DE102013218959A1 - Transistorbauelement mit Feldelektrode - Google Patents

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Abstract

Beschrieben wird ein Transistorbauelement. Das Transistorbauelement umfasst: einen Halbleiterkörper (100), der ein Sourcegebiet (13), ein Driftgebiet (11), und ein Bodygebiet (12) zwischen dem Sourcegebiet (13) und dem Driftgebiet (11) aufweist; eine Sourceelektrode (41), die elektrisch an das Sourcegebiet (13) gekoppelt ist; eine Gateelektrode (21) benachbart zu dem Bodygebiet (12), die durch ein Gatedielektrikum (22) dielektrisch gegenüber dem Bodygebiet (12) isoliert ist; eine Feldelektrode (31) benachbart zu dem Driftgebiet (11), die durch ein Feldelektrodendielektrikum (32) dielektrisch gegenüber dem Driftgebiet (11) isoliert ist und die an eine von der Gateelektrode (21) und der Sourceelektrode (41) elektrisch gekoppelt ist; und ein Gleichrichterelement (50), das die Feldelektrode (31) an eine von der Gateelektrode (21) und der Sourceelektrode (41) elektrisch koppelt.

Description

  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung betreffen ein Transistorbauelement, insbesondere ein Transistorbauelement mit einer Feldelektrode.
  • Leistungstransistorbauelemente, wie beispielsweise Leistungs-MOS-Transistoren umfassen ein Driftgebiet und einen pn-Übergang zwischen dem Driftgebiet und einem Bodygebiet. Die Dotierungskonzentration des Driftgebiets ist niedriger als die Dotierungskonzentration des Bodygebiets, sodass sich ein Verarmungsgebiet (Raumladungsgebiet) hauptsächlich in dem Driftgebiet ausbreitet, wenn das Bauelement sperrt, also wenn der pn-Übergang rückwärts gepolt ist.
  • Eine Länge des Driftgebiets in einer Stromflussrichtung des Bauelements und die Dotierungskonzentration des Driftgebiets definieren die Spannungsfestigkeit des Halbleiterbauelements hauptsächlich. In einem unipolaren Bauelement, wie beispielsweise einem Leistungs-MOSFET, definiert die Dotierungskonzentration auch den Einschaltwiderstand des Bauelements. Der Einschaltwiderstand ist der elektrische Widerstand des Halbleiterbauelements im Ein-Zustand.
  • Wenn der pn-Übergang rückwärts gepolt ist, werden Dotierstoffatome auf beiden Seiten des pn-Übergangs ionisiert, was zu einer Raumladungszone führt, die mit einem elektrischen Feld assoziiert ist. Das Integral des Betrags der Feldstärke des elektrischen Felds entspricht der Spannung, die den pn-Übergang rückwärts polt, wobei das Maximum des elektrischen Felds am pn-Übergang vorliegt. Ein Lawinendurchbruch tritt dann auf, wenn das Maximum des elektrischen Feldes eine kritische Feldstärke erreicht, die abhängig ist von der Art des Halbleiterbauelements, das zum Realisieren des Driftgebiets verwendet ist.
  • Die Dotierungskonzentration des Driftgebiets kann erhöht werden, ohne die Spannungsfestigkeit des Bauelements zu reduzieren, wenn Ladungen in dem Driftgebiet bereitgestellt werden, die als Gegenladungen zu ionisierten Dotierstoffatomen in dem Driftgebiet wirken können, wenn der pn-Übergang rückwärts gepolt ist, also wenn sich ein Verarmungsgebiet in dem Driftgebiet ausbreitet. Feldelektroden oder Feldplatten können in dem Driftgebiet vorgesehen und durch ein Feldelektrodendielektrikum dielektrisch gegenüber dem Driftgebiet isoliert werden. Diese Feldelektroden können die benötigten Gegenladungen bereitstellen. Diese Feldelektroden können elektrisch an ein festes elektrisches Potenzial, wie beispielsweise Gate- oder Sourcepotenzial in einem MOS-Transistor, angeschlossen werden.
  • Die Feldelektrodenstruktur mit der Feldelektrode und dem Feldelektrodendielektrikum bildet eine kapazitive Struktur, die dann, wenn die Feldelektrode an das Sourcepotenzial angeschlossen ist, einen Teil der Drain-Source-Kapazität des MOS-Transistors bildet. Die kapazitive Struktur, die durch die Feldelektrodenstruktur gebildet ist, besitzt eine Kapazität, die abhängig ist von einer Lastspannung zwischen Lastanschlüssen (Drain- und Sourceanschlüsse) des Transistors, und die abnimmt, wenn die Lastspannung zunimmt. Im Betrieb nimmt die Lastspannung des Transistors zu, wenn der Transistor von einem Ein-Zustand in einen Aus-Zustand geschaltet wird. Eine reduzierte Drain-Source-Kapazität reduziert im Aus-Zustand die Fähigkeit des Transistorbauelements, Spannungsspitzen zu absorbieren. Diese Spannungsspitzen können insbesondere auftreten, wenn der Transistor vom Ein-Zustand in den Aus-Zustand schaltet, und können aus parasitären Bauelementen und/oder einer an das Transistorbauelement angeschlossenen Last resultieren.
  • Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein verbessertes Transistorbauelement mit einer Feldelektrode zur Verfügung zu stellen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Transistorbauelement gemäß Anspruch 1 gelöst. Spezielle Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen wiedergegeben.
  • Ein erstes Ausführungsbeispiel betrifft ein Transistorbauelement. Das Transistorbauelement umfasst einen Halbleiterkörper. Der Halbleiterkörper umfasst ein Sourcegebiet, ein Driftgebiet und ein Bodygebiet zwischen dem Sourcegebiet und dem Driftgebiet. Das Transistorbauelement umfasst außerdem eine Sourceelektrode, die elektrisch an das Sourcegebiet gekoppelt ist, eine Gateelektrode benachbart zu dem Bodygebiet und die von dem Bodygebiet durch ein Gate-dielektrikum dielektrisch isoliert ist, eine Feldelektrode benachbart zu dem Driftgebiet, die durch ein Feldelektrodendielektrikum dielektrisch gegenüber dem Driftgebiet isoliert ist und die elektrisch an die Gateelektrode oder die Source-elektrode gekoppelt ist, und ein Gleichrichterelement, das die Feldelektrode elektrisch an die Gateelektrode oder die Sourceelektrode koppelt.
