfasst eine zweite Sourceelektrodenstruktur 212. Die ersten und zweiten Sourceelektrodenstrukturen 112, 212 könnten elektrisch miteinander gekoppelt sein. Gemäß den Erfindungen sind die ersten und zweiten Sourceelektrodenstrukturen 112, 212 elektrisch voneinander getrennt. 1B bezieht sich auf eine integrierte Schaltung 900, die auf einer Halbleiterscheibe 910 mit einer ersten Oberfläche 911 beruht. Die Halbleiterscheibe 910 ist aus einem halbleitenden Material, beispielsweise einkristallinem Silizium, Germanium oder Galliumarsenid (GaAs) hergestellt. Eine Driftschicht 350 eines ersten Leitfähigkeitstyps erstreckt sich in vertikaler Richtung, die die Richtung senkrecht zu der ersten Oberfläche 911 ist, in die Halbleiterscheibe 910 und bildet eine Zwischenfläche mit einer Drainzone 330 des ersten Leitfähigkeitstyps. Die Drainzone 330 hat eine höhere Dotierungskonzentration als die Driftschicht 350. Die Zwischenfläche zwischen der Driftschicht 350 und der Drainzone 330 ist grundsätzlich parallel zu der ersten Oberfläche 911.
  • In der Halbleiterscheibe 910 ist eine erste Feldeffekttransistorstruktur 100 in einem ersten aktiven Gebiet 161 gebildet, und eine zweite Feldeffekttransistorstruktur 200 ist in einem zweiten aktiven Gebiet 162 gebildet.
  • Die erste Feldeffektstruktur 100 umfasst einen ersten Kanalbereich 120 und erste Sourcebereiche 110 des ersten Leitfähigkeitstyps. Gemäß einem Ausführungsbeispiel bezüglich Transistoren vom Anreichungstyp ist der Kanalbereich 120 von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, der entgegengesetzt zu dem ersten Leitfähigkeitstyp ist. Der erste Kanalbereich 120 und die ersten Sourcebereiche 110 sind beide in dem ersten aktiven Gebiet 161 der Halbleiterscheibe 910 gebildet. Die ersten Sourcebereiche 110 können direkt an die erste Oberfläche 911 angrenzen. Der erste Kanalbereich 120 trennt die ersten Sourcebereiche 110 und einen Teil der Driftzone 150, die in dem ersten aktiven Gebiet 161 gebildet ist. Beispielsweise erstreckt sich der Kanalbereich 120 in der vertikalen Richtung parallel zu der ersten Oberfläche 911 zwischen einem vergrabenen Rand der ersten Sourcebereiche 110 und bildet eine Zwischenfläche mit der Driftschicht 350. Die Zwischenfläche kann grundsätzlich parallel zu der ersten Oberfläche 911 sein. Erste Kontaktbereiche 120a des zweiten Leitfähigkeitstyps können in direktem Kontakt mit beiden aus den ersten Sourcebereichen 110, dem ersten Kanalbereich 120 und der ersten Oberfläche 911 sein, um Ladungsspeichereffekte in dem ersten Kanalbereich 120 zu vermeiden.
  • Die erste Feldeffekttransistorstruktur 100 umfasst weiterhin einen ersten Drainzonenabschnitt 132 der in dem ersten aktiven Gebiet 161 gebildeten Drainzone 330.
  • Eine erste Sourceelektrodenstruktur 112 ist in einem Bereich grundsätzlich entsprechend dem ersten aktiven Gebiet 161 und in direktem Kontakt mit der Halbleiterscheibe 910 vorgesehen. Die erste Sourceelektrodenstruktur 112 kann eine Struktur eines hoch dotierten polykristallinen Siliziums, eines Metalls oder einer Metallverbindung, beispielsweise Kupfer Cu, Aluminium Al, Wolfram W oder hoch leitender Verbindungen sein. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen umfasst die erste Sourceelektrodenstruktur 112 zwei oder mehr Schichten von verschiedenen Materialien, beispielsweise Metallsiliziden, Metallnitriden, Diffusionsbarrierematerialien und/oder reinen Metallen.
  • Die erste Feldeffekttransistorstruktur 100 umfasst weiterhin eine erste Gateelektrodenstruktur 121 und eine erste Feldelektrodenstruktur 151, die in wenigstens einer ersten Trenchstruktur 301 vorgesehen sind, welche sich von der ersten Oberfläche 911 in die Halbleiterscheibe 910 erstreckt, wobei ein Trenchboden von der wenigstens einen ersten Trenchstruktur 301 innerhalb der Driftschicht 350 in einem Abstand zur Zwischenfläche zwischen der Driftschicht 350 und der Drainzone 330 gebildet ist. Die erste Gateelektrodenstruktur 121 kann an einem ersten Abstand zu der ersten Oberfläche 911 vorgesehen sein, wobei der erste Abstand einem zweiten Abstand zwischen dem vergrabenen Rand der ersten Sourcebereiche 110 und der ersten Oberfläche 911 entspricht. Die erste Gateelektrodenstruktur 121 kann sich in einer vertikalen Richtung bis zu einem dritten Abstand zu der ersten Oberfläche 911 entsprechend grundsätzlich zu einem vierten Abstand zwischen der ersten Oberfläche 911 und einer Zwischenfläche zwischen dem ersten Kanalbereich 120 und dem Driftbereich 350 erstrecken.
  • Die erste Feldelektrodenstruktur 151 umfasst einen Abschnitt, der sich zwischen der ersten Gateelektrodenstruktur 121 und dem Trenchboden erstreckt. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann sich die erste Feldelektrodenstruktur 151 zwischen der ersten Oberfläche 911 und dem Trenchboden in einem zentralen Teil der ersten Trenchstruktur 301 erstrecken, wobei die erste Gateelektrodenstruktur 121 in peripheren Teilen der ersten Trenchstruktur 301 gebildet ist. Ein erstes Dielektrikum 152 trennt elektrisch die erste Feldelektrodenstruktur 151 und die Driftschicht 350. Ein erstes Gatedielektrikum 122 trennt und isoliert elektrisch die erste Gateelektrodenstruktur 121 und den ersten Kanalbereich 120. Ein erstes oberes oder Top-Dielektrikum 129 trennt und isoliert elektrisch die erste Sourceelektrodenstruktur 112 und die erste Gateelektrodenstruktur 121. Ein erstes Zwischendielektrikum 159 trennt und isoliert elektrisch die ersten Feld- und Gateelektrodenstrukturen 121, 151. Das erste Gatedielektrikum 122 ist dünner als das erste Dielektrikum 152.
