DE102014113189B4 - Halbleitervorrichtungen mit Feldelektrodenstrukturen, Gatestrukturen und Hilfsdiodenstrukturen - Google Patents

Halbleitervorrichtungen mit Feldelektrodenstrukturen, Gatestrukturen und Hilfsdiodenstrukturen Download PDF

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Abstract

Halbleitervorrichtung, umfassend:Feldelektrodenstrukturen (160), die sich in einer Richtung vertikal zu einer ersten Oberfläche (101) in einem Halbleiterkörper (100) erstrecken,Zellmesas (170), die von Teilen des Halbleiterkörpers (100) zwischen den Feldelektrodenstrukturen (160) gebildet sind und Bodyzonen (115) umfassen, die erste pn-Übergänge (pn1) mit einer Driftzone (121) bilden,Gatestrukturen (150), die zwischen den Feldelektrodenstrukturen (160) ausgebildet und derart gestaltet sind, dass die Gatestrukturen (150) einen Stromfluss durch die Bodyzonen (115) steuern, undHilfsdiodenstrukturen (LD) mit einer Durchlass- bzw. Vorwärtsspannung niedriger als die ersten pn-Übergänge (pn1) und elektrisch parallel mit den ersten pn-Übergängen (pn1) verbunden, wobei halbleitende Teile der Hilfsdiodenstrukturen (LD) in den Zellmesas (170) gebildet sind, wobeidie Hilfsdiodenstrukturen (LD) Schottky-Kontakte (SC) sind, die an Zwischenflächen zwischen der Driftzone (121) und leitenden Strukturen (311) gebildet sind, wobei sich jede leitende Struktur (311) zwischen einer der Gatestrukturen (160) und einer der Feldelektrodenstrukturen (160) von der ersten Oberfläche (101) in den Halbleiterkörper (100) erstreckt.

Description

  • HINTERGRUND
  • Leistungshalbleitervorrichtungen, die als Schaltvorrichtungen verwendet sind, umfassen typischerweise IGFET-(Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate-)Zellen. In einem Durchlass- bzw. Vorwärtsmodus induziert ein geeignetes Potential an einer Gateelektrode einen Inversionskanal durch eine Bodyzone. Der Inversionskanal überbrückt einen rückwärts vorgespannten pn-Übergang zwischen der Bodyzone und einer Driftzone. In einem Rückwärtssperrmodus verarmen Kompensationsstrukturen, die sich von der Vorder- bzw. Frontseite in die Halbleiterdie bzw. in den Halbleiterchip erstrecken, Halbleitermesas zwischen den Kompensationsstrukturen derart, dass die Halbleitermesas höhere Dotierstoffkonzentrationen ohne nachteilhaften Einfluss auf die Sperrfähigkeit haben können. Hohe Dotierstoffkonzentrationen ihrerseits reduzieren den Einschaltwiderstand der Halbleitervorrichtung. Typische Schaltanwendungen für Leistungshalbleitervorrichtungen umfassen einen Schaltzyklus, bei dem der pn-Übergang zwischen der Bodyzone und der Driftzone vorwärts vorgespannt ist und einen Schaltstrom befördert. Ein Spannungsabfall über dem vorwärts vorgespannten pn-Übergang zwischen einer Bodyzone und einer Driftzone trägt signifikant zu den gesamten Schaltverlusten in der Halbleitervorrichtung in Schaltanwendungen bei.
