DE102014110366B4 - Mos-leistungstransistor mit integriertem gatewiderstand - Google Patents

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Abstract

Gatewiderstandsstruktur auf einem Halbleiterkörper (100), wobei der Halbleiterkörper (100) eine Gateelektrode (18) mit einem ersten Leitfähigkeitstyp oder einem zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, wobei die Gateelektrode (18) eine Oberseite (101) aufweist, wobei die Gatewiderstandsstruktur Folgendes aufweist:
einen ersten Halbleiterbereich (184) mit dem ersten Leitfähigkeitstyp, der sich von der Oberseite (101) in die Gateelektrode (18) in eine vertikale Richtung erstreckt,
einen zweiten Halbleiterbereich (183) mit dem zweiten Leitfähigkeitstyp, der in der Gateelektrode (18) neben dem ersten Halbleiterbereich (184) angeordnet ist und daher einen p-n-Übergang mit dem ersten Halbleiterbereich (184) bildet, wobei der zweite Halbleiterbereich (183) unterhalb des ersten Halbleiterbereichs (184) in eine vertikale Richtung angeordnet ist;
eine Isolierschicht (181), die angeordnet ist, um den ersten Halbleiterbereich (184) von der umgebenden Gateelektrode (18) zu isolieren,
eine Kontaktschicht (19), die auf der Oberseite (101) angeordnet ist, die den ersten Halbleiterbereich (184) abdeckt, um den ersten Halbleiterbereich (184) elektrisch zu verbinden, und zusätzlich Teile der Oberseite (101) neben dem ersten Halbleiterbereich (184) in eine horizontale Richtung abdeckt.

Description

  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen das Gebiet der MOS-Leistungstransistoren, wie zum Beispiel Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren - MOSFETs) oder Insulated Gate Bipolar Transistors (Bipolartransistoren mit isolierter Gateelektrode - IGBTs).
  • MOS-Transistoren (wie zum Beispiel Leistungs-MOSFETs oder -IGBTs) können durch Laden und Entladen des Gates des Transistors ein- und ausgeschaltet werden. Um den Übergang zwischen einem nicht leitenden (ausgeschalteten Zustand) und einem leitenden Zustand (eingeschalteten Zustand) und umgekehrt zu steuern, ist ein Gatewiderstand gewöhnlich mit einer Gateelektrode des Transistors verbunden. Der Widerstand des Gatewiderstands beschränkt den Gatestrom, der das Gate lädt oder entlädt. Zum Laden und Entladen des Gatekondensators von MOS-Transistoren werden dedizierte Gate-Treiberschaltungen (oder einfach Gatetreiber) verwendet. Solche Gatetreiber laden und entladen das Gate als Reaktion auf ein oder mehrere Logiksignale (binäre Signale), die den gewünschten Schaltzustand (Ein oder Aus) des Transistors darstellen können.
  • Bei einigen Anwendungen ist es wünschenswert, unterschiedliche Gatestromwerte zum Laden bzw. Entladen des Gates eines MOS-Transistors zu haben. Unterschiedliche Gatestromwerte zum Laden und Entladen des Gates resultieren in einem asymmetrischen Umschalten, das heißt, dass die Umschaltzeiten für das Ein- und Ausschalten des Transistors signifikant unterschiedlich sind. Ein solches asymmetrisches Umschaltverhalten kann zum Beispiel durch Verwenden entsprechend konzipierter Gatetreiberschaltungen erzielt werden. Derartige Gatetreiber erfordern gewöhnlich eine relativ komplizierte Schaltungskonzeption. Ferner können verschiedene unerwünschte Auswirkungen aufgrund von unvermeidlichen störenden Schaltungsbauteilen, die innerhalb solcher Gatetreiberschaltungen vorhanden sind, auftreten.
  • Die Druckschrift DE 10 2008 014 338 A1 offenbart eine Halbleitervorrichtung mit einem lateralen MIS-Transistor. Die Druckschrift DE 10 2009 027 487 A1 offenbart eine Transistorschaltungsanordnung mit einer isolierten Widerstandsbahn, welche zwischen Gate und Emitter angeschlossen ist. Die Druckschrift CN 1 03 001 620 A offenbart einen Transistor, wobei ein erster und ein zweiter Widerstand mit der Gateelektrode des Transistors verbunden sind, derart, dass der Strom in eine Richtung durch den ersten Widerstand, und in die andere Richtung durch den zweiten Widerstand fließt. Die Druckschrift US 5 793 065 A offenbart eine Halbleiterstruktur mit einer Gateelektrode, welche sich vertikal erstreckt, sowie einen p-Bereich und einen n-Bereich, die übereinander und neben der Gateelektrode angeordnet sind.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten MOS-Transistor bereitzustellen, der asymmetrisches Umschalten ohne Erfordernis aufwändiger Gatetreiberschaltungen erlaubt. Diese Aufgabe wird mit der Gatewiderstandsstruktur der Ansprüche 1 oder 11 erzielt. Unterschiedliche Ausführungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung werden von den abhängigen Ansprüchen abgedeckt.
  • Es wird eine Gatewiderstandsstruktur auf einem Halbleiterkörper offenbart. Der Halbleiterkörper weist eine Gateelektrode mit einem ersten Leitfähigkeitstyp oder einem zweiten Leitfähigkeitstyp auf, und die Gateelektrode weist eine Oberseite auf. Die Gatewiderstandsstruktur weist auf: einen ersten Halbleiterbereich mit dem ersten Leitfähigkeitstyp, der sich von der Oberseite in die Gateelektrode in eine vertikale Richtung erstreckt; einen zweiten Halbleiterbereich mit dem zweiten Leitfähigkeitstyp, der in der Gateelektrode neben dem ersten Halbleiterbereich angeordnet ist und daher einen p-n-Übergang mit dem ersten Halbleiterbereich bildet, wobei der zweite Halbleiterbereich unterhalb des ersten Halbleiterbereichs in eine vertikale Richtung angeordnet ist; eine Isolierschicht, die angeordnet ist, um den ersten Halbleiterbereich von der umgebenden Gateelektrode zu isolieren, und eine Kontaktschicht, die auf der Oberseite angeordnet ist, die den ersten Halbleiterbereich abdeckt, um den ersten Halbleiterbereich elektrisch zu verbinden und zusätzlich Teile der Oberseite neben dem ersten Halbleiterbereich in eine horizontale Richtung abzudecken.
  • Ferner wird eine Gatewiderstandsstruktur auf einem Halbleiterkörper offenbart. Die Gatewiderstandsstruktur weist auf: einen ersten Widerstandsabschnitt mit einem ersten oder einem zweiten Leitfähigkeitstyp, wobei der erste Widerstandsabschnitt eine Oberseite aufweist; einen zweiten Widerstandsabschnitt, der elektrisch zwischen einer Verbindungsschicht und einem Gatekontakt gekoppelt ist, wobei die Verbindungsschicht ausgelegt ist, um mit einer Vielzahl von Transistorzellen gekoppelt zu werden, und der Gatekontakt ausgelegt ist, um die Vielzahl von Transistorzellen durch Bereitstellen eines Gatestroms in eine erste Richtung umzuschalten, und ausgelegt ist, um die Vielzahl von Transistorzellen durch Bereitstellen eines Gatestroms in eine zweite Richtung abzuschalten, wobei die zweite Richtung der ersten Richtung entgegengesetzt ist; eine erste Isolierschicht, die angeordnet ist, um die Verbindungsschicht, den ersten Widerstandsabschnitt und den zweiten Widerstandsabschnitt von dem Halbleiterkörper zu isolieren; eine zweite Isolierschicht, die angeordnet ist, um den ersten Widerstandsabschnitt von der Verbindungsschicht und dem zweiten Widerstandsabschnitt zu isolieren, und einen ersten Diodenbereich, der sich von der Oberseite des ersten Widerstandsabschnitts in den ersten Widerstandsabschnitt in eine vertikale Richtung erstreckt, wobei der erste Diodenbereich und der erste Widerstandsabschnitt in Serie zwischen der Verbindungsschicht und dem Gatekontakt gekoppelt sind.
  • Die Erfindung wird besser unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen und Beschreibungen verstanden. Die Bauteile in den Figuren sind nicht unbedingt maßstabgerecht, der Hauptzweck ist stattdessen die Veranschaulichung der Konzepte der Erfindung. In den Zeichnungen:
    • veranschaulicht 1 ein Beispiel eines IGBT mit einem externen Gatewiderstand,
    • veranschaulicht 2 (die 2a und 2b umfasst) weitere Beispiele eines IGBT mit einem externen Gatewiderstand,
    • veranschaulicht 3 (die 3a und 3b umfasst) weitere Beispiele eines IGBT, der eine integrierte Gatewiderstandsstruktur aufweist,
    • veranschaulicht 4 einen vertikalen Querschnitt durch ein vertikales Transistorbauteil,
    • veranschaulicht 5 einen vertikalen Querschnitt durch eine Gatestruktur gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
    • veranschaulicht 6 einen vertikalen Querschnitt durch eine Gatestruktur gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
    • veranschaulicht 7 einen vertikalen Querschnitt durch eine Gatestruktur gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
    • veranschaulicht 8 einen vertikalen Querschnitt durch eine Gatestruktur gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
    • veranschaulicht 9 einen horizontalen Querschnitt durch eine Gatestruktur gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
    • veranschaulicht 10 einen horizontalen Querschnitt durch eine Gatestruktur gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
    • veranschaulicht 11 einen horizontalen Querschnitt durch eine Gatestruktur gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
    • veranschaulicht 12 einen horizontalen Querschnitt durch eine Gatestruktur gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
    • veranschaulicht 13 einen IGBT mit mehreren Transistorzellen, die einen gemeinsamen externen Gatewiderstand aufweisen,
    • veranschaulicht 14 einen IGBT mit mehreren Transistorzellen, die eine integrierte Gatewiderstandsstruktur aufweisen,
    • veranschaulicht 15 einen vertikalen Querschnitt durch eine Transistorzelle,
    • veranschaulicht 16 eine erste horizontale Querschnittsansicht einer Transistorzelle,
    • veranschaulicht 17 eine zweite horizontale Querschnittsansicht einer Transistorzelle,
    • veranschaulicht 18 einen vertikalen Querschnitt durch eine Transistorzelle und ein externes Gate-Pad mit einer Gatestruktur gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
    • veranschaulicht 19 einen vertikalen Querschnitt durch ein Gate-Pad mit einer seitlichen Gatewiderstandsstruktur gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
    • veranschaulicht 20 einen horizontalen Querschnitt in einer ersten Schnittebene durch eine seitliche Gatewiderstandsstruktur gemäß der Ausführungsform der 19,
    • veranschaulicht 21 einen horizontalen Querschnitt in einer zweiten Schnittebene durch eine seitliche Gatewiderstandsstruktur gemäß der Ausführungsform der 19,
    • veranschaulicht 22 eine Mehrzahl nebeneinanderliegender Transistorzellen in einem Transistorzellenfeld,
    • veranschaulicht 23 eine Mehrzahl nebeneinanderliegender Transistorzellen in einem Transistorzellenfeld, wobei die Transistorzellen Polyöffnungen aufweisen,
    • veranschaulicht 24 einen vertikalen Querschnitt durch eine Transistorzelle, die eine Polyöffnung aufweist, und
    • veranschaulicht 25 eine Transistorzelle in einem Transistorzellenfeld, wobei die Transistorzelle Polyöffnungen und einen Schottky-Bereich aufweist.