  • Die zweite Feldelektrodenstruktur 200 umfasst einen zweiten Kanalbereich 220, der von dem zweiten Leitfähigkeitstyp sein kann, und zweite Sourcebereiche 210 des ersten Leitfähigkeitstyps. Der zweite Kanalbereich 220 und die zweiten Sourcebereiche 210 sind beide in dem zweiten aktiven Gebiet 162 der Halbleiterscheibe 910 gebildet. Die zweiten Sourcebereiche 210 können direkt an die erste Oberfläche 911 angrenzen. Der zweite Kanalbereich 220 trennt die zweiten Sourcebereiche 210 und den Teil der Driftzone 350, der in dem zweiten aktiven Gebiet 162 gebildet ist. Beispielswiese erstreckt sich der Kanalbereich 220 in der vertikalen Richtung zwischen einem vergrabenen Rand der zweiten Sourcebereiche 210 und bildet eine Zwischenfläche mit der Driftschicht 350. Die Zwischenfläche kann im Wesentlichen oder grundsätzlich parallel zu der ersten Oberfläche 911 wenigstens in Abschnitten sein. Zweite Kontaktbereiche 220a des zweiten Leitfähigkeitstyps können in direktem Kontakt mit beiden aus den zweiten Sourcebereichen 210, dem zweiten Kanalbereich 220 und der ersten Oberfläche 911 sein, um Ladungsspeichereffekte in dem zweiten Kanalbereich 220 zu vermeiden. Der erste Leitfähigkeitstyp kann ein n- oder ein p-Typ sein.
  • Die zweite Feldeffekttransistorstruktur 200 umfasst weiterhin einen zweiten Drainzonenabschnitt 232 der Drainzone 330 in dem zweiten aktiven Gebiet 162.
  • Eine zweite Sourceelektrodenstruktur 212 ist in einem Bereich im Wesentlichen oder grundsätzlich entsprechend den zweiten aktiven Gebieten 162 und in direktem Kontakt mit der Halbleiterscheibe 910 vorgesehen. Die zweite Sourceelektrodenstruktur 212 kann von dem gleichen Typ und aus den gleichen Materialien wie die erste Sourceelektrodenstruktur 112 hergestellt sein.
  • Die zweite Feldeffekttransistorstruktur 200 umfasst weiterhin eine zweite Gateelektrodenstruktur 221 und eine zweite Feldelektrodenstruktur 251, die in wenigstens einer zweiten Trenchstruktur 302 vorgesehen ist, welche sich von der ersten Oberfläche 911 in die Halbleiterscheibe 910 erstreckt, wobei ein Trenchboden der zweiten Trenchstruktur 302 innerhalb der Driftschicht 350 in einem Abstand zu der Zwischenfläche zwischen der Driftschicht 350 und der Drainzone 330 gebildet ist.
  • Die zweite Gateelektrodenstruktur 221 kann in einem fünften Abstand zur zweiten Oberfläche 911 angeordnet sein, wobei der fünfte Abstand einem sechsten Abstand zwischen dem vergrabenen Rand der zweiten Sourcebereiche 210 und der ersten Oberfläche 911 entspricht. Die zweite Gateelektrodenstruktur 221 kann sich in der vertikalen Richtung bis zu einem siebenten Abstand zur ersten Oberfläche 911 im Wesentlichen entsprechend einem achten Abstand zwischen der ersten Oberfläche 911 und der Zwischenfläche zwischen dem zweiten Kanalbereich 220 und dem Driftbereich 350 erstrecken. Die zweite Feldelektrodenstruktur 251 umfasst einen Abschnitt in dem Bereich zwischen der zweiten Gateelektrodenstruktur 221 und dem Trenchboden. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann sich die zweite Feldelektrodenstruktur 251 zwischen der ersten Oberfläche 911 und dem Trenchboden in einem zentralen Teil der zweiten Trenchstruktur 302 erstrecken, wobei die zweite Gateelektrodenstruktur 251 in peripheren Teilen der zweiten Trenchstruktur 302 gebildet ist.
  • Ein zweites Dielektrikum 252 trennt die zweite Feldelektrodenstruktur 251 von der Driftschicht 350. Ein zweites Gatedielektrikum 222 trennt und isoliert elektrisch die zweite Gateelektrodenstruktur 221 und den zweiten Kanalbereich 220. Ein zweites oberes oder Top-Dielektrikum 229 trennt die zweite Sourceelektrodenstruktur 212 und die zweite Gateelektrodenstruktur 221. Ein zweites Zwischendielektrikum 259 trennt und isoliert elektrisch die zweiten Gate- und Feldelektrodenstrukturen 221, 251. Das zweite Gatedielektrikum 222 ist dünner als das erste Dielektrikum 252.
  • Das Material der ersten und zweiten Gateelektrodenstrukturen 121, 221 und der ersten und zweiten Feldeffektstrukturen 151, 251 kann ein hoch leitendes Material, beispielsweise ein dotiertes Halbleitermaterial, beispielsweise dotiertes polykristallines Silizium, sein. Das Material der ersten und zweiten Dielektrika 152, 252 kann Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid oder ein anderes isolierendes Oxid oder Nitrid sein oder diese Stoffe enthalten. Das Material der ersten und zweiten oberen oder Top-Dielektrika 129, 229 kann Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid und/oder ein anderes isolierendes Oxid oder Nitrid sein oder jeweils diese Stoffe enthalten. Das Material der ersten und zweiten Gatedielektrika 122, 222 kann Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid und/oder ein anderes isolierendes Oxid oder Nitrid sein oder jeweils diese Stoffe enthalten. Das Material der ersten und zweiten Zwischendielektrika 159, 259 kann Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid und/oder ein anderes isolierendes Oxid oder Nitrid sein oder jeweils diese Stoffe enthalten.
  • Die ersten und zweiten Drainzonenabschnitte 132, 232 bilden eine zusammenhängende Drainzone 330. Eine Drainelektrodenstruktur 312 kann auf einer zweiten Oberfläche 912 der Halbleiterscheibe 910 vorgesehen sein, wobei die zweite Oberfläche 912 die Oberfläche entgegengesetzt zu der ersten Oberfläche 911 ist. Die Drainelektrodenstruktur 312 kann einen Drainanschluss 331 bilden oder elektrisch mit diesem verbunden sein. Andere Ausführungsbeispiele können sich auf eine „Drain-Up“- bzw. eine „Drain-Oben“-Gestaltung beziehen, bei welcher die Drainelektrodenstruktur 312 auf der ersten Oberfläche 911 gebildet ist und sich hoch dotierte Zwischenverbindungsstrukturen durch die Halbleiterscheibe 910 zwischen den Drainelektrodenstrukturen 312 und der Drainzone 330 erstrecken.