  • Beispiele werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen dienen zum Veranschaulichen des Grundprinzips, sodass nur solche Aspekte, die zum Verständnis des Grundprinzips notwendig sind, dargestellt sind. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgerecht. In den Zeichnungen bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche Merkmale.
  • 1 veranschaulicht eine vertikale Querschnittsansicht eines Transistorbauelements mit einer Feldelektrode und einem Gleichrichterelement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 2 veranschaulicht die Verwendung eines Transistorbauelements als Schalter zum Schalten einer Last;
  • 3 veranschaulicht eine vertikale Querschnittsansicht der Feldelektrode gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 4 veranschaulicht eine Draufsicht auf das Halbleiterbauelement;
  • 5 veranschaulicht ein erstes Ausführungsbeispiel des Gleichrichterelements, das in einem Halbleiterkörper des Transistorbauelements integriert ist;
  • 6 veranschaulicht ein zweites Ausführungsbeispiel des Gleichrichterelements;
  • 7 veranschaulicht ein erstes Ausführungsbeispiel eines Widerstandselements, das in dem Halbleiterkörper des Transistorbauelements integriert ist;
  • 8 veranschaulicht ein zweites Ausführungsbeispiel eines Widerstandselements;
  • 9 veranschaulicht eine Draufsicht auf das Gleichrichterelement und das Widerstandselement gemäß der 5 oder 6 bzw. der 7 oder 8;
  • 10 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel des Gleichrichterelements, das in einem Halbleiterkörper des Transistorbauelements integriert ist;
  • 11 (die 11A bis 11F umfasst) veranschaulicht ein Verfahren zum Herstellen der Feldelektrode gemäß 10;
  • 12 veranschaulicht eine vertikale Querschnittsansicht eines Transistorbauelements mit einer Feldelektrode und einem Gleichrichterelement gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; und
  • 13 veranschaulicht eine vertikale Querschnittsansicht eines Transistorbauelements mit einer Feldelektrode und einem Gleichrichterelement gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
  • In der nachfolgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Figuren Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen zur Veranschaulichung spezielle Ausführungsbeispiele, wie die Erfindung realisiert werden kann, dargestellt sind.
  • 1 veranschaulicht eine vertikale Querschnittsansicht eines Transistorbauelements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Das Transistorbauelement 1 umfasst einen Halbleiterkörper 100 mit einer ersten Oberfläche 101 und, in dem Halbleiterkörper 100, ein Driftgebiet 11, ein Sourcegebiet 13 und ein Bodygebiet 12 zwischen dem Sourcegebiet 13 und dem Driftgebiet 11. Eine Gateelektrode 21 ist benachbart zu dem Bodygebiet 12 angeordnet und durch ein Gatedielektrikum 22 dielektrisch gegenüber dem Bodygebiet 12 isoliert. Das Sourcegebiet 13 und das Bodygebiet 12 sind elektrisch an eine Sourceelektrode 41 angeschlossen. Die Sourceelektrode 41 bildet einen Sourceanschluss S oder ist an den Sourceanschluss S des Transistorbauelements 1 elektrisch angeschlossen.
  • Bezug nehmend auf 1 umfasst das Transistorbauelement 1 weiterhin ein Draingebiet 14, das an einen Drainanschluss D (in 1 nur schematisch dargestellt) angeschlossen ist. Das Driftgebiet 11 ist zwischen dem Draingebiet 14 und dem Bodygebiet 12 angeordnet. Wie in 1 dargestellt ist, kann das Draingebiet 14 an das Driftgebiet 11 angrenzen. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist ein Feldstoppgebiet (nicht dargestellt) desselben Dotierungstyps wie das Driftgebiet 11, jedoch höher dotiert, zwischen dem Driftgebiet 11 und dem Draingebiet 14 angeordnet.
  • Das Transistorbauelement 1 umfasst weiterhin eine im Driftgebiet 11 benachbarte und durch eine Feldelektrode 32 dielektrisch gegenüber dem Driftgebiet 11 isolierte Feldelektrode 31. Die Feldelektrode 31 ist elektrisch an eine von der Sourceelektrode 41 (wie in 1 dargestellt) und der Gateelektrode 21 (nicht dargestellt) gekoppelt. Ein Gleichrichterelement 50, wie beispielsweise eine Diode, ist zwischen die eine der Sourceelektrode 41 und der Gateelektrode 21 angeschlossen und koppelt die Feldelektrode 31 elektrisch an die eine der Sourceelektrode 41 und der Gateelektrode 21. Optional ist ein Widerstandselement 60 zusätzlich zwischen die eine der Sourceelektrode 41 und die Gateelektrode 21 und die Feldelektrode 31 geschaltet. In 1 sind das Gleichrichterelement 50 und das Widerstandselement 60 nur schematisch unter Verwendung von Schaltsymbolen dargestellt. Ausführungsbeispiele zum Realisieren des Gleichrichterelements 50 und des Widerstandselements 60 sind unten erläutert.
  • Das Transistorbauelement 1 kann mehrere identische Bauelementstrukturen, die als Transistorzellen bekannt sind, umfassen. Jede Transistorzelle umfasst ein Sourcegebiet 13, ein Bodygebiet 12, eine Gateelektrode 21 benachbart zu dem Bodygebiet 12, ein Driftgebiet 11, ein Draingebiet 14 und eine Feldelektrode 31 benachbart zu dem Driftgebiet 11. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind zwei Transistorzellen (vier Transistor-Halbzellen) 10 dargestellt, wobei sich die einzelnen Transistorzellen 10 das Driftgebiet 11 und das Draingebiet 14 teilen. Zwei Transistor-Halbzellen teilen sich die Gateelektrode 21 und die Feldelektrode 31. Die einzelnen Transistorzellen 10 sind parallel geschaltet, indem die Sourcegebiete 13 und die Bodygebiete 12 elektrisch an die Sourceelektrode 41 angeschlossen sind und indem die einzelnen Gateelektroden 21 elektrisch an einen Gateanschluss G angeschlossen sind. Die Verbindung zwischen den Gateelektroden 21 und dem Gateanschluss G ist in 1 nur schematisch dargestellt. Diese Verbindung kann in herkömmlicher Weise realisiert werden.
  • Das Transistorbauelement 1 gemäß 1 ist als vertikales Transistorbauelement ausgebildet. Das heißt, das Sourcegebiet 13 und das Draingebiet 14 sind in einer vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers 100 beabstandet. Die vertikale Richtung des Halbleiterkörpers 100 ist eine Richtung senkrecht zu der ersten Oberfläche 101. Bei dem Transistorbauelement 1 gemäß 1 sind die Sourcegebiete 13 in einem Bereich der ersten Oberfläche 101 des Halbleiterkörpers 100 angeordnet, wenn das Draingebiet 14 in einem Bereich einer zweiten Oberfläche 102 gegenüber der ersten Oberfläche 101 angeordnet ist.