  • MOS-Leistungstransistoren, wie zum Beispiel Metalloxid-Halbleitertransistoren (MOSFETs) oder Bipolartransistoren mit isolierter Gateelektrode (IGBTs) sind spannungsgesteuerte Vorrichtungen. Sie werden jeweils durch Laden und Entladen einer Gatestruktur, die aus einer leitenden Schicht kombiniert mit einer Isolierschicht ausgebildet ist, ein- bzw. ausgeschaltet. Um den Übergang zwischen einem nicht leitenden und einem leitenden Zustand des Transistors (und umgekehrt) zu steuern, ist ein Gatewiderstand gewöhnlich mit der Gateelektrode des Transistors verbunden. Die dynamische Leistung des MOS-Leistungstransistors kann durch den Wert dieses Gatewiderstands angepasst werden. Der Gatewiderstand beeinflusst die Umschaltzeit, Umschaltverluste und mehrere andere Parameter des Transistors. Der Wert des Gatewiderstands kann in Übereinstimmung mit den jeweiligen Anwendungsparametern ausgewählt werden. Individuelle Anwendungsparameter können zum Beispiel die Transistortechnologie, die Umschaltfrequenz, Verluste und das Anwendungslayout umfassen.
  • Eine Anordnung eines MOS-Leistungstransistors und eines externen Gatewiderstands ist beispielhaft in 1 gezeigt. In 1 hat ein IGBT einen Kollektorkontakt C, einen Emitterkontakt E und einen Gatekontakt G. Der Gatekontakt G des IGBT ist mit einer externen Gateklemme GEXT über einen Gatewiderstand RG gekoppelt. Die externe Gateklemme GEXT kann mit einer steuerbaren Spannungsquelle (nicht gezeigt), zum Beispiel mit einer Gatetreiberschaltung gekoppelt werden. Mittels einer Spannungsquelle und des Gatewiderstands RG kann ein Gatestrom bereitgestellt werden, der das Gate während der Umschaltvorgänge lädt oder entlädt.
  • Das Umschaltverhalten des IGBT oder irgendeines anderen MOS-Leistungstransistors wird von dem externen Gatewiderstand RG beeinflusst. Der Gatewiderstand RG bestimmt die Zeit, die zum Laden und Entladen des Gates erforderlich ist, indem die Stärke der Gatestromimpulse während des Einschaltens und Ausschaltens beschränkt wird.
  • Oft wird ein einziger externer Gatewiderstand RG sowohl für das Einschalten als auch für das Ausschalten von MOS-Leistungstransistoren verwendet. Eine fortschrittlichere Gatesteuerung kann jedoch durch Verwenden unterschiedlicher Widerstände zum Einschalten und Ausschalten verwirklicht werden. Bei einigen Anwendungen sind unterschiedliche Gatestromwerte zum Laden und Entladen des Gatekondensators eines MOS-Transistors gewünscht.
  • 2a veranschaulicht einen IGBT ähnlich dem, der in 1 abgebildet ist. Der IGBT der 2a hat jedoch zwei Gatewiderstände RG1, RG2, die zwischen seinem Gatekontakt G und der externen Gateklemme GEXT parallel geschaltet sind. Um einen unterschiedlichen Gatewiderstandswert zum Einschalten und Ausschalten des IGBT zu erzielen, wird eine Diode D1 in Serie mit einem der Gatewiderstände RG1 gekoppelt. In Abhängigkeit davon, ob die Diode D1 mit dem Gatekontakt G des IGBT mit seiner Anode oder seiner Katode verbunden ist, blockiert die Diode D1 die eine oder die andere beim Anlegen einer positiven oder einer negativen Gatespannung iG. Derart ist es möglich, unterschiedliche effektive Gatewiderstandswerte für das Einschalten und das Ausschalten des IGBT zu erzielen. Bei dem vorliegenden Beispiel entspricht der effektive Gatewiderstandswert dem Widerstand des Widerstands RG2, wenn das Gate aufgeladen wird (das heißt iG>0), während der effektive Gatewiderstandswert dem Widerstand der Parallelschaltung der Widerstände RG1 und RG2, wenn das Gate entladen wird (das heißt iG<0), entspricht.
  • Man kann ferner eine Diode D1, D2 in Serie mit jedem der Gatewiderstände RG1, RG2, wie in 2b gezeigt, verbinden. Die Dioden D1, D2 werden zueinander antiparallel gekoppelt, um einen Gatestrom sowohl für positive als auch negative Spannungen zu erlauben. Dies ist eine andere Art des Erzielens unterschiedlicher effektiver Gatewiderstandswerte für die Einschalt- und Ausschaltvorgänge des IGBT. Solche Gatewiderstandsanordnungen, wie oben erklärt, können nicht nur mit IGBTs, sondern auch mit jeder Art von MOS-Leistungstransistor verwendet werden, wie zum Beispiel mit MOS-Feldeffekttransistoren.
  • Die 1 und 2 zeigen beide externe Widerstandsanordnungen. Solche externen Widerstandsanordnungen haben jedoch mehrere Nachteile. Sie benötigen zum Beispiel normalerweise ein relativ kompliziertes Treiberschaltungsdesign. Ferner können verschiedene unerwünschte Auswirkungen aufgrund unvermeidlicher störender Schaltungsbauteile, die innerhalb solcher Gatetreiberschaltungen vorhanden sind, auftreten.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Lösung bereit, die externe Widerstandsanordnungen für MOS-Leistungstransistoren unnötig macht, indem monolithisch ein oder mehrere Gatewiderstände innerhalb des MOS-Leistungstransistors eingebaut werden.
  • 3a veranschaulicht einen IGBT ähnlich dem, der in den 1 und 2 abgebildet ist. Der IGBT der 3a weist jedoch eine integrierte Gatewiderstandsstruktur auf. Die Gatewiderstandsstruktur ist zwischen einer Gateelektrode des IGBT (in 3a nicht veranschaulicht) und dem Gatekontakt G angeordnet. Die Gatewiderstandsstruktur, die in 3a gezeigt ist, ist eine Widerstandsstruktur wie sie anhand von 2a beschrieben wurde. Sie kann jedoch auch eine Widerstandsstruktur wie anhand der 2b beschrieben, zum Beispiel wie in 3b gezeigt, sein. Durch monolithisches Integrieren einer solchen Gatewiderstandsstruktur in den IGBT, sind keine externen Bauteile erforderlich, um unterschiedliche effektive Gatewiderstandswerte für das Einschalten und das Ausschalten des IGBT zu erzielen.
  • 4 veranschaulicht schematisch einen vertikalen Querschnitt durch ein vertikales Trench-Transistorbauteil, insbesondere einen IGBT, wobei der Transistor aus einer Mehrzahl von Transistorzellen besteht, die elektrisch parallel geschaltet sind. Obwohl sich die folgende Beschreibung auf eine Trench-MOS-Struktur bezieht, ist der Schutzbereich der Erfindung nicht durch das Design der MOS-Zelle beschränkt und kann leicht auf andere Zellkonzepte (zum Beispiel planare Zellen) übertragen werden. 4 veranschaulicht eine Transistorzelle. Das Transistorbauteil weist einen Halbleiterkörper 100 mit einer Oberseite 101 auf. Der Halbleiterkörper 100 kann ein herkömmliches Halbleitermaterial aufweisen, wie zum Beispiel Silizium (Si), Siliziumkarbid (SiC), Galliumarsenid (GaAs), Silizium-Germanium (SiGe), Galliumnitrid (GaN) oder dergleichen. 4 veranschaulicht eine vertikale Querschnittsebene des Halbleiterkörpers 100. Diese vertikale Querschnittsebene ist zu der Oberseite 101 des Halbleiterkörpers 100 senkrecht.