  • Die erste Sourceelektrodenstruktur 112 kann einen ersten Sourceanschluss 114 der integrierten Schaltung 900 bilden oder mit diesem elektrisch gekoppelt sein, und die zweite Sourceelektrodenstruktur 212 kann einen zweiten Sourceanschluss 214 bilden oder mit diesem elektrisch gekoppelt sein.
  • Die ersten und zweiten aktiven Gebiete 161, 162 sind durch eine Grenzkonstruktion getrennt. Diese Grenzkonstruktionen können zwei pn-Übergänge umfassen oder aus diesen bestehen. Beispielsweise können sich an den Rändern von jedem der aktiven Gebiete 161, 162 dotierte Säulen 351a des zweiten Leitfähigkeitstyps von der ersten Oberfläche 911 in der vertikalen Richtung in die Halbleiterscheibe 910 wenigstens bis zu einem Abstand erstrecken, der größer ist als der Abstand zwischen der ersten Oberfläche 911 und der Zwischenfläche, die die Kanalbereiche 120, 220 mit der Driftschicht 350 bilden. Ein Bereich des ersten Leitfähigkeitstyps, der ein Abschnitt der Driftschicht 350 sein kann, ist zwischen den Säulen 351a gebildet. Ein Spalt 332, der mit einem isolierenden Material gefüllt sein kann, trennt die ersten und zweiten Sourceelektrodenstrukturen 112, 212.
  • Die ersten und zweiten Trenchstrukturen 301, 302 können grabenförmig gestaltet sein und sich in einer Richtung senkrecht zu der Querschnittsebene erstrecken. Die ersten und zweiten Feldeffekttransistorstrukturen 100, 200 können jeweils eine einzige Trenchstruktur 301, 302 oder aber mehrere Trenchstrukturen 301, 302 aufweisen. Die ersten und zweiten Trenchstrukturen 301, 302 können parallel zueinander verlaufen und gleichmäßig beabstandet sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel haben die ersten und zweiten Trenchstrukturen 301, 302 die gleiche Größe und Querschnittsgestalt.
  • Wenn die erste Feldeffekttransistorstruktur 100 in einem AUS-Zustand ist, trennt der Kanalbereich 120 die ersten Sourcebereiche 110 von der Driftzone 350, und es fließt kein Strom zwischen den ersten Sourcebereichen 110 und der Driftzone 350. Wenn eine geeignete Spannung an die erste Gateelektrodenstruktur 121 angelegt wird, sammeln sich in dem ersten Kanalbereich 120 Minoritätsladungsträger längs des ersten Gatedielektrikums 122 derart, dass leitende Inversionskanäle zwischen den ersten Sourcebereichen 110 und der Driftzone 150 längs der Trenchwände durch den ersten Kanalbereich 120 gebildet werden. Ein Strom fließt zwischen den ersten Sourcebereichen 110 und der Drainzone 330. Die zweite Feldeffekttransistorstruktur 200 arbeitet entsprechend.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel hat in der ersten Feldeffekttransistorstruktur 100 die erste Feldelektrodenstruktur 151 ein Potential, das gleich zu oder nahe bei dem Potential des Sourceanschlusses 114 ist. Die Gate-Drain-Kapazität Cgd ist niedrig, und die Schaltcharakteristiken der ersten Feldeffekttransitorstruktur 100 können bzgl. der Ansprechzeit und des Leistungsverbrauches optimiert sein. In der zweiten Feldeffektransistorstruktur 200 kann das Potential an der zweiten Feldelektrode 251 gleich zu oder nahe bei dem Potential der zweite Gateelektrodenstruktur 221 derart sein, dass die Gate-Drain-Kapazität Cgd hoch ist, und die zweite Feldeffektransistorstruktur 200 kann kapazitiv durch einen schnellen transienten Impuls gesteuert sein, der an dem Drainanschluss 331 anliegt. Als eine Konsequenz erlauben die getrennten Gateelektrodenstrukturen 121, 221 und die getrennten Feldelektrodenstrukturen 151, 251 ein rasches Kombinieren oder optimiertes Schalten von Lasten mit effizientem raschen transienten Ansprechen. In Konfigurationen, die lediglich schnell schaltende Leistungstransistorstrukturen vorsehen, kann ein schneller transienter Impuls, der an dem Drainanschluss anliegt, in einer fehlerhaften Aktivierung oder in einer ausfallenden Aktivierung der Leistungstransistorstrukturen oder in einer lokalen Zerstörung in der Leistungstransistorstruktur oder in weiteren logischen Schaltungen der integrierten Schaltung resultieren. Dagegen aktiviert in Konfigurationen, wie diese in 1B gezeigt sind, welche einen Schutztransistor vorsehen, der durch die zweite Feldeffekttransistorstruktur 200 repräsentiert ist, ein schneller transienter Impuls, der an dem Drainanschluss anliegt, den Schutztransistor, welcher die Energie des schnellen transienten Impulses aufnimmt oder zerstreut, bevor jegliche Zerstörung oder Fehlfunktion der integrierten Schaltung auftreten kann.
  • 2A bezieht sich auf ein Ausführungsbeispiel mit zwei zweiten aktiven Gebieten 162, die auf gegenüberliegenden Seiten des ersten aktiven Gebietes 161 vorgesehen sind. Eine erste Sourceelektrodenstruktur 112 ist in einem sektionalen Gebiet der ersten Oberfläche des Halbleiters 910 vorgesehen, wobei das sektionale Gebiet im Wesentlichen dem ersten aktiven Gebiet 161 entspricht. Eine zweite Elektrodenstruktur 162 umfasst zwei Teile, wobei jeder Teil im Wesentlichen ein weiteres sektionales Gebiet der ersten Oberfläche des Halbleiters 910 bedeckt und jedes weitere sektionale Gebiet im Wesentlichen dem zweiten aktiven Gebiet 162 entspricht. Ein drittes aktives Gebiet 163 kann festgelegt werden, wo weitere Ansteuerschaltungen und logische Schaltungen innerhalb der Halbleiterscheibe 910 gebildet sind.
  • Gemäß anderen Ausführungsbeispielen können die zweite Gateelektrodenstruktur 221 und die zweite Feldelektrodenstruktur 251 beide mit dem gleichen Potential verbunden sein. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen sind die zweiten Gate- und Feldelektrodenstrukturen 221, 251 mit verschiedenen festen oder steuerbaren Potentialen verbunden.