  • Das Transistorbauelement gemäß 1 ist mit Graben-Gateelektroden (engl.: trench gate electrodes) 21 ausgebildet. Das heißt, die Gateelektroden 21 sind in Gräben angeordnet, die sich von der ersten Oberfläche 101 in den Halbleiterkörper 100 erstrecken und die sich durch das Sourcegebiet 13 und das Bodygebiet 12 zu den oder in das Driftgebiet 11 erstrecken. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Feldelektroden 31 in denselben Gräben wie die Gateelektroden 21 und unterhalb der Gateelektroden 21 angeordnet. In den Gräben sind die Feldelektroden 31 und die Gateelektroden 21 durch eine Dielektrikumsschicht 33 dielektrisch isoliert.
  • Das Realisieren des Transistorbauelements 1 als vertikales Transistorbauelement mit Graben-Gateelektroden 21 und mit Feldelektroden 31 in denselben Gräben wie die Gateelektroden 21 ist nur ein Beispiel. Das unten erläuterte Funktionsprinzip gilt auch für ein laterales Transistorbauelement, also ein Transistorbauelement, bei dem das Sourcegebiet und das Draingebiet in einer lateralen (horizontalen) Richtung des Halbleiterkörpers beabstandet sind. In diesem Fall können die Feldplatten in Gräben angeordnet sein, können jedoch auch auf der Oberfläche angeordnet sein. Es gilt auch für einen vertikalen Transistor mit planaren Gateelektroden oder für einen vertikalen Transistor mit Gateelektroden und Feldelektroden in getrennten Gräben, um nur einige mögliche Modifikationen zu nennen.
  • Das Transistorbauelement 1 kann als ein n-leitendes Transistorbauelement oder als ein p-leitendes Transistorbauelement ausgebildet sein. In einem n-leitenden Transistorbauelement sind das Sourcegebiet 13 und das Driftgebiet 11 n-dotiert, während das Bodygebiet 12 p-dotiert ist. In einem p-leitenden Transistorbauelement sind das Sourcegebiet 13 und das Driftgebiet 11 p-dotiert, während das Bodygebiet 12 n-dotiert ist. Das Transistorbauelement 1 kann als ein Anreicherungs-(selbstsperrendes)-Transistorelement oder als ein Verarmungs-(selbstleitendes)-Transistorbauelement ausgebildet sein. In einem selbstsperrenden Bauelement grenzt das Bodygebiet 12 an das Gatedielektrikum 22 an. In einem selbstleitenden Bauelement erstreckt sich ein Kanalgebiet desselben Dotierungstyps wie das Sourcegebiet 13 und das Driftgebiet 11 zwischen dem Gatedielektrikum 22 und dem Bodygebiet 12 von dem Sourcegebiet 13 zu dem Driftgebiet 11. Außerdem kann das Transistorbauelement 1 als ein MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) oder als ein IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) ausgebildet sein. Bei einem MOSFET besitzt das Draingebiet 14 denselben Dotierungstyp wie das Driftgebiet 11, während bei einem IGBT das Draingebiet 14 einen Dotierungstyp komplementär zu dem Dotierungstyp des Driftgebiets 11 aufweist.
  • Die Dotierungskonzentration des Driftgebiets 11 ist beispielsweise zwischen 1E11 cm–3 und 1E17 cm–3, die Dotierungskonzentration der Source- und Draingebiete 13, 14 ist beispielsweise zwischen 1E18 und 1E21 cm–3, und die Dotierungskonzentration des Bodygebiets 12 ist beispielsweise zwischen 1E15 und 1E18 cm–3.
  • Das Funktionsprinzip des Transistorbauelements gemäß 1 ist nachfolgend anhand der 1 und 2 erläutert. Zu Erläuterungszwecken sei angenommen, dass das Transistorbauelement 1 ein n-leitender Anreicherungs-MOSFET ist. Das Schaltsymbol dieses n-leitenden Anreicherungs-MOSFET ist in 2 dargestellt. Bezug nehmend auf 2 wird weiter angenommen, dass das Transistorbauelement 1 als ein elektronischer Schalter zum Schalten einer elektrischen Last Z, die in Reihe zu einer Laststrecke (Drain-Source-Strecke) D-S des Transistorbauelements 1 geschaltet ist, verwendet wird. Im Betrieb ist die Reihenschaltung mit dem Transistorbauelement 1 und der Last Z zwischen Anschlüsse für ein positives Versorgungspotenzial V+ und ein negatives Versorgungspotenzial bzw. Bezugspotenzial GND geschaltet.
  • Das Transistorbauelement 1 kann wie ein herkömmliches Transistorbauelement durch Anlegen eines geeigneten Ansteuersignals (Ansteuerpotenzial) an den Gateanschluss G ein- und ausgeschaltet werden. Das Transistorbauelement (MOSFET) 1 gemäß der 1 und 2 ist ein spannungsgesteuertes Bauelement, das abhängig von einer zwischen die Gate- und Sourceanschlüsse G, S angelegten Ansteuerspannung (Gate-Source-Spannung) VGS ein- und ausschaltet. Ein n-leitender MOSFET schaltet ein, wenn die Ansteuerspannung VGS oberhalb einer Schwellenspannung liegt, und schaltet aus, wenn die Ansteuerspannung VGS unterhalb der Schwellenspannung liegt. Bei einem n-leitenden Anreicherungs-MOSFET ist die Schwellenspannung eine positive Spannung. Wenn das Transistorbauelement 1 eingeschaltet ist, ist eine Laststreckenspannung (Drain-Source-Spannung) VDS des Transistorbauelements 1 relativ gering, während das meiste der zwischen den Versorgungsanschlüssen verfügbaren Versorgungsspannung über der Last Z abfällt. Wenn das Transistorbauelement 1 allerdings ausgeschaltet ist und sperrt, fällt die Versorgungsspannung über der Drain-Source-Strecke D-S des Transistorbauelements 1 ab.