  • Unter Bezugnahme auf 4, weist der Halbleiterkörper 100 einen Kollektorbereich 15 mit einem ersten Leitfähigkeitstyp auf (zum Beispiel p-Typ) auf. Der Kollektorbereich 15 ist elektrisch mit einer ersten Elektrode 16 (Kollektorelektrode) verbunden, die auf der Bodenfläche des Halbleiterkörpers 100 angeordnet ist. Die erste Elektrode 16 bildet einen Kollektoranschluss (in dem Fall eines MOSFET eine Drain-Klemme) C des Transistorbauteils, oder ist elektrisch mit einem solchen Kollektoranschluss C verbunden. Der Halbleiterkörper 100 weist ferner einen Driftbereich 14 mit einem zweiten Leitfähigkeitstyp (zum Beispiel n-Typ) ergänzend zu dem ersten Leitfähigkeitstyp auf. Der Driftbereich 14 ist mit der ersten Elektrode 16 über den Kollektorbereich 15, der sich zwischen dem Driftbereich 14 und der ersten Elektrode 16 befindet, gekoppelt. Der Driftbereich 14 kann daher wie in 4 gezeigt, an den Kollektorbereich 15 anschließen. Optional kann ein Feldblendenbereich (nicht gezeigt) des zweiten Leitfähigkeitstyps und höher dotiert als der Driftbereich 14 zwischen dem Driftbereich 14 und dem Kollektorbereich 15 angeordnet sein.
  • Der Halbleiterkörper 100 weist ferner einen Körperbereich 13 mit dem ersten Leitfähigkeitstyp (zum Beispiel p-Typ) auf. Der Halbleiterkörper 100, der in 3 gezeigt ist, weist einen Körperkontaktbereich 12 auf, der denselben Leitfähigkeitstyp (zum Beispiel p-Typ) hat wie der Körperbereich 13, der aber gewöhnlich stärker dotiert ist als der Körperbereich 13. Der Körperkontaktbereich 12 erstreckt sich vertikal in den Halbleiterkörper 100 von der Oberseite des Halbleiterkörpers 100 abwärts zu dem Körperbereich 13, um ein Berühren des Körperbereichs 13 zu erlauben.
  • Der Halbleiterkörper 100 weist ferner Emitterbereiche 11 mit dem zweiten Leitfähigkeitstyp (n-Typ) auf. Die Emitterbereiche 11 können hoch dotiert sein (zum Beispiel Zonen des n+-Typs). Ähnlich wie der Körperkontaktbereich 12, erstrecken sich die Emitterbereiche 11 vertikal in den Halbleiterkörper 100 von der Oberseite des Halbleiterkörpers 100 abwärts zu dem Körperbereich 13 und bilden dabei pn-Übergänge zwischen Emitterbereichen 11 und Körperbereich 13. Der Körperbereich 13 liegt neben dem Driftbereich 14 und bildet daher einen anderen pn-Übergang zwischen dem Körperbereich 13 und dem Driftbereich 14. Die Quellenbereiche 11 sind in eine vertikale Richtung von dem Driftbereich 14 durch den Körperbereich 13 voneinander beabstandet. In eine horizontale Richtung grenzen an den Körperkontaktbereit 12 zwei Emitterbereiche 11 an Körperkontaktbereich 12. Die zwei Emitterbereiche 11, die in 4 veranschaulicht sind, können zu einem Emitterbereich 11 (zum Beispiel quadratisch) gehören, die den Körperkontaktbereich 12 umgibt. Neben dem Körperkontaktbereich 12 kann alternativ nur ein Emitterbereich 11 in eine horizontale Richtung liegen.
  • Das Transistorbauteil weist ferner eine Gatestruktur auf, die mindestens teilweise in einem Graben angeordnet ist. Die Gatestruktur umfasst eine Gateelektrode 18, die in einem Graben neben einem Emitterbereich 11 angeordnet ist, den Körperbereich 13 und den Driftbereich 14, und dielektrisch von dem umgebenden Halbleiterkörper durch eine erste Isolierschicht 17 isoliert. Die Gateelektrode 18 kann aus einer polykristallinen Siliziumschicht ausgebildet sein. Die Gateelektrode 18 erstreckt sich in eine vertikale Richtung von der Oberseite 101 abwärts zu dem Driftbereich 14. Die Gateelektrode 18 kann daher einen leitenden Kanal in dem Körperbereich 13 zwischen dem Emitterbereich 11 und dem Driftbereich 14 in eine vertikale Richtung entlang der ersten Isolierschicht 17 steuern. Die Gateelektrode 18 ist elektrisch mit einer Gatekontaktschicht 19, die elektrisch mit einem Gatekontakt G verbunden ist oder einen solchen bildet, verbunden. Die Gatekontaktschicht 19 kann eine Metallisierungsschicht sein.
  • IGBT-Strukturen, wie in 4 veranschaulicht, sind allgemein bekannt und werden hier daher nicht ausführlicher beschrieben. Die Struktur eines IGBT ist der eines Leistungs-MOSFET sehr ähnlich. Der grundlegende Unterschied zwischen der Struktur eines IGBT und eines Leistungs-MOSFET liegt in dem Kollektorbereich 15, der einen anderen Leitfähigkeitstyp (in 3 p+-Typ) als der Driftbereich hat. Derart wird ein weiterer pn-Übergang zwischen dem Driftbereich 14 und dem Kollektorbereich gebildet, der in den Driftbereich 14 Minoritätsladungsträger injiziert. In dem Fall eines MOSFET würde der Kollektorbereich 15 ein Drain-Bereich genannt, der (anders als ein IGBT) denselben Dotierungstyp aufweist wie der benachbarte Driftbereich. Die Gatestruktur kann jedoch auf dieselbe Art für IGBT- und MOSFET-Vorrichtungen umgesetzt werden. Andere Typen von MOS-Leistungstransistoren können ebenfalls eine solche Gatestruktur besitzen.
  • 5 veranschaulicht die Berührung zwischen der Gateelektrode 18 (zum Beispiel polykristallines Silizium) und dem Gatekontakt G ausführlicher. Unter Bezugnahme auf 5 ist eine zusätzliche Gatewiderstandsstruktur zwischen der Gateelektrode 18 und dem Gatekontakt G angeordnet. Die Gatewiderstandsstruktur ist insbesondere monolithisch in die Gateelektrode 18 integriert. Die Gatewiderstandsstruktur weist einen p-n-Übergang auf, der anhand eines ersten Halbleiterbereichs 184 (zum Beispiel p-Typ) ausgebildet werden kann, und einen zweiten Halbleiterbereich 183 (zum Beispiel n-Typ), die unterschiedliche Leitfähigkeitstypen aufweisen. Bei der beispielhaften Ausführungsform der 5, ist der erste Halbleiterbereich 184 ein p-Typ-Bereich, und der zweite Halbleiterbereich 183 ist ein n-Typ-Bereich. Der erste Halbleiterbereich 184 erstreckt sich von der Oberseite 101 des Halbleiterkörpers 100 vertikal in die Gateelektrode 18. Der zweite Halbleiterbereich 183 ist unterhalb des ersten Halbleiterbereichs 184 angeordnet und liegt neben dem ersten Halbleiterbereich 184, und bildet daher einen pn-Übergang, das heißt eine Diode. Die Kontaktschicht 19 deckt (und verbindet daher elektrisch) den ersten Halbleiterbereich 184 ab. Zusätzlich deckt die Kontaktschicht 19 (und verbindet elektrisch) Teile der Oberseite 101, die neben dem ersten Halbleiterbereich 184 liegen, ab. Eine zweite Isolierschicht 181 erstreckt sich vertikal in die Gateelektrode 18, um den Bereich 184 von der umgebenden Gateelektrode 18 zu isolieren. Der Gatestrom läuft daher durch den pn-Übergang zwischen den Bereichen 184 und 183, wenn eine entsprechende Gatespannung angelegt wird.
  • Wenn das Transistorbauteil eingeschaltet wird, fließt ein Gatestrom von dem Gatekontakt G durch die Kontaktschicht 19 in die Gateelektrode 18 und lädt daher das Gate auf. Wenn das Transistorbauteil ausgeschaltet wird, fließt ein Strom von der Gateelektrode 18 durch die Kontaktschicht 19 zu dem Gatekontakt G und entlädt daher das Gate (siehe auch 3).
  • Unter Bezugnahme auf 5, kann ein Gatestrom direkt nur zwischen der Gateelektrode 18 und der Kontaktschicht 19 in solchen Bereichen fließen, in welchen die Kontaktschicht 19 einen elektrischen Kontakt mit der Gateelektrode 18 bildet. In diesen Teilen der (zum Beispiel metallischen) Kontaktschicht, in welchen die Kontaktschicht 19 den ersten Halbleiterbereich 184 abdeckt, muss der Strom aufgrund der zweiten Isolierschicht 181 zuerst durch den pn-Übergang passieren. Wie bereits erwähnt, isoliert die zweite Isolierschicht 181 den pn-Übergang von der umgebenden Gateelektrode 18 in eine horizontale Richtung. Sie kann sich daher von der Oberseite 101 in die Gateelektrode 18 in eine vertikale Richtung erstrecken. Die Isolierschicht 181, die neben dem ersten Halbleiterbereich 184 in eine horizontale Richtung liegt, kann sich in die Gateelektrode 18 zu einer Tiefe erstrecken, die zum Isolieren des ersten Halbleiterbereichs 184 von der Gateelektrode 18 erforderlich ist. Die Isolierschicht 181 kann sich jedoch auch weiter in die Gateelektrode 18 erstrecken, an den zweiten Halbleiterbereich 183 in eine horizontale Richtung angrenzend, wodurch der zweite Halbleiterbereich 183 von der Gateelektrode 18 in eine horizontale Richtung isoliert wird. Die Isolierschicht 181 kann sich, wie in 5 gezeigt, sogar tiefer als der p-n-Übergang in die Gateelektrode erstrecken.