  • 2B zeigt eine Schnittdarstellung längs einer Linie BB von 2A gemäß einem Ausführungsbeispiel, das zwei Metallisierungsebenen vorsieht. Längs der Ränder der ersten und zweiten aktiven Gebiete 161, 162 bilden Isolationstrenches 351 eine Isolationsstruktur, die elektrisch die ersten und zweiten aktiven Gebiete 161, 162 trennt. Eine isolierende Schicht 371 kann die Isolationstrenches 351 auskleiden oder diesen folgen. Die Dicke der isolierenden Schicht 371 kann der Dicke der ersten und zweiten Dielektrika 152, 252 entsprechen. In dem Rest können die Isolationstrenches 351 mit einem leitenden Material gefüllt sein, das das gleiche Material sein kann, welches die ersten und zweiten Feldelektrodenstrukturen 151, 251 bildet. Die Größe und Querschnittsgestalt der Isolationstrenches 351 kann im Wesentlichen derjenigen der ersten und zweiten Trenchstrukturen 301, 302 entsprechen.
  • 2B zeigt eine Konfiguration mit keinen ersten und zweiten Sourcebereichen 110, 210, welche zwischen dem Isolationstrench 351 und der ersten benachbarten Struktur aus den ersten und zweiten Trenchstrukturen 301, 302 des zugeordneten aktiven Gebietes 161, 162 gebildet sind. Die ersten und zweiten Sourcebereiche 110, 210 werden angrenzend aneinander oder berührend zwischen jeweils ersten und zweiten Trenchstrukturen 301, 302 gebildet. Eine gemusterte Metallschicht 311 ist in einem Abstand zu der ersten Oberfläche 911 vorgesehen. Von Sourceleitungen, die von der gemusterten Metallschicht 311 gebildet sind, erstrecken sich erste leitende Stöpsel 311a zu der ersten Oberfläche 911 und kontaktieren direkt die ersten und zweiten Sourcebereiche 110, 210. Zweite leitende Stöpsel 111b, 211b verbinden elektrisch Sourceleitungen in der gemusterten Metallschicht 311 mit den ersten und zweiten Kanalbereichen 120, 220. Dritte leitende Stöpsel 111c, 211c sind zwischen Sourceleitungen in der gemusterten Metallschicht 311 und einem leitenden Material, das die Isolationstrenches 351 füllt, vorgesehen.
  • Eine erste Sourceelektrodenstruktur 112 und eine zweite Sourceelektrodenstruktur 212 können in einem Abstand zu der gemusterten Metallschicht 311 vorgesehen sein. Vierte leitende Stöpsel 112a können elektrisch die erste Sourceelektrodenstruktur 112 mit Sourceleitungen verbinden, die dem ersten aktiven Gebiet 161 zugeordnet sind. Fünfte leitende Stöpsel 212a können elektrisch die zweite Sourceelektrodenstruktur 212 mit Sourceleitungen verbinden, die dem zweiten aktiven Gebiet 162 zugeordnet sind. Die ersten und zweiten Gateelektrodenstrukturen 121, 221 können über weitere leitende Stöpsel in einer Ebene parallel zu der Querschnittsebene verbunden sein.
  • Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann eine dritte Trenchstruktur zwischen den ersten und zweiten aktiven Gebieten 161, 162 vorgesehen sein. Die dritte Trenchstruktur kann die gleiche Größe und Gestalt wie die erste Trenchstruktur 301 und/oder die zweite Trenchstruktur 302 haben. Die dritte Trenchstruktur kann vollständig mit isolierendem Material gefüllt sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die dritte Trenchstruktur eine dritte Gateelektrodenstruktur und/oder eine dritte Feldelektrodenstruktur. Die dritte Gateelektrode kann floatend bzw. potentialfrei, elektrisch mit einem festen Potential gekoppelt, elektrisch mit der ersten Gateelektrodenstruktur 121 oder der zweiten Gateelektrodenstruktur 221 gekoppelt sein. Die dritte Feldelektrodenstruktur kann floatend, elektrisch mit einem festen Potential gekoppelt, elektrisch mit der ersten Feldelektrodenstruktur 151 oder elektrisch mit der zweiten Feldelektrodenstruktur 251 gekoppelt sein. Die dritte Trenchstruktur kann die elektrische Trennung zwischen den ersten und zweiten aktiven Gebieten 161, 162 steigern.
  • Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann eine flache Trenchisolationsstruktur zur Trennung der ersten und zweiten aktiven Gebiete 161, 162 vorgesehen sein. Die flache Trenchisolationsstruktur kann sich von der ersten Oberfläche 911 in der vertikalen Richtung in die Halbleiterscheibe 190 wenigstens bis zu einem Abstand erstrecken, der größer ist als der Abstand zwischen der ersten Oberflächenseite 911 und einer Zwischenfläche, die zwischen den ersten und zweiten Kanalbereichen 120, 220 einerseits und der Driftzone 350 andererseits gebildet ist.
  • 3 bezieht sich auf ein Ausführungsbeispiel mit einer ersten Ansteuerschaltung 431, die das Potential an der zweiten Gateelektrodenstruktur 221 steuert. Eine zweite Ansteuerschaltung 432 kann das Potential an der zweiten Feldelektrodenstruktur 251 steuern. Gemäß einem Vergleichsbeispiel kann eine vierte Ansteuerschaltung 434 das Potential an der ersten Feldelektrodenstruktur 151 steuern. Eine logische Schaltung 430 kann Eingangssignale zu wenigstens einer Schaltung aus den ersten, zweiten und vierten Ansteuerschaltungen 431, 432, 434 liefern. Gemäß einem Ausführungsbeispiel liefert die logische Schaltung 430 feste Potentiale während des Betriebes der integrierten Schaltung 900. Gemäß weiteren Vergleichbeispielen steuert die logische Schaltung 430 die Eingangssignale für die ersten, zweiten und vierten Ansteuerschaltungen 431, 432, 434 abhängig von einem aktuellen oder Strombetriebsmodus der integrierten Schaltung 900.
  • Die erste Gateelektrodenstruktur 121 kann elektrisch mit einem Gateanschluss 128 der integrierten Schaltung 900 verbunden sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine dritte Ansteuerschaltung 433 zwischen dem Gateanschluss 128 und der ersten Gateelektrodenstruktur 121 vorgesehen.
  • 4 bezieht sich auf ein Ausführungsbeispiel mit einer Vielzahl von ersten Trenchstrukturen 301 in einem ersten aktiven Gebiet 161 und einer Vielzahl von zweiten Trenchstrukturen 302 in einem zweiten aktiven Gebiet 162. In dem ersten aktiven Gebiet 161 umfasst eine erste Feldeffektstruktur 100 eine Vielzahl von Abschnitten, wobei jeder Abschnitt einer der ersten Trenchstrukturen 301 zugewiesen ist. Die erste Feldelektrodenstruktur 151 ist elektrisch mit dem ersten Sourceanschluss 114 gekoppelt.