  • Bezug nehmend auf 1 ist, wenn das Transistorbauelement 1 durch Anlegen eines geeigneten Ansteuerpotenzials über eine Gateelektrode 21 eingeschaltet ist, ein leitender Kanal in dem Bodygebiet 12 entlang des Gatedielektrikums 22 zwischen dem Sourcegebiet 13 und dem Driftgebiet 11 vorhanden, sodass ein Strom zwischen den Drain- und den Sourceanschlüssen D-S fließen kann, wenn eine Spannung zwischen diese Anschlüsse D, S angelegt wird. Wenn eine Spannung zwischen die Drain- und Sourceanschlüsse D, S angelegt wird, die einen pn-Übergang zwischen dem Bodygebiet 12 und dem Driftgebiet 11 rückwärts polt, und wenn das Transistorbauelement 1 ausgeschaltet ist, breitet sich ein Verarmungsgebiet (Raumladungsgebiet) in dem Driftgebiet 11 beginnend an dem pn-Übergang zwischen dem Driftgebiet 11 und dem Bodygebiet 12 aus. Die Breite des Verarmungsgebiets, welche eine Abmessung des Verarmungsgebiets in einer Richtung senkrecht zu dem pn-Übergang ist, ist abhängig von der Spannung, die den pn-Übergang rückwärts polt, wobei die Breite des Verarmungsgebiets zunimmt, wenn die rückwärts polende Spannung zunimmt. Innerhalb des Verarmungsgebiets gibt es ionisierte Dotierstoffatome in dem Driftgebiet 11. Diese ionisierten Dotierstoffatome besitzen eine positive Ladung, wenn das Driftgebiet 11 n-dotiert ist (und besitzt eine negative Ladung, wenn das Driftgebiet 11 p-dotiert ist). Negative Ladungen entsprechend den positiven Ladungen in dem Driftgebiet 11 sind in dem Bodygebiet 12 angeordnet. Aufgrund der Tatsache, dass die Feldelektrode 31 elektrisch an den Sourceanschluss S (oder den Gateanschluss G) gekoppelt ist, und aufgrund der Tatsache, dass das elektrische Potenzial an dem Sourceanschluss S (oder an dem Gateanschluss G) niedriger ist als das elektrische Potenzial in dem Driftgebiet 11, wenn sich die Raumladungszone ausbreitet, werden negative Ladungen auch durch die Feldelektrode 31 bereitgestellt. Dadurch besitzt jedes ionisierte Dotierstoffatom in dem Driftgebiet 11 eine entsprechende Gegenladung in dem Bodygebiet 12 oder der Feldelektrode 31.
  • Die Spannungsfestigkeit des Halbleiterbauelements 1 ist erreicht, wenn das durch die ionisierten Dotierstoffatome in dem Driftgebiet 11 und die korrespondierenden Gegenladungen in dem Bodygebiet 12 erzeugte elektrische Feld das kritische elektrische Feld erreicht. Das kritische elektrische Feld ist eine Materialeigenschaft des Halbleitermaterials des Halbleiterkörpers 100, welche leicht von der mittleren freien Weglänge der Träger abhängt. Das Halbleitermaterial des Halbleiterkörpers 100 ist beispielsweise Silizium oder ein anderes herkömmliches Halbleitermaterial. Die rückwärts polende Spannung, bei welcher das kritische elektrische Feld an dem pn-Übergang erreicht wird, ist abhängig von der Dotierungskonzentration des Driftgebiets 11 und ist dadurch abhängig von der Anzahl der Dotierstoffatome, die ionisiert werden können, wenn eine rückwärts polende Spannung zwischen die Drain- und Sourceanschlüsse D, S angelegt wird. Wenn die ionisierten Dotierstoffatome in dem Driftgebiet 11 allerdings entsprechende Gegenladungen nicht nur in dem Bodygebiet 12 auf der anderen Seite des pn-Übergangs, sondern auch innerhalb des Driftgebiets 11, nämlich in der Feldelektrode 31, finden, kann die Dotierungskonzentration des Driftgebiets 11 erhöht werden, ohne die Spannungsfestigkeit des Halbleiterbauelements zu reduzieren. Das Erhöhen der Dotierungskonzentration des Driftgebiets 11 ist vorteilhaft bezüglich des Einschaltwiderstands des Halbleiterbauelements und in einem unipolaren Halbleiterbauelement, wie beispielsweise einem MOSFET, ist der Einschaltwiderstand hauptsächlich definiert durch den ohmschen Widerstand des Driftgebiets 11, wobei der ohmsche Widerstand abnimmt, wenn die Dotierungskonzentration des Driftgebiets 11 zunimmt.
  • In einem herkömmlichen Transistorbauelement mit einer Feldelektrode wird die Feldelektrode geladen, wenn das Transistorbauelement ausschaltet und sich eine Raumladungszone in dem Driftgebiet ausbreitet, und die Feldelektrode wird entladen, wenn das Transistorbauelement einschaltet und das Verarmungsgebiet von dem Driftgebiet 11 entfernt wird. Bezug nehmend auf 1 bildet die Feldelektrodenstruktur mit der Feldelektrode 31 und dem Feldelektrodendielektrikum 32 eine kapazitive Struktur, die zwischen dem Sourceanschluss S und dem Drainanschluss D geschaltet ist. Die kapazitive Struktur trägt zu der Drain-Source-Kapazität des Transistorbauelements 1 bei. Diese Drain-Source-Kapazität CS ist in dem Schaltbild gemäß 2 durch einen Kondensator (bezeichnet mit CDS) repräsentiert. Die Kapazität der kapazitiven Struktur, die durch die Feldelektrodenstruktur gebildet ist, ist abhängig von der rückwärts polende Spannung VDS und nimmt ab, wenn die rückwärts polende Spannung VDS zunimmt. Wenn das Transistorbauelement 1 vom Ein-Zustand in den Aus-Zustand schaltet, können Spannungsspitzen, die durch die Last Z und/oder parasitäre Bauelemente (in 2 nicht dargestellt) induziert sind, zwischen den Drain- und Sourceanschlüssen D, S des Transistorbauelements 1 auftreten. Solche Spannungsspitzen können durch die kapazitive Struktur CDS absorbiert (gedämpft) werden, um zu verhindern, dass diese Spannungsspitzen die Spannung zwischen den Drain- und Sourceanschlüssen D, S auf oberhalb der Spannungsfestigkeit erhöhen. Allerdings nimmt die Fähigkeit der kapazitiven Struktur CS, solche Spannungsspitzen zu absorbieren, ab, wenn die Lastspannung VDS zunimmt, die Feldelektrode 31 mehr und mehr geladen wird und die Kapazität der kapazitiven Struktur CDS abnimmt.