  • Der pn-Übergang erlaubt es einem Strom jedoch nur in eine Richtung zu fließen und blockiert einen Strom, der in die andere Richtung fließt. Unter Bezugnahme auf 5 ist beim Einschalten des Transistorbauteils der Potenzialunterschied zwischen dem Gatekontakt G und dem Quellenbereich 11 positiv. Daher kann ein Strom von dem Gatekontakt G in die Gateelektrode 18 durch den pn-Übergang, der von den Halbleiterbereichen 184 und 183 gebildet wird, fließen. Beim Ausschalten des Transistorbauteils ändert sich jedoch die Richtung des erwähnten Potenzialunterschieds, und der jeweilige Gatestrom ändert sich. Der pn-Übergang wird in die Sperrrichtung vorgespannt und hindert daher den Strom daran, von der Gateelektrode 18 zu der Kontaktschicht 19 zu fließen. Der Strom kann dann nur von der Gateelektrode 18 zu der Kontaktschicht 19 über die Teile 190 der Gateelektrode und der Kontaktschicht, in denen die Kontaktschicht 19 an die Gateelektrode 18 grenzt, ohne einen pn-Übergang zu bilden, fließen. Im Wesentlichen entspricht die Konfiguration dem Schaltplan der 3a (mit der Ausnahme, dass der pn-Übergang umgekehrt ist).
  • Der Widerstand für einen Strom, der zu oder von dem Gatekontakt G fließt, hängt unter anderem von der Dotierungskonzentration und der Geometrie der Halbleiterbereiche 184 und 183, durch die der Gatestrom durchgeht, ab. Durch eine entsprechende Auswahl der Dotierungskonzentration oder der Größe und/oder Geometrie des ersten und des zweiten Halbleiterbereichs 183, 184 sowie der Größe und/oder der Geometrie solcher Bereiche 190, in welchen die Kontaktschicht 19 an die Gateelektrode 18 grenzt, ohne einen pn-Übergang zu bilden, kann ein unterschiedlicher Widerstand für die Ströme, die während des Einschaltens und des Ausschaltens fließen, erzielt werden.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 5 ist der Widerstand beim Einschalten des Bauteils kleiner als der Widerstand beim Ausschalten des Bauteils, weil während des Ausschaltens der zusätzliche Stromweg, der von dem pn-Übergang (183, 184) bereitgestellt wird, nicht verfügbar ist und der gesamte Gatestrom den relativ kleinen Flächenteil 190 passieren muss. Wenn stattdessen der erste Halbleiterbereich 184 ein n-Typ-Bereich ist und der zweite Halbleiterbereich 183 ein p-Typ-Bereich ist, wäre der Widerstand beim Einschalten des Transistors höher als der Widerstand beim Ausschalten des Transistors. Das ist darauf zurückzuführen, dass der pn-Übergang einen Strom in die entgegengesetzte Richtung blockieren würde.
  • Durch monolithisches Integrieren einer solchen Struktur in der Halbleitervorrichtung und dadurch Bereitstellen unterschiedlicher Gatewiderstände für das Einschalten und das Ausschalten, sind externe Gatewiderstände oder aufwändige Gatetreiberschaltungen nicht erforderlich.
  • Unter Bezugnahme auf 6 weist die Gatewiderstandsstruktur ferner einen dritten Halbleiterbereich 185 auf. Der dritte Halbleiterbereich 185 erstreckt sich von der Oberseite 101 in die Gateelektrode 18, an die zweite Isolierschicht 181 in eine horizontale Richtung angrenzend. Die zweite Isolierschicht 181 isoliert den dritten Halbleiterbereich 185 von dem ersten Halbleiterbereich 184. Der dritte Halbleiterbereich 185 wird von der Kontaktschicht 19 abgedeckt. Der dritte Halbleiterbereich 185 hat denselben Leitfähigkeitstyp wie die Gateelektrode 18, ist jedoch geringer dotiert als die Gateelektrode 18. Durch Einfügen eines solchen dritten, niedrig dotierten Halbleiterbereichs 185, kann der Widerstand für den Gatestrom, der durch diesen Bereich passiert, erhöht werden. In 6 fließt Strom während des Ausschaltens durch den dritten Halbleiterbereich 185. Daher wird der Widerstand während des Ausschaltens erhöht und ist höher als der Widerstand während des Einschaltens. Im Wesentlichen kann der Gatewiderstand, der während des Ausschaltvorgangs des Transistors effektiv ist, abgestimmt werden, indem man eine entsprechende Konzentration von Dotierstoffen in dem Halbleiterbereich 185 auswählt. Ähnlich kann der Gatewiderstand, der während des Einschaltvorgangs des Transistors effektiv ist, abgestimmt werden, indem man eine entsprechende Konzentration von Dotierstoffen in den Halbleiterbereich im 183 und 184, die den pn-Übergang bilden, auswählt.
  • Unter Bezugnahme auf 7 sind die Leitfähigkeitstypen des ersten und des zweiten Halbleiterbereichs 184, 183 im Vergleich zu den 5 und 6 umgekehrt. Der erste Halbleiterbereich 184 ist ein n-Typ-Bereich, und der zweite Halbleiterbereich 183 ist ein p-Typ-Bereich. Der pn-Übergang blockiert daher einen Strom in die andere Richtung als in dem vorhergehenden Beispiel der 6. Der Strom kann nur durch den pn-Übergang passieren, wenn er von der Gateelektrode 18 zu dem Gatekontakt G fließt (das heißt während des Ausschaltens). Bei dieser Ausführungsform ist der Widerstand während des Einschaltens daher höher als der Widerstand während des Ausschaltens.
  • Und Bezugnahme auf die 5 bis 7 kann der zweite Halbleiterbereich 183 denselben Leitfähigkeitstyp oder einen unterschiedlichen Leitfähigkeitstyp als die Gateelektrode 18 aufweisen. Der zweite Halbleiterbereich 183 kann dieselbe Dotierungskonzentration oder eine unterschiedliche Dotierungskonzentration als die Gateelektrode 18 aufweisen. Wenn der zweite Halbleiterbereich 183 einen anderen Leitfähigkeitstyp hat als die Gateelektrode 18, resultiert das in einer unerwünschten npn-Struktur bzw. pnp-Struktur. Der Kontakt zwischen dem zweiten Halbleiterbereich 183 und der Gateelektrode 18 kann in solchen Fällen als ein ohmscher Kontakt umgesetzt werden.
  • Anstelle von nur einem p-n-Übergang, kann die Gatewiderstandsstruktur ferner einen zweiten p-n-Übergang, wie in 8 gezeigt, aufweisen. Der zweite p-n-Übergang wird von dem dritten Halbleiterbereich 185 (siehe auch 5) und einem zusätzlichen vierten Halbleiterbereich 186 gebildet. Der vierte Halbleiterbereich 186 grenzt an den dritten Halbleiterbereich 185 an und ist unterhalb des dritten Halbleiterbereichs 185 angeordnet, so dass ein anderer pn-Übergang gebildet wird, der parallel zu dem pn-Übergang (aber entgegengesetzt ausgerichtet), der von den Halbleiterbereichen 183 und 184 gebildet wird, gekoppelt ist. Der vierte Halbleiterbereich 186 grenzt ferner an die zweite Isolierschicht 181 an. Die zweite Isolierschicht 181 isoliert den zweiten p-n-Übergang von dem ersten p-n-Übergang. Eine dritte Isolierschicht 182 erstreckt sich von der Oberseite 101 in die Gateelektrode 18 in eine vertikale Richtung. Die dritte Isolierschicht 182, grenzt an den dritten Halbleiterbereich 185 an und kann sich in die Gateelektrode 18 zu einer derartigen Tiefe erstrecken, die zum Isolieren des dritten Halbleiterbereichs 185 von der Gateelektrode 18 erforderlich ist. Die dritte Isolierschicht 182 kann sich jedoch auch weiter in die Gateelektrode 18 erstrecken, an den vierten Halbleiterbereich 186 in eine horizontale Richtung angrenzend, wodurch der p-n-Übergang von der Gateelektrode 18 isoliert wird. Die dritte Isolierschicht 182 kann sich, wie in 8 gezeigt, auch weiter in die Gateelektrode 18 erstrecken. Das in 8 veranschaulichte Beispiel entspricht dem Schaltplan der 3b. Die Widerstandswerte können durch Auswählen einer entsprechenden Konzentration der Dotierstoffe in den Halbleiterbereichen 183, 184, 185 und 186 eingestellt werden.
  • Die Kontaktschicht 19 deckt den ersten Halbleiterbereich 184 und den dritten Halbleiterbereich 185 ab. Die Kontaktschicht 19 erstreckt sich in der in 8 gezeigten Ausführungsform nicht in Bereiche der Oberseite neben dem ersten oder dritten Halbleiterbereich 184, 185. Es ist jedoch auch möglich, dass sich die Kontaktschicht 19 weiter erstreckt und zusätzlich Teile der Oberseite 101 neben dem ersten und dem dritten Halbleiterbereich 184, 185 in eine horizontale Richtung abdeckt.
  • Unter Bezugnahme auf 8 weist der erste Halbleiterbereich 184 einen anderen Leitfähigkeitstyp als der dritte Halbleiterbereich 185 auf. Der zweite Halbleiterbereich 183 weist einen anderen Leitfähigkeitstyp als der erste Halbleiterbereich 184 auf, um den ersten pn-Übergang zu bilden. Der vierte Halbleiterbereich 186 weist einen anderen Leitfähigkeitstyp als der dritte Halbleiterbereich 185 auf, um den zweiten pn-Übergang zu bilden. Der erste pn-Übergang erlaubt es daher einem Strom, in eine andere Richtung zu fließen als der zweite pn-Übergang. Durch Auswählen entsprechender Dotierungskonzentrationen und Geometrien der verschiedenen Bereiche, können die Widerstände zum Einschalten und Ausschalten definiert werden.
  • Bei einer Gatewiderstandsstruktur, die zwei pn-Übergänge aufweist, wie in 8 beschrieben, ist es unvermeidlich, dass einer der pn-Übergänge eine unerwünschte npn-Struktur (oder pnp-Struktur) mit der Gateelektrode 18 bildet. In einem solchen Fall kann der Kontakt zwischen dem jeweiligen pn-Übergang und der Gateelektrode als ein ohmscher Kontakt umgesetzt werden.