  • In dem zweiten aktiven Gebiet 162 umfasst eine zweite Feldelektrodenstruktur 251 mehrere Abschnitte, wobei jeder Abschnitt in einer der zweiten Trenchstrukturen 302 vorgesehen ist. Die zweite Feldelektrodenstruktur 251 ist elektrisch mit der zweiten Gateelektrodenstruktur 221 gekoppelt. Leitende Übergänge zwischen der zweiten Gateelektrodenstruktur 221 und der zweiten Feldelektrodenstruktur 251 können in Abschnitten der grabenähnlichen Trenches gebildet sein, die sich jenseits eines Transistorzellenfeldes und der Sourceelektrodenstruktur erstrecken. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist ein dielektrischer Isolator nicht über der zweiten Feldelektrodenstruktur 251 vor der Ablagerung des Materials von der zweiten Gateelektrodenstruktur 221 gebildet oder vor der Ablagerung des Materials entfernt, das die zweite Gateelektrodenstruktur 221 bildet. Zusätzlich oder alternativ können leitende Stöpsel zwischen der zweiten Feldelektrodenstruktur 251 und der zweiten Gateelektrodenstruktur 221 vorgesehen sein. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen wird das Material für die ersten und zweiten Feldelektrodenstrukturen 151, 251 in Teilen oberhalb der ersten Oberfläche 911 gebildet, und Kontakte zu den ersten und zweiten Feldelektrodenstrukturen 151, 251 sind in Bereichen außerhalb des Trenches 301, 302 vorgesehen.
  • 5 bezieht sich auf ein Ausführungsbeispiel einer integrierten Schaltung 900 mit einer ersten Feldeffekttransistorstruktur 100, die zwei Arten von ersten Trenchstrukturen 301a, 301b aufweist, welche abwechselnd oder alternierend angeordnet sind. 5 veranschaulicht einen Abschnitt einschließlich der ersten Feldeffekttransistorstruktur 100. Die erste Feldeffekttransistorstruktur 100 umfasst einen ersten Typ von ersten Trenchstrukturen 301a, die einen ersten Typ von Feldelektrodenstrukturen 151b ergeben, welche elektrisch mit den ersten Gateelektrodenstrukturen 121 gekoppelt sein können. Ein zweiter Typ von ersten Trenchstrukturen 301b ergibt einen zweiten Typ von Feldelektrodenstrukturen 151a, die elektrisch mit einem Sourcepotential gekoppelt sind. Durch Vorsehen von vorbestimmten Anzahlen von ersten Trenchstrukturen 301a, 301b des ersten und zweiten Typs können die Schaltcharakteristiken der integrierten Schaltung 900 auf eine Vielzahl von Anwendungen abgestimmt sein.
  • Zusätzlich zeigt 5 eine Kollektorschicht 390 des zweiten Leitfähigkeitstyps. Die Kollektorschicht 390 ist direkt angrenzend an die Drainzone 330 längs der zweiten Oberfläche 192 der Halbleiterscheibe 190 gebildet. Die Kollektorschicht 390 ist elektrisch mit einem Kollektoranschluss 395 der integrierten Schaltung 900 gekoppelt.
  • Beispielsweise kann die Kollektorelektrodenstruktur 391 an der zweiten Oberfläche 192 der Halbleiterscheibe 190 vorgesehen sein. Die Kollektorelektrodenstruktur 391 kann aus einem Metall, beispielsweise Kupfer oder Aluminium sein und/oder verschiedene Schichten von unterschiedlich hoch leitenden Materialien umfassen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel bildet die erste Feldeffektransistorstruktur 100 einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT).
  • Bei dem Ausführungsbeispiel von 5 bildet die erste Feldeffekttransistorstruktur 100 einen Leistungsfeldeffekttransistor, dessen Gate-Drain-Kapazität Cgd zwischen einem theoretischen Mindestwert, der erzielt wird, wenn alle ersten Feldelektrodenstrukturen 151a, 151b elektrisch mit Sourcepotential gekoppelt sind, und einem theoretischen Höchstwert, bei dem alle ersten Feldelektrodenstrukturen 151a, 151b elektrisch mit dem Gatepotential gekoppelt sind, liegt. Der Gate-Drain-Kapazitätswert des Leistungstransistors ist auf Herstellungsniveau abstimmbar. Gemäß Vergleichsbeispielen können die ersten Feldelektrodenstrukturen 151a, 151b mit Ausgängen von steuerbaren Ansteuerschaltungen derart verbunden sein, dass die gesamte Gate-Drain-Kapazität einer Leistungsfeldeffektransistorstruktur entsprechend den Anforderungen einer Anwendung während des Betriebs angepasst werden kann, und die gesamte integrierte Schaltung ist für eine Vielzahl von verschiedenen Anwendungen konfigurierbar bzw. ausführbar. Zusätzlich erlaubt das Konzept eine Anpassung der Gate-Drain-Kapazität Cgd während eines Betriebs einer integrierten Schaltung.
  • Gemäß einem Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltung wird eine gesamte Gate-Drain-Kapazität eines Leistungstransistors gemäß Anwendungsanforderungen gewählt. Eine Anzahl von ersten Feldeffekttransistorstrukturen eines ersten Typs mit einer minimalen Gate-Drain-Kapazität und eine Anzahl von ersten Feldeffekttransistorstrukturen eines zweiten Typs mit einer maximalen Gate-Drain-Kapazität werden bestimmt, um die gewählte Gesamt-Gate-Drain-Kapazität vorzusehen. Auf einer Halbleiterscheibe werden erste Feldeffekttransistorstrukturen eines ersten Typs, welcher die minimale Gate-Drain-Kapazität zeigt, und erste Feldeffekttransistorstrukturen des zweiten Typs mit der maximalen Gate-Drain-Kapazität gemäß den vorbestimmten Anzahlen vorgesehen. Zweite Feldeffekttransistorstrukturen werden vorgesehen, deren Gateelektrodenstrukturen elektrisch von den ersten Gateelektrodenstrukturen der ersten Feldeffekttransistorstrukturen getrennt sind.