  • In dem Transistorbauelement 1 gemäß 1 wird das Laden der Feldelektrode 31, wenn das Transistorbauelement 1 ausschaltet, durch das Widerstandselement 60, das zwischen dem Sourceanschluss S und die Feldelektrode 31 geschaltet ist, verzögert. Dies hilft zu verhindern, dass die Kapazität der kapazitiven Struktur CDS rasch abnimmt, und hilft damit, Spannungsspitzen während des Übergangs vom Ein-Zustand in den Aus-Zustand zu absorbieren. Außerdem bilden die kapazitive Struktur CDS und parasitäre Induktivitäten (in 1 nicht dargestellt) wie beispielsweise Induktivitäten interner Verbindungsleitungen in dem Transistorbauelement 1 und/oder externer Verbindungsleitungen zwischen dem Transistorbauelement und der Last bzw. den Versorgungsanschlüssen, eine Resonanzschaltung. Diese Resonanzschaltung wird jedes Mal dann angeregt, wenn das Transistorbauelement vom Ein-Zustand in den Aus-Zustand schaltet, wodurch Spannungsoszillationen über der kapazitiven Struktur CDS und zwischen den Lastanschlüssen D, S bewirkt werden. Das Widerstandselement 60 hilft, Spannungsspitzen solcher Oszillationen zu reduzieren und dämpft solche Oszillationen, um negative Effekte solcher Oszillationen auf das Schaltverhalten des Transistorbauelements 1 zu reduzieren.
  • Der Gesamtwiderstand des Widerstandselements 60 ist beispielsweise zwischen 1 Ω (Ohm) und 10 Ω (Ohm). Das Widerstandselement 60 kann als diskreter Widerstand oder kann als verteilter Widerstand realisiert sein.
  • Während es wünschenswert ist, das Laden der Feldelektrode 31 zu verzögern, wenn das Transistorbauelement vom Ein-Zustand in den Aus-Zustand schaltet (und Oszillationen in der parasitären Resonanzschaltung zu dämpfen), ist es nicht wünschenswert, das Entladen der Feldelektrode 31 zu verzögern, wenn das Transistorbauelement 1 vom Aus-Zustand in den Ein-Zustand schaltet. Wenn das Entladen der Feldelektrode 31 verzögert würde, würde das Transistorbauelement 1 einen erhöhten Einschaltwiderstand zwischen dem Zeitpunkt, zu dem das Transistorbauelement 1 einschaltet, und dem Zeitpunkt, zu dem die Feldelektrode 31 entladen wurde, besitzen. Um zu verhindern, dass das Widerstandselement 60 den Entladeprozess der Feldelektrode 31 verzögert, und um Verluste in dem Widerstandselement 60 niedrigzuhalten, ist ein Gleichrichterelement 50 zwischen einen von dem Sourceanschluss S und dem Gateanschluss G und die Feldelektrode 31 geschaltet.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind das Gleichrichterelement 50 und das Widerstandselement 60 zwischen denselben von dem Sourceanschluss S und dem Gateanschluss G und die Feldelektrode 31 geschaltet. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel (nicht dargestellt) ist eines von dem Gleichrichterelement 50 und dem Widerstandselement 60 zwischen einen von dem Sourceanschluss S und dem Gateanschluss G und die Feldelektrode 31 geschaltet und das andere von dem Gleichrichterelement 50 und dem Widerstandselement 60 ist zwischen den anderen von dem Sourceanschluss S und dem Gateanschluss G und die Feldelektrode 31 geschaltet.
  • Das Funktionsprinzip des Gleichrichterelements 50 und des Widerstandselements 60 ist wie folgt. Wenn das Transistorbauelement 1 ausgeschaltet wird und das elektrische Potenzial in dem Driftgebiet 11, das die Feldelektrodenstruktur umgibt, zunimmt, nimmt das elektrische Potenzial an der Feldelektrode 31 zunächst ebenfalls auf oberhalb des elektrischen Potenzials an dem Sourceanschluss S zu, wie beispielsweise zwischen 5 V und 10 V oberhalb des elektrischen Potenzials an dem Sourceanschluss S, bis die Feldelektrode 31 über das Widerstandselement 60 geladen wurde. Wenn das Transistorbauelement 1 eingeschaltet wird und das elektrische Potenzial in dem Driftgebiet 11 abnimmt, wird die Feldelektrode 31, die kapazitiv mit dem Driftgebiet 11 gekoppelt ist, aufgrund des Gleichrichterelements 50 auf einem elektrischen Potenzial gehalten, das dem Sourcepotenzial abzüglich der Flussspannung der Diode 50 entspricht. Die Flussspannung der Diode 50 ist beispielsweise etwa 1 V. Wenn also das elektrische Potenzials des Driftgebiets 11 abnimmt, kann das elektrische Potenzial der Feldelektrode 31 nicht unterhalb das Sourcepotenzial abzüglich der Vorwärtsspannung der Diode 50 absinken, sodass die Feldelektrode 31 annähernd auf Sourcepotenzial gehalten wird.
  • Das Gleichrichterelement 50 und das Widerstandselement 60 können auf viele unterschiedliche Arten implementiert werden. Einige Ausführungsbeispiele sind unten beschrieben.
  • 3 veranschaulicht eine vertikale Querschnittsansicht eines Transistorbauelements 1, bei dem die Feldelektrode 31 unterhalb der Gateelektrode 21 in demselben Graben angeordnet ist und bei dem die Feldelektrode 31 und die Gateelektrode 21 langgestreckte Elektroden sind. Der in 3 dargestellte Querschnitt ist ein Querschnitt in einer Schnittebene B-B, die senkrecht ist zu der Schnittebene A-A gemäß 1. 3 zeigt einen Querschnitt durch die Gateelektrode 21 und die Feldelektrode 31, wobei in 3 hauptsächlich solche Abschnitte der Gateelektrode 21 und der Feldelektrode 31 im Bereich der longitudinalen Enden der langgestreckten Gateelektrode 21 und die langgestreckte Feldelektrode 31 gezeigt sind. In 3 bezeichnet das Bezugszeichen 211 ein longitudinales Ende der Gateelektrode 21, während das Bezugszeichen 311 ein longitudinales Ende der Feldelektrode 31 bezeichnet. Bezug nehmend auf 3 besitzt die Feldelektrode 31 einen Endabschnitt 34 im Bereich des longitudinalen Endes 311. Dieser Endabschnitt 34 erstreckt sich zu der ersten Oberfläche 101 des Halbleiterkörpers 100 und ist dielektrisch von der Gateelektrode 21 isoliert, insbesondere von dem longitudinalen Ende 211 der Gateelektrode 21 und von Bereichen des Halbleiterkörpers 100, die die Feldelektrode 31 umgeben. Der Endabschnitt 34 der Feldelektrode 31 ist elektrisch an eine Anschlusselektrode 42 an der ersten Oberfläche 101 angeschlossen. Die Anschlusselektrode 42 ist in einer lateralen (horizontalen) Richtung des Halbleiterkörpers 100 beabstandet zu der Sourceelektrode 41. Das Gleichrichterelement 50 und das Widerstandselement 60 sind zwischen die Sourceelektrode 41 und die Anschlusselektrode 42 geschaltet. In 3 sind das Gleichrichterelement 50 und das Widerstandselement 60 nur schematisch unter Verwendung von Schaltsymbolen dargestellt.