  • Die Druckschrift DE 10 2005 052 734 A1 beschreibt ein Halbleiterbauteil mit vertikalem MOS Kanal, streifenförmigen Grabenelektroden und nadelförmigen Feldelektroden. Die Druckschrift US 2008 / 0 191 274 A1 beschreibt einen MOSFET mit Feldelektrodenstrukturen und mit im oberen Teil der Feldelektrodenstrukturen jeweils das Feldoxid ersetzenden Gatestrukturen. Zwischen jeweils zwei benachbarten Feldelektrodenstrukturen sind entweder erste Halbleiterabschnitte mit Source- und Kanalgebieten oder zweite Halbleiterabschnitte ausgebildet, die Schottkykontakte mit der Sourceelektrode ausbilden. Die nachveröffentlichte Druckschrift DE 10 2014 111 140 A1 beschreibt einen MOSFET mit ersten Grabenelektrodenstrukturen und zweiten Grabenelektrodenstrukturen, die jeweils zwischen zwei ersten Grabenelektrodenstrukturen ausgebildet sind. Die ersten Grabenelektrodenstrukturen umfassen jeweils eine Feldelektrode und eine über der Feldelektrode ausgebildete erste Gateelektrode. Die zweiten Grabenelektrodenstrukturen umfassen jeweils eine Feldelektrode und eine über der Feldelektrode ausgebildete zweite Gateelektrode. Die ersten Gateelektroden sind mit einem Gateanschluss verbunden. Die zweiten Gateelektroden sind mit dem Sourceanschluss verbunden.
  • Es ist wünschenswert, Halbleitervorrichtungen mit niedrigen Schaltverlusten vorzusehen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Die abhängigen Patentansprüche beziehen sich auf weitere Ausführungsbeispiele.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst eine Halbleitervorrichtung Feldelektrodenstrukturen, die sich in einer Richtung vertikal zu einer ersten Oberfläche in einem Halbleiterkörper erstrecken. Zellmesas sind gebildet von Teilen des Halbleiterkörpers zwischen den Feldelektrodenstrukturen und umfassen Bodyzonen, die erste pn-Übergänge mit einer Driftzone bilden. Gatestrukturen zwischen den Feldelektrodenstrukturen steuern einen Stromfluss durch die Bodyzonen. Hilfsdiodenstrukturen mit einer Durchlass- bzw. Vorwärtsspannung niedriger als die ersten pn-Übergänge sind elektrisch parallel mit den ersten pn-Übergängen verbunden, wobei halbleitende Teile der Hilfsdiodenstrukturen in den Zellmesas gebildet sind.
  • Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst eine elektronische Anordnung eine Halbleitervorrichtung einschließlich Feldelektrodenstrukturen, die sich in einer Richtung vertikal zu einer ersten Oberfläche in einem Halbleiterkörper erstrecken. Zellmesas sind von Teilen des Halbleiterkörpers zwischen den Feldelektrodenstrukturen gebildet und umfassen Bodyzonen, die erste pn-Übergänge mit einer Driftzone bilden. Gatestrukturen zwischen den Feldelektrodenstrukturen steuern einen Stromfluss durch die Bodyzonen. Hilfsdiodenstrukturen mit einer Vorwärtsspannung niedriger als die ersten pn-Übergänge sind elektrisch parallel mit den ersten pn-Übergängen verbunden. Halbleitende Teile der Hilfsdiodenstrukturen sind in den Zellmesas gebildet.
  • Der Fachmann wird zusätzliche Merkmale und Vorteile nach Lesen der folgenden Detailbeschreibung und Betrachten der begleitenden Zeichnungen erkennen.
  • Figurenliste
  • Die beigefügten Zeichnungen sind beigeschlossen, um ein weiteres Verständnis der Erfindung zu liefern, und sie sind in die Offenbarung der Erfindung einbezogen und bilden einen Teil von dieser. Die Zeichnungen veranschaulichen die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zum Erläutern von Prinzipien der Erfindung. Andere Ausführungsbeispiele der Erfindung und beabsichtigte Vorteile werden sofort gewürdigt, da sie unter Hinweis auf die folgende Detailbeschreibung besser verstanden werden.
    • 1A ist eine schematische vertikale Schnittdarstellung eines Teiles einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, das auf Hilfsdiodenstrukturen bezogen ist, wobei halbleitende Teile in Zellmesas zwischen Gate- und Feldelektrodenstrukturen gebildet sind.
    • 1B ist ein schematisches Schaltungsdiagramm einer in 1A dargestellten IGFET-Zelle.