  • Ein Verfahren zum Betreiben eines Vergleichbeispiels einer integrierten Schaltung mit ersten und zweiten Feldeffekttransistorstrukturen sieht eine Steuerung der ersten und zweiten Feldeffekttransistorstrukturen durch eine logische Schaltung vor. Ein Betriebsmodus wird erfasst. Das Potential der Feldelektrodenstrukturen wird gemäß einem Schema gesteuert, das Feldelektrodenpotentiale Betriebsmoden zuweist. Gateelektrodenstrukturen der ersten und zweiten Feldeffekttransistorstrukturen sind elektrisch getrennt. Die ersten Feldeffekttransistorstrukturen können Trenchstrukturen umfassen, die verschieden angeschlossene Typen der ersten Feldelektrodenstrukturen vorsehen.
  • Ein in 6 veranschaulichtes weiteres Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltung umfasst ein Herstellen einer ersten Feldeffekttransistorstruktur mit einer ersten Gateelektrodenstruktur und einer ersten Feldelektrodenstruktur (702). Eine zweite Feldeffekttransistorstruktur mit einer zweiten Gateelektrodenstruktur und einer zweiten Feldelektrodenstruktur wird gebildet, wobei die ersten und zweiten Gateelektrodenstrukturen elektrisch getrennt voneinander gebildet werden und die ersten und zweiten Feldelektrodenstrukturen so hergestellt sind, dass sie elektrisch voneinander getrennt sind (704). Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die erste Feldeffekttransistorstruktur in einem ersten aktiven Gebiet gebildet, und die zweite Feldeffekttransistorstruktur wird in einem zweiten aktiven Gebiet der integrierten Schaltung gebildet. Eine Isolationsstruktur ist zwischen dem ersten aktiven Gebiet und dem zweiten aktiven Gebiet vorgesehen.
  • Es ist zu verstehen, dass die Merkmale der verschiedenen, hier beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht anderes angegeben ist.

Claims (22)

  1. Integrierte Schaltung (900), aufweisend: eine erste Feldeffekttransistorstruktur (100), die eine erste Gateelektrodenstruktur (121), eine erste Feldelektrodenstruktur (151), einen ersten Drainzonenabschnitt (132) und eine erste Sourceelektrodenstruktur (112) aufweist, und eine zweite Feldeffekttransistorstruktur (200), die eine zweite Gateelektrodenstruktur (221), eine zweite Feldelektrodenstruktur (251), einen zweiten Drainzonenabschnitt (232) und zweite Sourceelektrodenstruktur (212) aufweist, wobei der erste und der zweite Drainzonenabschnitt (132, 232) eine zusammenhängende Drainzone (330) ausbilden, die erste und die zweite Gateelektrodenstruktur (121, 221) elektrisch voneinander getrennt sind, die erste und die zweite Sourceelektrodenstruktur (112, 212) elektrisch voneinander getrennt sind, die erste Feldelektrodenstruktur (151) und die zweite Feldelektrodenstruktur (251) elektrisch voneinander getrennt sind, die erste Feldelektrodenstruktur (151) mit der ersten Sourceelektrodenstruktur (112) elektrisch gekoppelt ist, und die zweite Feldelektrodenstruktur (251) elektrisch mit der zweiten Gateelektrodenstruktur (221) gekoppelt ist.
  2. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, bei der die erste Sourceelektrodenstruktur (112) elektrisch mit einem ersten Sourceanschluss (114) der integrierten Schaltung (900) und die zweite Sourceelektrodenstruktur (212) elektrisch mit einem zweiten Sourceanschluss (214) der integrierten Schaltung (900) gekoppelt ist.
  3. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei der die erste Feldeffekttransistorstruktur (100) in einem ersten aktiven Gebiet (161) der integrierten Schaltung (900) gebildet ist, und bei der die zweite Feldeffekttransistorstruktur (200) in einem zweiten aktiven Gebiet (162) der integrierten Schaltung (900) gebildet ist, wobei das erste und das zweite aktive Gebiet (161, 162) elektrisch durch zwei pn-Übergänge oder eine Isolationsstruktur getrennt sind.
  4. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die ersten und zweiten Feldeffekttransistorstrukturen (100, 200) vertikale Trenchtransistorstrukturen sind.
  5. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die zweite Gateelektrodenstruktur (221) floatend ist.
  6. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter aufweisend eine erste Ansteuerschaltung (431), die elektrisch mit der zweiten Gateelektrodenstruktur (221) gekoppelt und gestaltet ist, um ein Potential an der zweiten Gateelektrodenstruktur (221) zu steuern.
  7. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die erste Feldeffekttransistorstruktur (100) erste Sourcebereiche (110) aufweist, die angrenzend an eine erste Oberfläche (911) einer Halbleiterscheibe (910) gebildet sind, wobei der erste Drainzonenabschnitt innerhalb der Halbleiterscheibe (910) in einem Abstand zu den ersten Sourcebereichen (110) und in einer vertikalen Projektion der ersten Sourcebereiche (110) gebildet ist, und bei der die zweite Feldeffekttransistorstruktur (200) zweite Sourcebereiche (210) aufweist, die angrenzend an die erste Oberfläche (911) der Halbleiterscheibe (910) gebildet sind, und der zweite Drainzonenabschnitt innerhalb der Halbleiterscheibe (910) in einem Abstand zu den zweiten Sourcebereichen (210) und in einer vertikalen Projektion der zweiten Sourcebereiche (210) gebildet ist.
  8. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die ersten Gate- und Feldelektrodenstrukturen (121, 151) in wenigstens einer ersten Trenchstruktur (129) gebildet sind, die sich von einer ersten Oberfläche (911) in eine Halbleiterscheibe (910) erstreckt, und bei der die zweiten Gate- und Feldelektrodenstrukturen (221, 251) in wenigstens einer zweiten Trenchstruktur (229) gebildet sind, die sich von der ersten Oberfläche (911) in die Halbleiterscheibe (910) erstreckt.
  9. Integrierte Schaltung nach Anspruch 8, bei der in den ersten und zweiten Trenchstrukturen (129, 229) die jeweilige Gateelektrodenstruktur (121, 221) in einem ersten Trenchteil gebildet ist, der zu der ersten Oberfläche (911) ausgerichtet ist, und bei der wenigstens ein Teil der jeweiligen Feldelektrodenstruktur (151, 251) in einem zweiten Trenchteil gebildet ist, der zu einem Boden der jeweiligen Trenchstruktur (129, 229) ausgerichtet ist.
  10. Integrierte Schaltung nach Anspruch 8 oder 9, bei der die ersten und zweiten Trenchstrukturen (129, 229) die gleiche Gestalt und Größe haben.
  11. Integrierte Schaltung nach Anspruch 10, bei der die ersten und zweiten Drainzonenabschnitte an einer zweiten Oberfläche (912) der Halbleiterscheibe (910) gebildet und elektrisch mit einem Drainanschluss (931) der integrierten Schaltung (900) gekoppelt sind.