  • 4 veranschaulicht eine Draufsicht auf das Transistorbauelement 1 gemäß 3 gemäß einem Ausführungsbeispiel. In dem Transistorbauelement 1 gemäß 4 gibt es mehrere Gräben, die im Wesentlichen senkrecht sind. In jedem dieser Gräben ist eine Gateelektrode 21 und eine Feldelektrode 31 angeordnet, wie anhand von 3 erläutert ist. In 4 sind die Gräben unterhalb der Sourceelektrode 41 und der Anschlusselektrode 42 in gestrichelten Linien dargestellt. Die Endabschnitte 34 der einzelnen Feldelektroden 31 erstrecken sich zu der ersten Oberfläche des Halbleiterkörpers 100 zwischen der Sourceelektrode 41 und der Anschlusselektrode 42. Eine optionale Passivierungsschicht (35 in 3) auf der ersten Oberfläche 101 des Halbleiterkörpers 100 ist in 4 nicht dargestellt. Die Sourceelektrode 41 ist an die Sourcegebiete der einzelnen Transistorzellen (die Sourcegebiete sind in 4 nicht dargestellt) angeschlossen und die Anschlusselektrode 42 ist elektrisch an die einzelnen Feldelektroden 31 über die Endabschnitte 34 angeschlossen.
  • Bezug nehmend auf 4 sind das Gleichrichterelement 50 und das Widerstandselement 60 zwischen die Sourceelektrode 41 und die Anschlusselektrode 42 in einem Bereich des Halbleiterkörpers 100 geschaltet, der beabstandet zu den Gräben mit den Gateelektroden 21 und den Feldelektroden 31 ist.
  • 5 veranschaulicht eine vertikale Querschnittsansicht des Halbleiterkörpers 100 in einem Gebiet, in dem das Gleichrichterelement 50 integriert ist. Bezug nehmend auf 5 umfasst das Gleichrichterelement 50 zwei dotierte Halbleitergebiete 51, 52, die einen pn-Übergang bilden. Eines dieser Halbleitergebiete 51 ist elektrisch an die Sourceelektrode 41 angeschlossen und das andere dieser Halbleitergebiete 52 ist elektrisch an die Anschlusselektrode 42 angeschlossen. Die ersten und zweiten Halbleitergebiete 51, 52 bilden eine Diode. Bei einem n-leitenden Transistorbauelement 1 ist ein Anodengebiet dieser Diode an die Sourceelektrode 41 angeschlossen, während ein Kathodengebiet an die Anschlusselektrode 42 angeschlossen ist. Entsprechend ist in einem n-leitenden Transistorbauelement 1 das erste Halbleitergebiet (Anodengebiet) 51 p-dotiert, während das zweite Halbleitergebiet (Kathodengebiet) 52 n-dotiert ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel (in 5 in gestrichelten Linien dargestellt) umgibt das Anodengebiet 51 das Kathodengebiet 52 in dem Halbleiterkörper 100. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 können das Anodengebiet 51 und das Kathodengebiet 52 der Diode als monokristalline Halbleitergebiete realisiert sein.
  • 6 veranschaulicht eine vertikale Querschnittsansicht des Halbleiterkörpers 100 in einem Gebiet, in dem ein Gleichrichterelement 50 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel integriert ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind das Anodengebiet 51 und das Kathodengebiet 52 oberhalb der ersten Oberfläche 101 angeordnet und sind durch eine Dielektrikumsschicht 53, wie beispielsweise eine Oxidschicht, dielektrisch gegenüber dem Halbleiterkörper 100 isoliert. Wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 ist das Anodengebiet 51 elektrisch an die Sourceelektrode 41 angeschlossen und das Kathodengebiet 52 ist elektrisch an die Anschlusselektrode 42 angeschlossen. Das Anodengebiet 51 und das Kathodengebiet 52 bilden einen pn-Übergang und können bei diesem Ausführungsbeispiel ein polykristallines Halbleitermaterial umfassen.
  • 7 veranschaulicht schematisch eine vertikale Querschnittsansicht des Halbleiterkörpers 100 in einem Gebiet, in dem das Widerstandselement 60 integriert ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfasst das Widerstandselement 60 ein dotiertes Halbleitergebiet 61, das elektrisch an die Sourceelektrode 41 und die Anschlusselektrode 42 angeschlossen ist. Ein elektrischer Widerstand des Widerstandselements 60 ist durch die Dotierungskonzentration des Halbleitergebiets 61 definiert.
  • 8 veranschaulicht schematisch eine vertikale Querschnittsansicht des Halbleiterkörpers 100 in einem Gebiet, in dem ein Widerstandselement 60 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel integriert ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfasst das Widerstandselement 60 eine Widerstandsmaterialschicht 61 oberhalb der ersten Oberfläche 101 des Halbleiterkörpers 100, die durch eine Dielektrikumsschicht 62, wie beispielsweise eine Oxidschicht, die elektrisch gegenüber dem Halbleiterkörper 100 isoliert ist. Wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 7 ist das Widerstandselement 60 elektrisch an die Sourceelektrode 41 angeschlossen und elektrisch an die Anschlusselektrode 42 an einer Position beabstandet zu der Sourceelektrode 41 angeschlossen. Die Widerstandsschicht 61 des Widerstandselements 60 kann ein polykristallines Halbleitermaterial umfassen. Eine Dotierungskonzentration der Widerstandsschicht 61 und ein Abstand zwischen Positionen, an denen die Sourceelektrode 41 und die Anschlusselektrode 42 die Widerstandsschicht 61 kontaktieren, definieren den Widerstand der Widerstandsschicht 60. Gemäß einem Ausführungsbeispiel (nicht dargestellt) umfasst das Widerstandselement 60 mehrere der Strukturen, wie sie in den 7 und 8 dargestellt sind, wobei die einzelnen Strukturen parallel geschaltet sind. Der Gesamtwiderstand des Widerstandselements 60 zwischen der Sourceelektrode 41 und der Anschlusselektrode 42 ist beispielsweise zwischen 1 Ω (Ohm) und 10 Ω (Ohm).