    • 2A ist eine schematische vertikale Schnittdarstellung eines Teiles einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, das auf eine Schottky-Diode bezogen ist, die in einer Zellmesa gebildet ist und direkt an eine Feldelektrodenstruktur angrenzt.
    • 2B ist ein schematisches Diagramm, das Durchlass- bzw. Vorwärtskennlinien von Halbleitervorrichtungen zeigt, um Effekte der Ausführungsbeispiele zu diskutieren.
    • 2C ist ein schematisches Diagramm, das Sperrkennlinien von Halbleitervorrichtungen zeigt, um Effekte der Ausführungsbeispiele zu diskutieren.
    • 3A ist eine schematische vertikale Schnittdarstellung eines Teiles einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, das auf einen Schottky-Kontakt bezogen ist, der längs einer Zellmesa gebildet ist und direkt an Feldelektroden angrenzt.
    • 3B ist eine schematische vertikale Schnittdarstellung eines Teiles einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, das auf einen Schottky-Kontakt bezogen ist, der auf einer leitenden Struktur zwischen einer ersten Oberfläche eines Halbleiterkörpers und der Feldelektrodenstruktur beruht.
    • 3C ist eine schematische horizontale Schnittdarstellung des Halbleitervorrichtungsteiles von 3B längs einer Linie C-C.
    • 3D ist eine schematische vertikale Schnittdarstellung eines Teiles einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, das auf einen Schottky-Kontakt bezogen ist, der an einer Spitze einer leitenden Struktur gebildet ist, die von einer Feldelektrode und Gatestrukturen beabstandet ist und sich in die Zellmesa erstreckt.
    • 4A ist eine schematische horizontale Schnittdarstellung eines Teiles einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, das auf Schottky-Kontakte und Gateelektroden Dotierstoffkonzentration bezogen ist, die jeweils ein Feldelektrodentrenches bzw. -gräben gebildet sind.
    • 4B ist eine schematische vertikale Schnittdarstellung des Halbleitervorrichtungsteiles von 4A längs einer Linie B-B.
    • 5A ist eine schematische horizontale Schnittdarstellung eines Teiles einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, das auf MGDs (MOS-gated-Dioden) und nadelförmige Feldelektrodenstrukturen, die abwechselnd in Zeilen angeordnet sind, bezogen ist.
    • 5B ist eine schematische vertikale Schnittdarstellung des Halbleitervorrichtungsteiles von 5A längs einer Linie B-B.
    • 5C ist eine schematische vertikale Schnittdarstellung des Halbleitervorrichtungsteiles von 5A längs einer Linie C-C.
    • 6A ist eine schematische horizontale Schnittdarstellung eines Teiles einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, das auf MGDs und Feldelektrodenstrukturen bezogen ist, die abwechselnd angeordnet und miteinander längs Zeilen verbunden sind.
    • 6B ist eine schematische vertikale Schnittdarstellung des Halbleitervorrichtungsteiles von 6A längs einer Linie B-B.
    • 6C ist eine schematische vertikale Schnittdarstellung des Halbleitervorrichtungsteiles von 6A längs einer Linie C-C.
    • 7A ist eine schematische horizontale Schnittdarstellung eines Teiles einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, das auf MGDs bezogen ist, die abwechselnd mit nadelförmigen Feldelektrodenstrukturen einschließlich Verbindungsteilen angeordnet sind.
    • 7B ist eine schematische vertikale Schnittdarstellung des Halbleitervorrichtungsteiles von 7A längs einer Linie B-B.
    • 8A ist eine schematische horizontale Schnittdarstellung eines Teiles einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, das auf streifenförmige Gatestrukturen und MGDs bezogen ist, wobei Diodenelektroden in der vertikalen Projektion der Feldelektrodenstrukturen gebildet sind.
    • 8B ist eine schematische horizontale Schnittdarstellung eines Teiles einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, das auf gitterförmige Gatestrukturen und MGDs bezogen ist, wobei Diodenelektroden in der vertikalen Projektion der Feldelektrodenstrukturen gebildet sind.