  12. Integrierte Schaltung nach Anspruch 11, weiterhin umfassend eine Kollektorschicht (390), die direkt angrenzend an die ersten und zweiten Drainzonenabschnitte an einer zweiten Oberfläche (912) der Halbleiterscheibe (910) gebildet ist, wobei die Kollektorschicht (390) elektrisch mit einem Kollektoranschluss (395) der integrierten Schaltung (900) gekoppelt ist.
  13. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der die erste Feldeffekttransistorstruktur (100) einen IGBT bildet.
  14. Integrierte Schaltung (900), aufweisend: eine erste Feldeffekttransistorstruktur (100), die eine erste Gateelektrodenstruktur (121), eine erste Feldelektrodenstruktur (151), einen ersten Drainzonenabschnitt und eine erste Sourceelektrodenstruktur (112) aufweist, und eine zweite Feldeffekttransistorstruktur (200), die eine zweite Gateelektrodenstruktur (221), eine zweite Feldelektrodenstruktur (251), einen zweiten Drainzonenabschnitt und eine zweite Sourceelektrodenstruktur (212) aufweist, wobei der erste und der zweite Drainzonenabschnitt eine zusammenhängende Drainzone (330) ausbilden, die erste und die zweite Gateelektrodenstruktur (121, 221) elektrisch voneinander getrennt sind, die erste und die zweite Sourceelektrodenstruktur (112, 212) elektrisch voneinander getrennt sind, die erste Feldelektrodenstruktur (151) und die zweite Feldelektrodenstruktur (251) elektrisch voneinander getrennt sind, die erste Feldelektrodenstruktur (151) mit der ersten Sourceelektrodenstruktur (112) elektrisch gekoppelt ist und Mittel vorgesehen sind, die bewirken, dass das Potential an der zweiten Feldelektrodenstruktur gleich oder nahe bei dem Potential der zweiten Gateelektrodenstrukur ist, derart dass eine Gate/Drain-Kapazität der zweiten Feldeffekttransistorstruktur (200) hoch ist wohingegen eine Gate/Drain-Kapazität der ersten Feldeffekttransistorstruktur (100) niedrig ist.
  15. Integrierte Schaltung nach Anspruch 14, bei der die zweite Gateelektrodenstruktur (221) floatend ist.
  16. Integrierte Schaltung nach Anspruch 14, weiterhin aufweisend eine erste Ansteuerschaltung (431), die elektrisch mit der zweiten Gateelektrodenstruktur (221) gekoppelt und gestaltet ist, um ein Potential an der zweiten Gateelektrodenstruktur (221) zu steuern.
  17. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die zweite Feldelektrodenstruktur (251) mit einem festen Potential gekoppelt ist.
  18. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, weiter aufweisend eine zweite Ansteuerschaltung (432), die elektrisch mit der zweiten Feldelektrodenstruktur (251) gekoppelt und gestaltet ist, um ein Potential an der zweiten Feldelektrodenstruktur (251) zu steuern.
  19. Integrierte Schaltung nach Anspruch 14, weiter aufweisend: eine erste Ansteuerschaltung (431), die elektrisch mit der zweiten Gateelektrodenstruktur (221) gekoppelt und gestaltet ist, um ein Potential an der zweiten Gateelektrodenstruktur (221) zu steuern, eine zweite Ansteuerschaltung (432), die elektrisch mit der zweiten Feldelektrodenstruktur (251) gekoppelt und gestaltet ist, um ein Potential an der zweiten Feldelektrodenstruktur (251) zu steuern, und eine Logikschaltung (430), die gestaltet ist, um die ersten und zweiten Ansteuerschaltungen (431, 432) zu steuern.
  20. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, weiter aufweisend eine dritte Ansteuerschaltung (433), die elektrisch mit der ersten Gateelektrodenstruktur (221) gekoppelt ist.
  21. Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltung (900), umfassend: Bilden einer ersten Feldeffekttransistorstruktur (100), die eine erste Gateelektrodenstruktur (121), eine erste Feldelektrodenstruktur (151), einen ersten Drainzonenabschnitt und eine erste Sourceelektrodenstruktur (112) aufweist, und Bilden einer zweiten Feldeffekttransistorstruktur (200), die eine zweite Gateelektrodenstruktur (221), eine zweite Feldelektrodenstruktur (251), einen zweiten Drainzonenabschnitt und eine zweite Sourceelektrodenstruktur (212) aufweist, wobei der erste und der zweite Drainzonenabschnitt eine zusammenhängende Drainzone (330) ausbilden, die ersten und zweiten Gateelektrodenstrukturen (121, 221) elektrisch getrennt voneinander gebildet sind, die erste und zweite Sourceelektrodenstruktur (112, 212) elektrisch voneinander getrennt sind, die erste Feldelektrodenstruktur (151) und die zweite Feldelektrodenstruktur (251) elektrisch voneinander getrennt sind, die erste Feldelektrodenstruktur (151) mit der ersten Sourceelektrodenstruktur (112) elektrisch gekoppelt ist, und die zweite Feldelektrodenstruktur (251) mit der zweiten Gateelektrodenstruktur (221) elektrisch gekoppelt ist.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem die erste Feldeffekttransistorstruktur (100) in einem ersten aktiven Gebiet (161) der integrierten Schaltung (900) gebildet wird, und bei dem die zweite Feldeffekttransistorstruktur (200) in einem zweiten aktiven Gebiet (162) der integrierten Schaltung (900) gebildet wird, wobei das Verfahren weiterhin ein Bilden einer Isolationsstruktur zwischen den ersten und zweiten aktiven Gebieten (161, 162) vorsieht.