  • 9 veranschaulicht eine Draufsicht auf ein Gebiet des Halbleiterkörpers 100, in dem das Gleichrichterelement 50 und das Widerstandselement 60 implementiert sind. Die Anoden- und Kathodengebiete 51, 52, die das Gleichrichterelement 50 bilden, sind beabstandet zu der Widerstandsschicht 60, die das Widerstandselement 60 bildet. Das Anoden- und das Kathodengebiet 51, 52 können wie anhand von 5 erläutert, in dem Halbleiterkörper 100 integriert sein oder können wie anhand von 6 erläutert, oberhalb der ersten Oberfläche des Halbleiterkörpers 100 angeordnet sein. Außerdem kann die Widerstandsschicht 61 wie anhand von 7 erläutert in dem Halbleiterkörper 100 integriert sein oder kann wie anhand von 8 erläutert oberhalb der ersten Oberfläche des Halbleiterkörpers 100 angeordnet sein.
  • 10 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel zum Realisieren des Gleichrichterelements 50 und des Widerstandselements 60. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind das Gleichrichterelement 50 und das Widerstandselement 60 beide in dem Graben ausgebildet, in dem die Feldelektrode 32 angeordnet ist. Das Ausführungsbeispiel gemäß 10 basiert auf dem Ausführungsbeispiel gemäß 3, wobei sich das Ausführungsbeispiel gemäß 10 von dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 dadurch unterscheidet, dass in dem Endabschnitt der Feldelektrode 31 das Gleichrichterelement 50 gebildet ist. Das Schaltsymbol des Gleichrichterelements 50 ist in 10 dargestellt. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 10 umfasst die Feldelektrode 31 ein dotiertes Halbleitermaterial eines ersten Dotierungstyps. Ein Gleichrichterelementgebiet 36 eines komplementären Dotierungstyps grenzt an die Feldelektrode 31 an. Das Gleichrichterelementgebiet 36 erstreckt sich bis an die erste Oberfläche 101 des Halbleiterkörpers 100 und ist im Bereich der ersten Oberfläche 101 elektrisch an die Sourceelektrode 41 angeschlossen. Die Feldelektrode 31 und das Gleichrichterelementgebiet 36 bilden einen pn-Übergang, wobei dieser pn-Übergang ein Gleichrichterelement 50 bildet. Bei einem n-leitenden Transistorbauelement 1 umfasst die Feldelektrode 31 ein n-dotiertes Halbleitermaterial, während das Gleichrichterelementgebiet 36 ein p-dotiertes Halbleitermaterial umfasst. Das Halbleitermaterial der Feldelektrode 31 und das Gleichrichterelementgebiet 36 können ein monokristallines Halbleitermaterial oder ein polykristallines Halbleitermaterial sein.
  • Optional umfasst die Feldelektrode 32 ein hochleitendes Halbleitermaterial 38 entlang der Dielektrikumsschicht 33, die die Feldelektrode 31 von der Gateelektrode 21 isoliert. Die hochleitende Schicht 38 ist beispielsweise eine Metallschicht oder eine Silizidschicht. Diese hochleitende Schicht 38, die beabstandet zu dem Gleichrichterelementgebiet 36 sein kann, hilft, das elektrische Potenzial gleichmäßiger über die ganze Feldelektrode 31 zu verteilen.
  • Bezug nehmend auf 10 ist die Feldelektrode 31 weiterhin über einen Abschnitt der Feldelektrode 31 zwischen dem Gleichrichterelementgebiet 36 und dem Feldelektrodendielektrikum 32 an die Sourceelektrode 41 angeschlossen. Optional umfasst die Feldelektrode 31 ein Anschlussgebiet 37, das denselben Dotierungstyp wie die Feldelektrode 31 aufweist und das höher dotiert ist. Das Anschlussgebiet 37 kann sich von der ersten Oberfläche 101 bis unter das Gleichrichterelementgebiet 36 erstrecken. In diesem Fall definieren die Dotierungskonzentration und die Abmessung des Feldelektrodenabschnitts unterhalb des Gleichrichterelementgebiets 36 und das Anschlussgebiet 37 hauptsächlich den Widerstand des Widerstandselements 60, das die Feldelektrode 31 an die Sourceelektrode 41 anschließt.
  • Ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen eines Transistorbauelements 1 gemäß 10 wird anhand der 11A bis 11F erläutert. Diese Figuren zeigen eine vertikale Querschnittsansicht des Halbleiterkörpers 100 in einer Schnittebene C-C oder D-D gemäß 10. In einem Bereich der ersten Schnittebene C-C werden eine Feldelektrode 31 und eine Gateelektrode 21 hergestellt, während in einem Bereich der zweiten Schnittebene D-D der Endabschnitt der Feldelektrode 31 mit dem Gleichrichterelementgebiet 36 hergestellt wird.
  • Die 11A und 11B zeigen vertikale Querschnittsansichten des Halbleiterkörpers 100 in dem ersten und zweiten Gebiet nach ersten Verfahrensschritten. In diesen Verfahrensschritten werden die Gräben hergestellt, das Feld-elektrodendielektrikum 32 wird am Boden, den Seitenwänden des Grabens und optional auf der Oberfläche 101 hergestellt, und der Graben wird mit dem Feldelektrodenmaterial 31 gefüllt. Das Feldelektrodenmaterial ist beispielsweise ein leicht n-dotiertes Polysilizium. Die nachfolgend erläuterten Verfahrensschritte werden nur in dem ersten Bereich durchgeführt, während der zweite Bereich während dieser Verfahrensschritte durch eine geeignete Schutzschicht bedeckt ist, oder Materialien, die überall auf dem Halbleiterkörper 100 abgeschieden werden, werden in diesem zweiten Bereich entfernt.
  • Bezug nehmend auf 11C wird die Feldelektrode 31 zurückgeätzt. Dann wird Bezug nehmend auf 11D die hochleitende Schicht 38 auf der Feldelektrode 31 hergestellt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die hochleitende Schicht 38 eine Silizidschicht. In diesem Fall kann die Feldelektrode 31 ein polykristallines Silizium umfassen, und das Herstellen der hochleitenden Schicht 38 kann das Abscheiden einer Metallschicht und das Durchführen eines Temperaturprozesses umfassen, indem sich ein Silizid aus dem Metall und dem polykristallinen Silizium nur auf der Feldelektrode 31 bildet.