  • Die 9 bis 12 veranschaulichen unterschiedliche Geometrien einer Gatewiderstandsstruktur. Die Figuren veranschaulichen horizontale Querschnitte durch die Gatestruktur. Sie stellen insbesondere eine Vogelperspektive (Draufsicht) auf die Oberseite 101 dar.
  • Unter Bezugnahme auf 9 weist der erste Halbleiterbereich 184 eine rechteckige Geometrie auf. Der erste Halbleiterbereich 184 ist von der zweiten Isolierschicht 181 auf allen vier Seiten in eine horizontale Richtung umgeben, um den ersten Halbleiterbereich 184 von den umgebenden Bereichen zu isolieren. Der dritte Halbleiterbereich 185 grenzt an die zweite Isolierschicht 181 an allen vier Seiten in eine horizontale Richtung an, den ersten Halbleiterbereich 184 und die zweite Isolierschicht 181 umgebend.
  • Der erste Halbleiterbereich 184 kann jedoch auch mit anderen Geometrien umgesetzt werden, wie zum Beispiel einer quadratischen oder kreisförmigen Geometrie.
  • Unter Bezugnahme auf 10 ist der erste Halbleiterbereich 184 in drei erste Subbereiche 1841 , 1842 , 1843 unterteilt. Jeder erste Subbereich 1841 , 1842 , 1843 ist von einer Isolierschicht 1811 , 1812 , 1813 umgeben, um den jeweiligen Subbereich von den umgebenden Bereichen zu isolieren. Der dritte Halbleiterbereich 185 ist ebenfalls in zweite Subbereiche 1851 , 1852 , 1853 unterteilt. Diese zweiten Subbereiche 1851 , 1852 , 1853 sind neben den jeweiligen Isolierschichten 1811 , 1812 , 1813 angeordnet. Sie umgeben die Isolierschichten 1811 , 1812 , 1813 nicht. Wie in 10 gezeigt, können sie zwischen zwei ersten Subbereichen 1841 , 1842 , 1843 und ihren jeweiligen Isolierschichten 1811 , 1812 , 1813 angeordnet sein. Wie zum Beispiel für den zweiten Subbereich 1851 gezeigt, können sie auch derart angeordnet sein, dass sie nur an eine der Isolierschichten 1811 angrenzen.
  • Unter Bezugnahme auf 11 ist der erste Halbleiterbereich 184 als ein Rechteck mit einer fehlenden Ecke ausgelegt. Der erste Halbleiterbereich 184 ist von der zweiten Isolierschicht 181, die dem Umriss des ersten Halbleiterbereichs 184 folgt, umgeben. Der dritte Halbleiterbereich 185 ist in der fehlenden Ecke des ersten Halbleiterbereichs 184 angeordnet.
  • Unter Bezugnahme auf 12 umgibt der erste Halbleiterbereich 184 den dritten Halbleiterbereich 185. Die zweite Isolierschicht 181 isoliert den ersten und den dritten Halbleiterbereich 184, 185. Eine dritte Isolierschicht 182 umgibt den ersten Halbleiterbereich 184, um den ersten Halbleiterbereich 184 von der umgebenden Gateelektrode 18 zu isolieren.
  • Der zweite Halbleiterbereich 183 und der vierte Halbleiterbereich 186 (falls vorhanden) sind in der Perspektive der 9 bis 12 nicht sichtbar. Sie können dieselben Geometrien wie der erste bzw. der dritte Halbleiterbereich 184, 185 aufweisen. Sie können jedoch auch unterschiedliche Geometrien haben.
  • Die verschiedenen gezeigten Geometrien sind nur Beispiele. Die Halbleiterbereiche der Gatewiderstandsstruktur können irgendeine andere Geometrie besitzen und können anders angeordnet sein. Die Halbleiterbereiche sowie die Isolierschichten können in irgendeine Anzahl von Subbereichen oder Subschichten geteilt werden. Die Subbereiche und Subschichten können wieder eine beliebige Geometrie aufweisen. Wie unter Bezugnahme auf 5 beschrieben, ist ein dritter (und ein vierter) Halbleiterbereich nicht unbedingt erforderlich.
  • Die Kontaktschicht 19 (in den 9 bis 12 nicht gezeigt) kann auf jede geeignete Art auf der Oberseite 101 angeordnet sein, um den ersten Halbleiterbereich 184 elektrisch zu kontaktieren und zusätzlich Teile der Oberseite neben dem ersten Halbleiterbereich in eine horizontale Richtung abzudecken. Die Kontaktschicht 19 kann ebenfalls in eine beliebige Anzahl von Subkontaktschichten, die auf der Oberseite 101 angeordnet sein können, unterteilt sein. Bei einer Ausführungsform bildet ein erster Teil einer Anzahl von Subkontaktschichten einen ersten Gatekontakt, der beim Einschalten verwendet wird, oder ist mit einem solchen elektrisch verbunden. Ein zweiter Teil der Anzahl von Subkontaktschichten bildet einen zweiten Gatekontakt, der während des Ausschaltens verwendet wird, oder ist mit einem solchen elektrisch verbunden.
  • Die Gatestruktur braucht nicht in eine vertikale Richtung, wie oben beschrieben, umgesetzt zu werden, sondern kann in eine seitliche Richtung umgesetzt werden.
  • Transistoren, wie zum Beispiel MOSFETs (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren) oder IGBTs (Bipolartransistoren mit isolierter Gatelektrode) haben gewöhnlich eine Mehrzahl identischer Transistorzellen, die in einem Transistorzellenfeld angeordnet und parallel geschaltet sind. Ein Beispiel einer solchen Transistorzelle wurde anhand der 4 erklärt. Bei solchen Transistorzellenfeldern weist möglicherweise nicht jede Transistorzelle eine Gatekontaktschicht 19 auf, die einen Gatekontakt G bildet oder mit einem solchen elektrisch verbunden ist. Die Gateelektroden 18 der einzelnen Transistorzellen können stattdessen miteinander und mit einem gemeinsamen Gatekontakt über eine Verbindungsschicht verbunden sein. Diese Verbindungsschicht kann zum Beispiel eine Polysiliziumschicht sein. Ein gemeinsames Gate-Pad kann an einer Position auf der Verbindungsschicht, von den Gateelektroden 18 der einzelnen Transistorzellen beabstandet, angeordnet sein. Dieses Gate-Pad kann den gemeinsamen Gatekontakt G bilden oder mit ihm elektrisch verbunden sein.
  • Eine externe Widerstandsanordnung, wie anhand der 1 und 2 erklärt, kann mit diesem gemeinsamen Gatekontakt G gekoppelt sein. Derart kann ein unterschiedlicher Gatewiderstandswert für das Einschalten und Ausschalten der Transistorzellen für alle Transistorzellen, die elektrisch mit dem Gate-Pad durch die Verbindungsschicht gekoppelt sind, erzielt werden.
  • Eine Anordnung einer Mehrzahl von MOS-Leistungstransistorzellen und einer externen Gatewiderstandsanordnung ist beispielhaft in 13 gezeigt. In 13 stellt jeder IGBT eine Transistorzelle dar, die eine Kollektorelektrode, eine Emitterelektrode und eine Gateelektrode aufweist. Die Kollektorelektroden der einzelnen Transistorzellen sind mit einem gemeinsamen Kollektorkontakt C gekoppelt. Die Emitterelektroden der einzelnen Transistorzellen sind mit einem gemeinsamen Emitterkontakt E gekoppelt. Die Gateelektroden der einzelnen Transistorzellen sind mit einem gemeinsamen Gatekontakt G gekoppelt. Der Gatekontakt G ist mit einer externen Gateklemme GEXT über einen Gatewiderstand RX gekoppelt. Mittels einer Spannungsquelle und der Gatewiderstandsanordnung Rx, kann zum Beispiel ein Gatestrom iG zu den Transistorzellen, der ihre Gates während der Umschaltvorgänge lädt oder entlädt, bereitgestellt werden.
  • Die Verbindungsschicht, die den gemeinsamen Gatekontakt G mit den Gateelektroden der einzelnen Transistorzellen elektrisch verbindet, bildet einen weiteren Widerstand. In 13 ist dieser Widerstand der Verbindungsschicht als Widerstand RP, der zwischen dem Gatekontakt und den Gateelektroden der einzelnen Transistorzellen gekoppelt ist, dargestellt. Der genaue Wert des Widerstands der Verbindungsschicht kann für jede einzelne Transistorzelle unterschiedlich sein.
  • 14 veranschaulicht eine Anordnung mehrerer Transistorzellen ähnlich der in 13 abgebildeten. Die Anordnung der 14 weist jedoch eine integrierte Gatewiderstandsstruktur auf. Eine Gatewiderstandsstruktur kann zum Beispiel zwischen den Gateelektroden der IGBTs und der Verbindungsschicht angeordnet werden. In einem solchen Fall kann eine Gatewiderstandsstruktur zwischen der Verbindungsschicht und den Gateelektroden aller Transistorzellen oder zwischen der Verbindungsschicht und den Gateelektroden nur eines Teils der Transistorzellen angeordnet werden. Eine Gatewiderstandsstruktur kann jedoch zusätzlich oder alternativ auch zwischen der Verbindungsschicht und dem gemeinsamen Gatekontakt G umgesetzt werden.
  • Die Gatewiderstandsstrukturen, die in 14 gezeigt sind, sind Widerstandsstrukturen wie sie anhand von 3a beschrieben wurden. Es kann sich jedoch auch um eine Widerstandsstruktur wie anhand der 3b beschrieben handeln.