    • 8C ist eine schematische horizontale Schnittdarstellung der Halbleitervorrichtungsteile der 8A und 8B längs Linien C-C.
    • 8D ist eine schematische vertikale Schnittdarstellung eines Teiles einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, das auf MGDs bezogen ist, wobei Diodenelektroden direkte Zwischenflächen mit Source- und Bodyzonen bilden.
    • 8E ist eine schematische Schnittdarstellung eines Teiles einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, das auf MGDs bezogen ist, wobei Diodenelektroden direkte Zwischenflächen mit Source- und Bodyzonen und Bodyzonen einer unterschiedlichen Breite bilden.
    • 9A ist eine schematische horizontale Schnittdarstellung eines Teiles einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, das auf MGDs und Gateelektrodenstrukturen bezogen ist, die jeweils in Feldelektrodentrenches gebildet sind.
    • 9B ist eine schematische vertikale Schnittdarstellung des Halbleitervorrichtungsteiles von 9A längs einer Linie B-B.
    • 10 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm einer elektronischen Anordnung einschließlich Leistungshalbleitervorrichtungen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
    • 11 ist ein schematisches Zeitdiagramm von Signalen bei der elektronischen Anordnung von 10 zum Veranschaulichen von Effekten der Ausführungsbeispiele.
    • 12 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm einer anderen elektronischen Anordnung einschließlich Leistungshalbleitervorrichtungen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
  • DETAILBESCHREIBUNG
  • Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu und dienen lediglich für Veranschaulichungszwecke. Zur Klarheit sind die gleichen Elemente durch entsprechende Bezugszeichen in den verschiedenen Zeichnungen angegeben, falls nicht etwas anderes festgestellt wird.
  • Die Begriffe „haben“, „enthalten“, „umfassen“, „aufweisen“ und ähnliche Begriffe sind offene Begriffe, und diese Begriffe geben das Vorhandensein der festgestellten Strukturen, Elemente oder Merkmale an, schließen jedoch zusätzliche Elemente oder Merkmale nicht aus. Die unbestimmten Artikel und die bestimmten Artikel sollen sowohl den Plural als auch den Singular umfassen, falls sich aus dem Zusammenhang nicht klar etwas anderes ergibt.
  • Der Ausdruck „elektrisch verbunden“ beschreibt eine permanente niederohmige Verbindung zwischen elektrisch verbundenen Elementen, beispielsweise einen direkten Kontakt zwischen den betreffenden Elementen oder eine niederohmige Verbindung über ein Metall und/oder einen hochdotierten Halbleiter. Der Ausdruck „elektrisch gekoppelt“ umfasst, dass ein oder mehrere dazwischenliegende Elemente, die für eine Signalübertragung gestaltet sind, zwischen den elektrisch gekoppelten Elementen vorgesehen sein können, beispielsweise Elemente, die steuerbar sind, um zeitweise eine niederohmige Verbindung in einem ersten Zustand und eine hochohmige elektrische Entkopplung in einem zweiten Zustand vorzusehen.
  • Die Figuren veranschaulichen relative Dotierungskonzentrationen durch Angabe von „-“ oder „+“ nächst zu dem Dotierungstyp „n“ oder „p“. beispielsweise bedeutet „n-“ eine Dotierungskonzentration, die niedriger als die Dotierungskonzentration eines „n“-Dotierungsbereiches ist, während ein „n+“-Dotierungsbereich eine höhere Dotierungskonzentration hat als ein „n“-Dotierungsbereich. Dotierungsbereiche der gleichen relativen Dotierungskonzentration haben nicht notwendigerweise die gleiche absolute Dotierungskonzentration. Beispielsweise können zwei verschiedene „n“-Dotierungsbereiche die gleichen oder verschiedene absolute Dotierungskonzentrationen haben.
  • Die 1A und 1B beziehen sich auf eine Halbleitervorrichtung 500 einschließlich einer Vielzahl von identischen IGFET-(Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate-)Zellen TC. Die Halbleitervorrichtung 500 kann ein rückwärts leitender Leistungs-IGFET, beispielsweise ein Leistungs-MOSFET (MetallOxid-Halbleiter-FET) in der üblichen Bedeutung einschließlich FETs mit Metallgates sowie FETs mit Nicht-Metallgates sein oder einen solchen umfassen. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Halbleitervorrichtung 500 ein IGBT sein.