  • Bezug nehmend auf 11E wird das Feldelektrodendielektrikum 32 von den Seitenwänden des Grabens oberhalb der Feldelektrode 32 entfernt. Falls das Feldelektrodendielektrikum 32 auch auf der ersten Oberfläche 101 hergestellt wurde, wird in diesem Verfahrensschritt das Feldelektrodendielektrikum 32 von der ersten Oberfläche 101 entfernt.
  • Schließlich werden Bezug nehmend auf 11F das Gatedielektrikum 22 und die Gateelektrode 21 ebenso wie die Isolationsschicht 33 in einem Graben oberhalb der Feldelektrode 32 hergestellt und die Oberfläche 101 wird freigelegt.
  • Das Gleichrichterelementgebiet 36 (vgl. 10) und das Anschlussgebiet 37 (vgl. 10) können durch geeignetes Dotieren des Endabschnitts der Feldelektrode 31 nach Entfernen der Schutzschicht in dem zweiten Gebiet hergestellt werden.
  • 12 veranschaulicht eine vertikale Querschnittsansicht einer Modifikation des Transistorbauelements gemäß 1. In dem Transistorbauelement gemäß 12 sind die Feldelektrode 32 und die Gateelektrode 21 in getrennten Gräben, die in der lateralen (horizontalen) Richtung des Halbleiterkörpers 100 beabstandet sind.
  • 13 veranschaulicht eine weitere Modifikation. Während in dem Transistorbauelement 1 gemäß 10 die Gateelektroden 21 Grabenelektroden sind, sind die Gateelektroden des Transistorbauelements gemäß 1 planare oder Gateelektroden, die oberhalb der ersten Oberfläche 101 des Halbleiterkörpers 100 angeordnet sind.
  • Selbstverständlich können Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist.

Claims (14)

  1. Transistorbauelement, das aufweist: einen Halbleiterkörper (100), der ein Sourcegebiet (13), ein Driftgebiet (11), und ein Bodygebiet (12) zwischen dem Sourcegebiet (13) und dem Driftgebiet (11) aufweist; eine Sourceelektrode (41), die elektrisch an das Sourcegebiet (13) gekoppelt ist; eine Gateelektrode (21) benachbart zu dem Bodygebiet (12), die durch ein Gatedielektrikum (22) dielektrisch gegenüber dem Bodygebiet (12) isoliert ist; eine Feldelektrode (31) benachbart zu dem Driftgebiet (11), die durch ein Feldelektrodendielektrikum (32) dielektrisch gegenüber dem Driftgebiet (11) isoliert ist und die an eine von der Gateelektrode (21) und der Sourceelektrode (41) elektrisch gekoppelt ist; und ein Gleichrichterelement (50), das die Feldelektrode (31) an eine von der Gateelektrode (21) und der Sourceelektrode (41) elektrisch koppelt.
  2. Transistorbauelement nach Anspruch 1, bei dem das Sourcegebiet (13) n-dotiert ist, bei dem das Gleichrichterelement (50) ein Anodengebiet und ein Kathodengebiet aufweist; und bei dem das Anodengebiet an eine von der Gateelektrode (21) und der Sourceelektrode (41) angeschlossen ist.
  3. Transistorbauelement nach Anspruch 1, bei dem das Sourcegebiet (13) p-dotiert ist, bei dem das Gleichrichterelement (50) ein Anodengebiet und ein Kathodengebiet aufweist; und bei dem das Kathodengebiet an eine von der Gateelektrode (21) und der Sourceelektrode (41) angeschlossen ist.
  4. Transistorbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, das weiterhin aufweist: ein Widerstandselement, das die Feldelektrode (31) an eine von der Gateelektrode (21) und der Sourceelektrode (41) koppelt.
  5. Transistorbauelement nach Anspruch 4, bei dem das Widerstandselement parallel zu dem Gleichrichterelement geschaltet ist.
  6. Transistorbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, das weiterhin aufweist: eine Anschlusselektrode (42), die elektrisch an die Feldelektrode (31) angeschlossen ist, wobei das Gleichrichterelement (50) zwischen die Sourceelektrode (41) und die Anschlusselektrode (42) geschaltet ist.
  7. Transistorbauelement nach Anspruch 6, bei dem der Halbleiterkörper (100) eine erste Oberfläche (101) aufweist, bei dem die Sourceelektrode (41) und die Anschlusselektrode (42) oberhalb der ersten Oberfläche (101) und beabstandet zueinander angeordnet sind und bei dem das Gleichrichterelement (50) in dem Halbleiterkörper (100) unterhalb der ersten Oberfläche (101) integriert ist.
  8. Transistorbauelement nach Anspruch 7, bei dem das Gleichrichterelement zwei dotierte Halbleitergebiete aufweist, die einen pn-Übergang bilden.
  9. Transistorbauelement nach Anspruch 8, bei dem die zwei dotierten Halbleitergebiete monokristalline Halbleitergebiete sind.
  10. Transistorbauelement nach Anspruch 8, bei dem die zwei dotierten Halbleitergebiete polykristalline Halbleitergebiete sind.
  11. Transistorbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Feldelektrode (32) ein polykristallines Halbleitermaterial eines ersten Dotierungstyps aufweist und bei dem das Transistorbauelement weiterhin aufweist: ein polykristallines Gleichrichterelementgebiet (36) eines zweiten Dotierungstyps komplementär zu dem ersten Dotierungstyp, wobei das Gleichrichterelementgebiet an die Feldelektrode (32) angrenzt und an eine von der Gateelektrode (21) und der Sourceelektrode (41) angeschlossen ist.
  12. Transistorbauelement nach Anspruch 1, bei dem die Feldelektrode (32) in einem Graben des Halbleiterkörpers (100) angeordnet ist.
  13. Transistorbauelement nach Anspruch 12, bei dem das Gleichrichterelement (36) in dem Graben angeordnet ist.
  14. Transistorbauelement nach Anspruch 12, bei dem die Gateelektrode (21) in dem Graben zwischen der Feldelektrode (32) und der ersten Oberfläche (101) des Halbleiterkörpers angeordnet ist.
DE102013218959.1A 2012-09-21 2013-09-20 Transistorbauelement mit Feldelektrode Withdrawn DE102013218959A1 (de)

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US13/624,040 2012-09-21
US13/624,040 US8823081B2 (en) 2012-09-21 2012-09-21 Transistor device with field electrode

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