  • 15 veranschaulicht schematisch einen vertikalen Querschnitt durch ein vertikales Trench-Transistorbauteil, insbesondere einen IGBT, wobei der Transistor aus einer Mehrzahl von Transistorzellen besteht, die elektrisch parallel geschaltet sind, die ein gemeinsames Gate-Pad (nicht gezeigt) aufweisen. 15 veranschaulicht eine der Transistorzellen. Die allgemeine Struktur der Transistorzelle ist dieselbe wie die, die oben anhand der 4 erklärt wurde. Die Transistorzelle der 15 umfasst jedoch keine Gatekontaktschicht 19, die einen Gatekontakt G bildet oder mit einem solchen elektrisch verbunden ist. Die Transistorzelle weist stattdessen eine Verbindungsschicht 21 auf. Die Verbindungsschicht 21 kann aus einer polykristallinen Siliziumschicht ausgebildet sein. Die Verbindungsschicht 21 ist oberhalb der Oberseite 101 des Halbleiterkörpers 100 in eine vertikale Richtung angeordnet, wobei sie mindestens Teile der Gateelektrode 18 und der Driftbereich 14 abdeckt. Eine Isolierschicht 20 ist derart angeordnet, dass sie die Verbindungsschicht 21 von der Driftbereich 14 isoliert. Die Verbindungsschicht 21 kontaktiert die Gateelektrode 18 elektrisch. Die Emitterbereiche 11 und der Körperkontaktbereich 12 werden gewöhnlich von der Verbindungsschicht 21 nicht abgedeckt. Der Bereich, der von den Emitter- und den Körperkontaktbereichen 11, 12 gebildet wird, wird unten Quellenbereich 22 genannt.
  • 16 veranschaulicht eine erste horizontale Querschnittsansicht der Transistorzelle gemäß 15 in einer horizontalen Schnittebene A-A. Nur zur Veranschaulichung hat die Transistorzelle in der in 16 veranschaulichten Ausführungsform eine Quadratform. Das ist jedoch nur beispielhaft. Die Transistorzelle könnte auch mit anderen Formen als einer Quadratform ausgebildet sein. Der Quellenbereich 22 ist von der Isolierschicht 17 in eine horizontale Richtung umgeben. Die Gateelektrode 18 umgibt ferner den Quellenbereich 22, der elektrisch von dem Quellenbereich 22 durch die Isolierschicht 17 isoliert ist. Die Isolierschicht 17 isoliert ferner die Gateelektrode 18 elektrisch von der umgebenden Driftbereich 14.
  • 17 veranschaulicht eine erste horizontale Querschnittsansicht der Transistorzelle gemäß 13 in einer horizontalen Schnittebene B-B. In dieser Ebene ist die Verbindungsschicht 21 veranschaulicht, die Teile der Transistorzelle sowie Teile der Driftbereich 14, die die Transistorzelle umgibt, abdeckt. Die Verbindungsschicht 21 deckt den Quellenbereich 22 nicht ab. Die Gateelektrode 18 der Transistorzelle ist innerhalb von 17 nur zur Veranschaulichung angezeigt. An einer Position auf der Verbindungsschicht 21, die von der Transistorzelle entfernt ist, ist ein Gate-Pad 30 in gestrichelten Linien angegeben. Das Gate-Pad 30 kann durch eine Gatekontaktschicht 19 ausgebildet sein, die einen gemeinsamen Gatekontakt G (beide in 17 nicht gezeigt) bildet oder mit einem solchen elektrisch verbunden ist. Derart können die Transistorzelle sowie andere Transistorzellen innerhalb eines Transistorzellenfeld (nicht gezeigt) elektrisch über die Verbindungsschicht verbunden sein. Beim elektrischen Verbinden der einzelnen Transistorzellen über die Verbindungsschicht 21 kann eine Gatewiderstandsstruktur, wie anhand der 5 bis 12 erklärt, zwischen der Verbindungsschicht 21 und dem Gatekontakt G angeordnet werden. Die Gatewiderstandsstruktur kann dann innerhalb jeder einzelnen Transistorzelle weggelassen werden.
  • 18 veranschaulicht einen vertikalen Querschnitt durch eine Transistorzelle eines Transistorzellenfelds und ein gemeinsames Gate-Pad 30. Die Transistorzelle ist nicht vollständig gezeigt. Die Transistorzelle kann eine Transistorzelle wie die, die oben anhand von 15 erklärt wurde, sein. Das Gate-Pad ist von der Transistorzelle entfernt angeordnet. Die Verbindungsschicht 21 koppelt das Gate-Pad 30 (und daher den Gatekontakt G) elektrisch mit der Gateelektrode 18 der Transistorzelle. Eine Gatewiderstandsstruktur, wie anhand der 5 erklärt wurde, ist zwischen der Verbindungsschicht 21 und dem gemeinsamen Gatekontakt G angeordnet. Die Gatewiderstandsstruktur ist insbesondere monolithisch in die Verbindungsschicht 21 integriert. Durch monolithisches Integrieren einer Gatewiderstandsstruktur in die Verbindungsschicht 21, kann ein unterschiedlicher Gatewiderstandswert beim Einschalten und Ausschalten für alle Transistorzellen, die mit dem Gatekontakt G über die Verbindungsschicht 21 elektrisch gekoppelt sind, erzielt werden. Beim Integrieren der Gatewiderstandsstruktur in die Verbindungsschicht kann die Gatewiderstandsstruktur innerhalb allen oder einigen einzelnen Transistorzellen weggelassen werden. Die Verbindungsschicht 21 kann eine polykristalline Siliziumschicht mit demselben Leitfähigkeitstyp für die Gateelektrode 18 der Transistorzelle sein. Die Verbindungsschicht 21 kann dieselbe Dotierungskonzentration oder eine unterschiedliche Dotierungskonzentration als die Gateelektrode 18 aufweisen.
  • Die Gatewiderstandsstruktur kann wie anhand der 5 bis 12 erklärt umgesetzt werden, so dass sie unterschiedliche Widerstände während des Einschaltens und Ausschaltens der Transistorzellen bereitstellt. Statt in eine vertikale Richtung umgesetzt zu werden, die sich in die Verbindungsschicht 21 von einer Oberseite 102 der Verbindungsschicht 21 erstreckt, kann die Gatewiderstandsstruktur jedoch in eine seitliche Richtung umgesetzt werden.
  • Eine seitliche Gatewiderstandsstruktur ist in den 19 bis 21 veranschaulicht. Die Verbindungsschicht 21 hat einen bestimmten Widerstandswert. Dieser Widerstandswert ist für das Einschalten und das Ausschalten der Transistorzellen derselbe, da der Gatestrom während des Einschaltens und Ausschaltens durch dieselben Stromwege fließt. In 19 ist eine gemeinsame Gatewiderstandsstruktur veranschaulicht. Die Verbindungsschicht 21 ist oberhalb des Driftbereichs 14 des Halbleiterkörpers 100 angeordnet. Die Verbindungsschicht 21 ist von dem Driftbereich 14 durch eine Isolierschicht 20 elektrisch isoliert. Die Verbindungsschicht 21 hat eine Oberseite 102. Die Verbindungsschicht 21 umfasst einen Verbindungsabschnitt 211 und einen ersten Widerstandsabschnitt 212 . Der Verbindungsabschnitt erstreckt sich auf der ersten Oberseite 101 des Halbleiterkörpers 100, um die Transistorzellen (nicht gezeigt) elektrisch zu kontaktieren. Der erste Widerstandsabschnitt 212 ist von dem Verbindungsabschnitt 211 durch eine Isolierschicht 24 elektrisch isoliert. Die Isolierschicht 24 ist zwischen dem ersten Widerstandsabschnitt 212 und dem Verbindungsabschnitt 211 in eine horizontale Richtung angeordnet. Die Isolierschicht 24 ist ferner oberhalb von Teilen der Oberseite 102 der Verbindungsschicht 21 angeordnet. Dies dient zum elektrischen Isolieren der Verbindungsschicht 21 von den Metallschichten 251 , 252 , die oberhalb der Verbindungsschicht 21 angeordnet sind.
  • Eine erste Metallschicht 251 ist auf der Oberseite 102 der Verbindungsschicht 21 angeordnet. Die erste Metallschicht 251 deckt Teile des ersten Widerstandsabschnitts 212 ab. Durch eine Öffnung in der Isolierschicht 24 erstreckt sich die erste Metallschicht 251 vertikal in den ersten Widerstandsabschnitt 212 , um den ersten Widerstandsabschnitt 212 elektrisch zu kontaktieren. Die erste Metallschicht 251 kann zum Beispiel eine Gatekontaktschicht sein, die einen gemeinsamen Gatekontakt G bildet oder mit einem solchen elektrisch verbunden ist.
  • Ein Diodenbereich 23 erstreckt sich vertikal in den ersten Widerstandsabschnitt 212 von der Oberseite 102 der Verbindungsschicht 21. Der Diodenbereich 23 weist einen anderen Leitfähigkeitstyp auf als der erste Widerstandsabschnitt 212 . Der Diodenbereich 23 und der erste Widerstandsabschnitt 212 bilden daher einen pn-Übergang. Das ist jedoch nur ein Beispiel. Der Diodenbereich 23 kann stattdessen zum Beispiel eine Metallschicht sein, so dass der Diodenbereich 23 und der erste Widerstandsabschnitt 212 eine Schottky-Diode bilden.
  • Eine zweite Metallschicht 252 ist oberhalb der Verbindungsschicht 21 angeordnet. Die zweite Metallschicht 252 deckt Teile des ersten Widerstandsabschnitts 212 sowie Teile des Verbindungsabschnitts 211 ab. Die zweite Metallschicht 252 erstreckt sich vertikal durch eine erste Öffnung in der Isolierschicht 24, um dem Verbindungsabschnitt 211 elektrisch zu kontaktieren. Die zweite Metallschicht 252 erstreckt sich vertikal durch eine zweite Öffnung in der Isolierschicht 24, um den Diodenbereich 23 elektrisch zu kontaktieren. Die zweite Metallschicht 252 koppelt dadurch elektrisch den Verbindungsabschnitt 211 über den Diodenbereich 23 mit dem ersten Widerstandsabschnitt 212 . Ein Gatestrom, der von der gemeinsamen Gateklemme G bereitgestellt wird, kann dann über den pn-Übergang, der von dem Diodenbereich 23 und dem ersten Widerstandsabschnitt 212 gebildet wird, fließen. Der pn-Übergang erlaubt es einem Strom jedoch nur in eine Richtung zu fließen und blockiert einen Strom in die andere Richtung.