  • Die Halbleitervorrichtung 500 beruht auf einem Halbleiterkörper 100 aus einem einkristallinen Halbleitermaterial, wie Silizium (Si), Siliziumcarbid (SiC), Germanium (Ge), einem Silizium-Germanium-Kristall (SiGe), Galliumnitrid (GaN), Galliumarsenid (GaAs) oder irgendeinem anderen AIIIBV-Halbleiter.
  • An einer Front- bzw. Vorderseite hat der Halbleiterkörper 100 eine erste Oberfläche 101, die angenähert planar sein kann oder die durch eine Ebene definiert sein kann, die durch koplanare Oberflächenabschnitte aufgespannt ist. Eine planare zweite Oberfläche 102 an einer entgegengesetzten Rückseite des Halbleiterkörpers 100 erstreckt sich parallel zu der ersten Oberfläche 101. Ein Abstand zwischen den ersten und zweiten Oberflächen 101, 102 ist eine Funktion der Spannungssperrfähigkeit und kann wenigstens 20 µm sein. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen kann der Abstand in dem Bereich von bis zu beispielsweise 250 µm sein. Eine laterale Oberfläche, die zu den ersten und zweiten Oberflächen 101, 102 geneigt ist, verbindet die ersten und zweiten Oberflächen 101, 102.
  • In einer Ebene parallel zu der ersten Oberfläche 101 kann der Halbleiterkörper 100 eine rechteckförmige Gestalt mit einer Randlänge von einigen Millimetern haben. Eine Normale zu der ersten Oberfläche 101 definiert eine vertikale Richtung, und Richtungen orthogonal zu der vertikalen Richtung sind horizontale Richtungen.
  • Jede Transistorzelle TC umfasst eine Feldelektrodenstruktur 160, die sich von der ersten Oberfläche 101 in den Halbleiterkörper 100 herab zu einer Bodenebene BPL erstreckt. Jede Feldelektrodenstruktur 160 ist wirksam als eine Kompensationsstruktur und umfasst eine leitende ährenförmige oder nadelförmige Feldelektrode 165 und ein die Feldelektrode 165 umgebendes Felddielektrikum 161.
  • Die Feldelektrode 165 umfasst eine dotierte polykristalline Siliziumschicht und/oder eine Metall enthaltende Schicht oder besteht aus einer solchen. Das Felddielektrikum 161 trennt die Feldelektrode 165 von dem umgebenden Halbleitermaterial des Halbleiterkörpers 100 und kann eine thermisch gewachsene Siliziumoxidschicht umfassen oder aus einer solchen bestehen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Felddielektrikum 161 eine aufgetragene bzw. abgeschiedene Siliziumoxidschicht, beispielsweise eine Siliziumoxidschicht, die auf TEOS (Tetraethylorthosilikat) beruht, umfassen oder aus einer solchen bestehen.
  • Eine vertikale Ausdehnung bzw. Erstreckung der Feldelektrodenstrukturen 160 ist kleiner als ein Abstand zwischen der ersten Oberfläche 101 und der zweiten Oberfläche 102 derart, dass ein zusammenhängender Abschnitt CS des Halbleiterkörpers 100 zwischen den Feldelektrodenstrukturen 160 und der zweiten Oberfläche 102 gebildet wird. Die vertikale Ausdehnung der Feldelektrodenstrukturen 160 kann in einem Bereich von 0,2 µm bis 45 um, beispielsweise in einem Bereich von 2 µm bis 20 µm, sein. Der zusammenhängende Abschnitt CS umfasst einen ersten Driftzonenabschnitt 121a eines ersten Leitfähigkeitstyps.