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9484451B2 (en) 2007-10-05 2016-11-01 Vishay-Siliconix MOSFET active area and edge termination area charge balance
US9431249B2 (en) 2011-12-01 2016-08-30 Vishay-Siliconix Edge termination for super junction MOSFET devices
US9614043B2 (en) * 2012-02-09 2017-04-04 Vishay-Siliconix MOSFET termination trench
US9842911B2 (en) 2012-05-30 2017-12-12 Vishay-Siliconix Adaptive charge balanced edge termination
US9466698B2 (en) * 2013-03-15 2016-10-11 Semiconductor Components Industries, Llc Electronic device including vertical conductive regions and a process of forming the same
US9166027B2 (en) 2013-09-30 2015-10-20 Infineon Technologies Ag IGBT with reduced feedback capacitance
US9887259B2 (en) 2014-06-23 2018-02-06 Vishay-Siliconix Modulated super junction power MOSFET devices
WO2016028944A1 (en) 2014-08-19 2016-02-25 Vishay-Siliconix Super-junction metal oxide semiconductor field effect transistor
US9837526B2 (en) * 2014-12-08 2017-12-05 Nxp Usa, Inc. Semiconductor device wtih an interconnecting semiconductor electrode between first and second semiconductor electrodes and method of manufacture therefor
US10333407B2 (en) 2015-05-06 2019-06-25 Infineon Technologies Austria Ag Power stage packages of a multi-phase DC-DC converter under a coupled inductor
US10855178B2 (en) 2015-05-29 2020-12-01 Infineon Technologies Austria Ag Discrete power stage transistor dies of a DC-DC converter under an inductor
US10348295B2 (en) 2015-11-19 2019-07-09 Nxp Usa, Inc. Packaged unidirectional power transistor and control circuit therefore
US9716155B2 (en) * 2015-12-09 2017-07-25 International Business Machines Corporation Vertical field-effect-transistors having multiple threshold voltages
US10896885B2 (en) * 2017-09-13 2021-01-19 Polar Semiconductor, Llc High-voltage MOSFET structures
CN109671766B (zh) * 2017-10-13 2023-06-27 联华电子股份有限公司 功率金属氧化物半导体场效晶体管
US11164813B2 (en) * 2019-04-11 2021-11-02 Cree, Inc. Transistor semiconductor die with increased active area

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5126911A (en) * 1988-09-27 1992-06-30 Sgs-Thomson Microelectronics, S.R.L. Integrated circuit self-protected against reversal of the supply battery polarity
US5998833A (en) * 1998-10-26 1999-12-07 North Carolina State University Power semiconductor devices having improved high frequency switching and breakdown characteristics
DE102008058013A1 (de) * 2007-11-20 2009-05-28 Denso Corp., Kariya-shi Halbleitervorrichtung mit SOI-Substrat und Verfahren zu deren Fertigung
DE102008044411A1 (de) * 2008-01-30 2009-08-27 Infineon Technologies Ag Integrierte Schaltung mit einem Leistungs-MOS-Transistor
US20100102871A1 (en) * 2008-10-27 2010-04-29 Infineon Technologies Austria Ag Electronic circuit and method for controlling a power field effect transistor
US20110241170A1 (en) * 2009-01-27 2011-10-06 Infineon Technologies Austria Ag Monolithic semiconductor switches and method for manufacturing
DE102009047786A1 (de) * 2008-09-30 2012-01-19 Infineon Technologies Austria Ag Ein Halbleiterbauelement und Herstellungsverfahren dafür

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3778688A (en) * 1971-03-15 1973-12-11 Texas Instruments Inc Mos-bipolar high voltage driver circuit
US5023693A (en) * 1989-06-06 1991-06-11 Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho Transistor with current sensing function
DE10211543B4 (de) 2002-03-15 2005-06-30 Infineon Technologies Ag Schaltungsanordnung mit einem Feldeffekttransistor und Verfahren zum Betrieb der Schaltungsanordnung
US7638841B2 (en) * 2003-05-20 2009-12-29 Fairchild Semiconductor Corporation Power semiconductor devices and methods of manufacture
JP2006202931A (ja) * 2005-01-20 2006-08-03 Renesas Technology Corp 半導体装置およびその製造方法
DE102005049593B4 (de) * 2005-10-17 2012-02-02 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelementanordnung und Verfahren zu deren Herstellung
DE102006026943B4 (de) 2006-06-09 2011-01-05 Infineon Technologies Austria Ag Mittels Feldeffekt steuerbarer Trench-Transistor mit zwei Steuerelektroden
US7601596B2 (en) * 2006-11-16 2009-10-13 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor device with trench transistors and method for manufacturing such a device
DE102007004323A1 (de) * 2007-01-29 2008-07-31 Infineon Technologies Austria Ag Bauelementanordnung mit einem eine Feldelektrode aufweisenden MOS-Transistor
DE102007037858B4 (de) 2007-08-10 2012-04-19 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelement mit verbessertem dynamischen Verhalten
US7492212B1 (en) 2007-08-21 2009-02-17 Infineon Technologies Ag Adaptive capacitance for transistor
US7679341B2 (en) * 2007-12-12 2010-03-16 Monolithic Power Systems, Inc. External control mode step down switching regulator
US7911750B2 (en) * 2008-02-27 2011-03-22 Freescale Semiconductor, Inc. Resistor triggered electrostatic discharge protection
US8304829B2 (en) * 2008-12-08 2012-11-06 Fairchild Semiconductor Corporation Trench-based power semiconductor devices with increased breakdown voltage characteristics
US8193583B2 (en) * 2009-04-29 2012-06-05 Intersil Americas, Inc. Monolithic output stage with vertical high-side PMOS and vertical low-side NMOS interconnected using buried metal, structure and method
US8183892B2 (en) * 2009-06-05 2012-05-22 Fairchild Semiconductor Corporation Monolithic low impedance dual gate current sense MOSFET
JP5481161B2 (ja) * 2009-10-30 2014-04-23 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置および電源装置
US8247296B2 (en) * 2009-12-09 2012-08-21 Semiconductor Components Industries, Llc Method of forming an insulated gate field effect transistor device having a shield electrode structure
JP5690545B2 (ja) * 2010-10-06 2015-03-25 ルネサスエレクトロニクス株式会社 電源装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5126911A (en) * 1988-09-27 1992-06-30 Sgs-Thomson Microelectronics, S.R.L. Integrated circuit self-protected against reversal of the supply battery polarity
US5998833A (en) * 1998-10-26 1999-12-07 North Carolina State University Power semiconductor devices having improved high frequency switching and breakdown characteristics
DE102008058013A1 (de) * 2007-11-20 2009-05-28 Denso Corp., Kariya-shi Halbleitervorrichtung mit SOI-Substrat und Verfahren zu deren Fertigung
DE102008044411A1 (de) * 2008-01-30 2009-08-27 Infineon Technologies Ag Integrierte Schaltung mit einem Leistungs-MOS-Transistor
DE102009047786A1 (de) * 2008-09-30 2012-01-19 Infineon Technologies Austria Ag Ein Halbleiterbauelement und Herstellungsverfahren dafür
US20100102871A1 (en) * 2008-10-27 2010-04-29 Infineon Technologies Austria Ag Electronic circuit and method for controlling a power field effect transistor
US20110241170A1 (en) * 2009-01-27 2011-10-06 Infineon Technologies Austria Ag Monolithic semiconductor switches and method for manufacturing

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Publication number Publication date
CN103227172B (zh) 2017-04-26
US10522675B2 (en) 2019-12-31
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DE102013100683A1 (de) 2013-07-25
US20130187196A1 (en) 2013-07-25

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