  • 20 veranschaulicht einen vertikalen Querschnitt durch die Gatewiderstandsstruktur der 19 in einer Schnittebene C-C. Wie aus 20 ersichtlich, weist die Verbindungsschicht 21 ferner einen zweiten Widerstandsabschnitt 213 auf. Der zweite Widerstandsabschnitt 213 grenzt an den Verbindungsabschnitt 211 an und erstreckt sich von dem Verbindungsabschnitt 211 in eine horizontale Richtung. Der zweite Widerstandsabschnitt 213 kann denselben Leitfähigkeitstyp wie der Verbindungsabschnitt 211 aufweisen und kann dieselbe Dotierungskonzentration wie der Verbindungsabschnitt 211 aufweisen. Der erste Widerstandsabschnitt 212 und der zweite Widerstandsabschnitt 213 haben in der in 20 veranschaulichten Ausführungsform jeweils eine rechteckige Form. Das ist jedoch nur ein Beispiel. Der erste Widerstandsabschnitt 212 und der zweite Widerstandsabschnitt 213 sind ferner zueinander parallel in eine horizontale Richtung in der in 20 veranschaulichten Ausführungsform angeordnet. Das ist ebenfalls nur ein Beispiel. Der erste Widerstandsabschnitt 212 und der zweite Widerstandsabschnitt 213 können irgendeine andere Form haben und anders angeordnet sein.
  • Der Diodenbereich 23 ist an einem Ende des ersten Widerstandsabschnitts 212 angeordnet. Insbesondere kann der Diodenbereich 23 an einem Ende des ersten Widerstandsabschnitts 212 , der dem Verbindungsabschnitt 211 am nächsten liegt, angeordnet sein. Das ist jedoch nur ein Beispiel. Der Diodenbereich 23 kann an irgendeiner anderen Position innerhalb des ersten Widerstandsabschnitts 212 angeordnet sein.
  • 21 veranschaulicht einen vertikalen Querschnitt durch die Gate-Pad-Struktur 30 der 19 in einer Schnittebene D-D. Die Isolierschicht 24 ist oberhalb der Verbindungsschicht 21 in eine vertikale Richtung angeordnet. Der erste und der zweite Widerstandsabschnitt 212 , 213 sind unterhalb der Isolierschicht 24 nur zur Veranschaulichung angezeigt. Die erste Metallschicht 251 ist derart angeordnet, dass sie den ersten und den zweiten Widerstandsabschnitt 212 , 213 elektrisch verbindet. Die Öffnung 261 in der Isolierschicht 24, durch die sich die erste Metallschicht 251 in eine vertikale Richtung in den ersten Widerstandsabschnitt 212 erstreckt, ist nur zur Veranschaulichung veranschaulicht. Um den zweiten Widerstandsabschnitt 213 elektrisch zu kontaktieren, kann sich die erste Metallschicht 251 vertikal durch eine weitere Öffnung 264 in der Isolierschicht 24 in den zweiten Widerstandsabschnitt 213 erstrecken. Diese Öffnung 264 ist ebenfalls zu Veranschaulichungszwecken angezeigt.
  • Wie oben erklärt, deckt die zweite Metallschicht Teile des ersten Widerstandsabschnitts 212 sowie Teile des Verbindungsabschnitts 211 ab. Die zweite Metallschicht 252 erstreckt sich vertikal durch eine Öffnung 263 in der Isolierschicht 24, um den Verbindungsabschnitt 211 elektrisch zu kontaktieren. Die zweite Metallschicht 252 erstreckt sich ferner vertikal durch eine Öffnung 262 in der Isolierschicht 24, um den ersten Verbindungsabschnitt 212 elektrisch zu kontaktieren. Diese Öffnungen 262 , 263 in der Isolierschicht 24 sind auch in 21 zu Veranschaulichungszwecken angezeigt. Der Diodenbereich 23 ist bei diesem Beispiel vollständig von der zweiten Metallschicht 252 abgedeckt. Das ist jedoch nur ein Beispiel. Der Diodenbereich 23 kann auch nur teilweise von der zweiten Metallschicht 252 abgedeckt sein.
  • Wenn ein Gatestrom zwischen der ersten Metallschicht 251 (und daher dem gemeinsamen Gatekontakt G) und den Transistorzellen (nicht gezeigt), die mit dem Verbindungsabschnitt 211 gekoppelt sind, in eine erste Richtung fließt, in die der pn-Übergang innerhalb des ersten Widerstandsabschnitts 212 den Strom blockiert, kann der Strom nur durch den zweiten Widerstandsabschnitt 213 fließen. Wenn ein Gatestrom in eine entgegengesetzte Richtung fließt, in die der pn-Übergang einen Stromfluss erlaubt, fließt der Strom sowohl durch den ersten als auch durch den zweiten Widerstandsabschnitt 212 , 213 . Der erste und der zweite Widerstandsabschnitt 212 , 213 weisen jeweils einen bestimmten Widerstandswert auf. Wenn der Gatestrom in eine Richtung nur durch einen der Widerstandsabschnitte 213 fließt, hat der resultierende Gatewiderstand einen ersten Wert, der von der Geometrie dieses Widerstandsabschnitts 213 abhängt. Wenn der Strom in die entgegengesetzte Richtung durch beide Widerstandsabschnitte 212 , 213 , die parallel geschaltet sind, fließt, hat der resultierende Gatewiderstand dann einen zweiten Wert, der anders ist als der erste Wert, der von den Geometrien der Widerstandsabschnitte 212 , 213 abhängt.
  • Der Gatewiderstandswert des ersten Widerstandsabschnitts 212 hängt zum Beispiel von der Entfernung I ab, die der Gatestrom durch den ersten Widerstandsabschnitt 212 zwischen den Öffnungen 261 , 262 passieren muss. Je länger diese Entfernung I ist, desto größer ist der Gatewiderstandswert. Der Gatewiderstandswert hängt ferner von einer Breite w des ersten Widerstandsabschnitts 212 ab. Ein gewünschter Gatewiderstandswert kann erzielt werden, indem die Entfernung I und die Breite w entsprechend eingestellt werden. Die Geometrie des ersten Widerstandsabschnitts 212 , wie in den 20 und 21 veranschaulicht, ist nur ein Beispiel. Der erste Widerstandsabschnitt 212 kann eine Geometrie haben, die zum angemessenen Einstellen des Gatewiderstandswerts geeignet ist.
  • Ein gewünschter Gatewiderstandswert des zweiten Widerstandsabschnitts 213 kann ebenfalls durch entsprechendes Auswählen der Geometrie des zweiten Widerstandsabschnitts 213 erzielt werden. Der Gatewiderstandswert des zweiten Widerstandsabschnitts 213 hängt auch von einer Länge und einer Breite des zweiten Widerstandsabschnitts 213 ab.
  • In 22 sind Transistorzellen eines Transistorzellenfelds schematisch veranschaulicht. Wie oben erklärt, deckt die Verbindungsschicht 21 gewöhnlich die meisten Teile der einzelnen Transistorzellen ab. Jede Transistorzelle kann, wie zuvor zum Beispiel anhand von 15 erklärt, umgesetzt werden. In 22 sind nur die Quellenbereiche 221, 222, 223, 224, 225 und Gateelektroden 181, 182, 183, 184, 185 der einzelnen Transistorzellen angezeigt. Die Gateelektroden 181 , 182 , 183 , 184 , 185 sind mindestens teilweise durch die Verbindungsschicht 21 abgedeckt.
  • In 23 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Bei dieser Ausführungsform können unterschiedliche Gatewiderstandswerte für die einzelnen Transistorzellen erzielt werden. Der Gatewiderstandswert für jede einzelne Zelle hängt von dem Querschnittbereich ab, der zum Fließen des Gatestroms zwischen der Verbindungsschicht 21 und der Gateelektrode 18 verfügbar ist. Bei der in 23 veranschaulichten Ausführungsform weist die Verbindungsschicht 21 Öffnungen 27, die neben den Transistorzellen angeordnet sind, auf. Durch Einfügen von Öffnungen 27 in der Verbindungsschicht 21 nahe den Gateelektroden 181 , 182 , 183 , 184 , 185 der einzelnen Transistorzellen, wird der Querschnittbereich, durch den der Gatestrom durchgehen kann, verringert. Die Öffnungen 27 werden im Folgenden Polyöffnungen genannt. Durch Einfügen nur einer Polyöffnung nahe einer Transistorzelle, zum Beispiel der Polyöffnung 2721 oder 2751 , wird der Querschnittbereich für jede dieser Transistorzellen um eine erste Menge verringert, und der Gatewiderstandswert steigt dadurch um eine bestimmte Menge an. Durch Einfügen von mehr Polyöffnungen nahe einer Transistorzelle kann der Gatewiderstandswert sogar noch mehr erhöht werden. Das ist jedoch nur ein Beispiel. Der Gatewiderstandswert hängt nicht nur von der Anzahl von Polyöffnungen ab, sondern auch von der Größe jeder Polyöffnung.
  • Nur zur Veranschaulichung haben die Transistorzellen der in 23 veranschaulichten Ausführungsform eine Quadratform. Das ist jedoch nur ein Beispiel. Die einzelnen Transistorzellen könnten auch mit anderen Formen als einer Quadratform ausgebildet sein. Ferner ist die Geometrie der Polyöffnungen 27 nur ein Beispiel. Die Polyöffnungen 27 können auch mit anderen Formen als einer rechteckigen Form umgesetzt werden.
  • 24 veranschaulicht einen vertikalen Querschnitt durch eine Transistorzelle, die eine Polyöffnung 271 aufweist. Die Polyöffnung 271 kann sich von der Oberseite 102 der Verbindungsschicht 21 in die Verbindungsschicht 21 in eine vertikale Richtung erstrecken. Falls die Tiefe einer Polyöffnung 271 in eine vertikale Richtung einer Stärke x der Verbindungsschicht 21 entspricht, kann in diesem Bereich kein Strom von der Verbindungsschicht 21 zu der Gateelektrode 18 durchgehen. Der Strom kann dann nur in die Gateelektrode 18 in Bereichen durchgehen, in welchen die Verbindungsschicht 21 keine Polyöffnungen 271 aufweist. Falls die Tiefe der Polyöffnungen 271 kleiner ist als die Stärke x der Verbindungsschicht 21, wird der Gatewiderstandswert ebenfalls erhöht, da der Querschnittbereich, der für das Fließen des Gatestroms zu oder von der Gateelektrode 18 ebenfalls verringert wird.
  • 25 veranschaulicht ferner eine Transistorzelle, die einen Quellenbereich 22, eine Gateelektrode 18 und Polyöffnungen 271 , 272 , 273 , 274 aufweist. Die Polyöffnungen 271 , 273 und 274 sind, wie anhand der 23 und 24 erklärt, umgesetzt. Die Polyöffnung 272 wird jedoch als ein Schottky-Bereich umgesetzt. Der Schottky-Bereich ist eine Polyöffnung 27, die mit einer Metallschicht gefüllt ist. Derart wird eine Schottky-Diode gebildet. Ein unterschiedlicher Gatewiderstandswert kann dadurch zum Einschalten und Ausschalten jeder einzelnen Transistorzelle erzielt werden. Solche Polyöffnungen 27 und Schottky-Bereiche können zusätzlich zu einer Gatewiderstandsstruktur, die zum Beispiel zwischen der Verbindungsschicht 21 und dem gemeinsamen Gatekontakt G angeordnet ist, umgesetzt werden.

Claims (15)

  1. Gatewiderstandsstruktur auf einem Halbleiterkörper (100), wobei der Halbleiterkörper (100) eine Gateelektrode (18) mit einem ersten Leitfähigkeitstyp oder einem zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, wobei die Gateelektrode (18) eine Oberseite (101) aufweist, wobei die Gatewiderstandsstruktur Folgendes aufweist: einen ersten Halbleiterbereich (184) mit dem ersten Leitfähigkeitstyp, der sich von der Oberseite (101) in die Gateelektrode (18) in eine vertikale Richtung erstreckt, einen zweiten Halbleiterbereich (183) mit dem zweiten Leitfähigkeitstyp, der in der Gateelektrode (18) neben dem ersten Halbleiterbereich (184) angeordnet ist und daher einen p-n-Übergang mit dem ersten Halbleiterbereich (184) bildet, wobei der zweite Halbleiterbereich (183) unterhalb des ersten Halbleiterbereichs (184) in eine vertikale Richtung angeordnet ist; eine Isolierschicht (181), die angeordnet ist, um den ersten Halbleiterbereich (184) von der umgebenden Gateelektrode (18) zu isolieren, eine Kontaktschicht (19), die auf der Oberseite (101) angeordnet ist, die den ersten Halbleiterbereich (184) abdeckt, um den ersten Halbleiterbereich (184) elektrisch zu verbinden, und zusätzlich Teile der Oberseite (101) neben dem ersten Halbleiterbereich (184) in eine horizontale Richtung abdeckt.
  2. Gatewiderstandsstruktur nach Anspruch 1, die ferner einen dritten Halbleiterbereich (185) mit dem zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, der neben dem ersten Halbleiterbereich (184) in eine horizontale Richtung angeordnet und von dem ersten Halbleiterbereich (184) durch die Isolierschicht (181) isoliert ist.
  3. Gatewiderstandsstruktur nach Anspruch 2, die ferner Folgendes aufweist: einen vierten Halbleiterbereich (186) mit einem Leitfähigkeitstyp, der von dem Leitfähigkeitstyp des dritten Halbleiterbereichs (185) unterschiedlich ist und von dem Leitfähigkeitstyp des zweiten Halbleiterbereichs (183) unterschiedlich ist, wobei der vierte Halbleiterbereich (186) neben dem dritten Halbleiterbereich (185) angeordnet ist, so dass ein p-n-Übergang mit dem dritten Halbleiterbereich (185) gebildet wird, und unterhalb des dritten Halbleiterbereichs (185) in eine vertikale Richtung angeordnet ist, und der vierte Halbleiterbereich (186) von dem zweiten Halbleiterbereich (183) durch die Isolierschicht (181) isoliert ist, und eine zweite Isolierschicht (182), die angeordnet ist, um den dritten Halbleiterbereich (185) von der Gateelektrode (18) zu isolieren.
  4. Gatewiderstandsstruktur nach Anspruch 1, wobei die Gateelektrode (18) eine polykristalline Siliziumschicht ist.
  5. Gatewiderstandsstruktur nach Anspruch 2, wobei der dritte Halbleiterbereich (185) den ersten Halbleiterbereich (184) und die Isolierschicht (181) in eine horizontale Richtung umgibt.
  6. Gatewiderstandsstruktur nach Anspruch 1, wobei der erste Halbleiterbereich (184) eine erste Anzahl von ersten Subbereichen (1841, 1842, 1843) aufweist, und wobei sich jeder der ersten Subbereiche (1841, 1842, 1843) von der Oberseite (101) in die Gateelektrode (18) in eine vertikale Richtung erstreckt.
  7. Gatewiderstandsstruktur nach Anspruch 6, wobei die zweite Isolierschicht (181) eine Anzahl erster Subschichten (1811, 1812, 1813) aufweist, wobei jede Subschicht (1811, 1812, 1813) einen der ersten Subbereiche (1841, 1842, 1843) von der Gateelektrode (18) isoliert.
  8. Gatewiderstandsstruktur nach Anspruch 7, wobei der zweite Halbleiterbereich (183) eine zweite Anzahl zweiter Subbereiche aufweist, wobei die zweite Anzahl gleich ist wie die erste Anzahl, und wobei jeder der ersten Subbereiche (1841, 1842, 1843) einen zweiten Subbereich aufweist, der neben ihm in eine vertikale Richtung angeordnet ist, um eine Anzahl von p-n-Übergängen zu bilden.
  9. Gatewiderstandsstruktur nach Anspruch 1, wobei die Kontaktschicht (19) eine Anzahl zweiter Subschichten aufweist, und wobei jede zweite Subschicht auf der Oberseite (101) neben einem Teil des ersten Halbleiterbereichs (184) angeordnet ist.
  10. Gatewiderstandsstruktur nach Anspruch 2, wobei die Kontaktschicht (19) eine Anzahl zweiter Subschichten aufweist, und wobei jede zweite Subschicht auf der Oberseite (101) neben einem Teil des ersten Halbleiterbereichs (184) und/oder des dritten Halbleiterbereichs (185) angeordnet ist.
  11. Gatewiderstandsstruktur auf einem Halbleiterkörper (100), wobei die Gatewiderstandsstruktur Folgendes aufweist: einen ersten Widerstandsabschnitt (212) mit einem ersten oder einem zweiten Leitfähigkeitstyp, wobei der erste Widerstandsabschnitt (212) eine Oberseite aufweist, einen zweiten Widerstandsabschnitt (213), der elektrisch zwischen einer Verbindungsschicht (21) und einem Gatekontakt gekoppelt ist, wobei die Verbindungsschicht (21) konfiguriert ist, um mit einer Mehrzahl von Transistorzellen gekoppelt zu sein, und der Gatekontakt (G) konfiguriert ist, um die Mehrzahl von Transistorzellen durch Bereitstellen eines Gatestroms in eine erste Richtung einzuschalten, und konfiguriert ist, um die Mehrzahl von Transistorzellen durch Bereitstellen eines Gatestroms in eine zweite Richtung abzuschalten, wobei die zweite Richtung zu der ersten Richtung entgegengesetzt ist, eine erste Isolierschicht (20), die angeordnet ist, um die Verbindungsschicht (21), den ersten Widerstandsabschnitt (212) und den zweiten Widerstandsabschnitt (213) von dem Halbleiterkörper (100) zu isolieren, eine zweite Isolierschicht (24), die angeordnet ist, um den ersten Widerstandsabschnitt (212) von der Verbindungsschicht (21) und dem zweiten Widerstandsabschnitt (213) zu isolieren, und einen ersten Diodenbereich (23), der sich von der Oberseite des ersten Widerstandsabschnitts (212) in den ersten Widerstandsabschnitt (212) in eine vertikale Richtung erstreckt, wobei der erste Diodenbereich (23) und der erste Widerstandsabschnitt (212) in Serie zwischen der Verbindungsschicht (21) und dem Gatekontakt (G) gekoppelt sind.
  12. Gatewiderstandsstruktur nach Anspruch 11, wobei eine erste Kontaktschicht (251) angeordnet ist, um den ersten Widerstandsabschnitt (212) mit dem zweiten Widerstandsabschnitt (213) elektrisch zu koppeln.
  13. Gatewiderstandsstruktur nach Anspruch 11, wobei eine zweite Kontaktschicht (252) angeordnet ist, um den ersten Diodenbereich (23) mit dem Verbindungsabschnitt (211) elektrisch zu koppeln.
  14. Gatewiderstandsstruktur nach Anspruch 11, wobei die erste Widerstandsstruktur (212) einen ersten Widerstandswert hat, der von einer Länge und einer Breite der ersten Widerstandsstruktur (212) abhängt.
  15. Gatewiderstandsstruktur nach Anspruch 11, wobei die zweite Widerstandsstruktur (213) einen zweiten Widerstandswert hat, der von einer Länge und einer Breite der zweiten Widerstandsstruktur (213) abhängt.
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