  • Eine erste horizontale Ausdehnung der Feldelektrode 165 kann höchstens drei Mal oder höchstens zwei Mal so groß sein wie eine zweite horizontale Ausdehnung orthogonal zu der ersten horizontalen Ausdehnung. Die horizontalen Ausdehnungen können in einem Bereich von 0,1 µm bis 2 um, beispielsweise in einem Bereich von 0,15 µm bis 1 µm, sein.
  • Die horizontalen Querschnitte der Feldelektroden 165 und der Feldelektrodenstrukturen 160 können Ellipsen, Ovale, Rechtecke oder regelmäßige oder verzerrte Polygone jeweils mit oder ohne gerundete oder abgeschrägte Ecken sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die ersten und zweiten horizontalen Ausdehnungen angenähert gleich, und die Querschnittsgebiete der Feldelektroden 165 und der Feldelektrodenstrukturen 160 sind Kreise oder regelmäßige Polygone, wie Oktagone, Hexagone oder Quadrate jeweils mit oder ohne gerundete oder abgeschrägte Ecken.
  • Die Feldelektrodenstrukturen 160, die auf einen horizontalen Mittelpunkt CP der jeweiligen Transistorzelle TC zentriert sein können, können gleich beabstandet und matrixähnlich in Zeilen und Spalten angeordnet sein. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen können die Feldelektrodenstrukturen 160 in verschobenen Zeilen angeordnet sein, wobei ungerade bzw. ungeradzahlige Zeilen bezüglich geraden bzw. geradzahligen Zeilen um eine Hälfte des Mitte-zu-Mitte-Abstands zwischen zwei Feldelektrodenstrukturen 160 längs der Zeile verschoben sind.
  • Zellmesas 170, die von dem zusammenhängenden Abschnitt CS des Halbleiterkörpers 100 vorstehen, bilden halbleitende Teile der Transistorzellen TC, umgeben die Feldelektrodenstrukturen 160 und bilden ein Gitter mit den in den Maschen angeordneten Feldelektrodenstrukturen 160.
  • Die Zellmesas 170 umfassen zweite Driftzonenabschnitte 121b des ersten Leitfähigkeitstyps, wobei die zweiten Driftzonenabschnitte 121b direkt an den ersten Driftzonenabschnitt 121a in dem zusammenhängenden Abschnitt CS des Halbleiterkörpers 100 angrenzen. Eine Dotierstoffkonzentration in dem zweiten Driftzonenabschnitt 121b kann gleich zu einer Dotierstoffkonzentration in dem ersten Driftzonenabschnitt 121a sein. Eine mittlere Dotierstoffkonzentration in einer Driftzone 121 einschließlich der ersten und zweiten Driftzonenabschnitte 121a, 121b kann zwischen 1E15 cm-3 und 1E17 cm-3, beispielsweise in einem Bereich von 5E15 cm-3 bis 5E16 cm-3 als Beispiel sein.
  • Jede Zellmesa 170 umfasst eine Bodyzone 115 eines zweiten Leitfähigkeitstyps entgegengesetzt zu dem ersten Leitfähigkeitstyp und bildet einen ersten pn-Übergang pn1 mit der Driftzone 121. Die Bodyzonen 115 trennen Sourcezonen 110 des ersten Leitfähigkeitstyps von der Driftzone 121 und bilden zweite pn-Übergänge pn2 mit den Sourcezonen 110, die zwischen der ersten Oberfläche 101 und den Bodyzonen 115 gebildet sind. Gatestrukturen 150 erstrecken sich von der ersten Oberfläche 101 in die Zellmesas 170. Jede Gatestruktur 150 umfasst eine leitende Gateelektrode 155, die vollständig gegenüber dem Halbleiterkörper 100 isoliert ist. Ein Gatedielektrikum 151 trennt die Gateelektrode 155 wenigstens von der Bodyzone 115.
  • Die Gateelektrode 155 umfasst eine stark dotierte polykristalline Siliziumschicht und/oder eine Metall enthaltende Schicht oder besteht aus einer solchen. Das Gatedielektrikum 161 kann eine thermisch gewachsene Siliziumoxidschicht oder eine aufgetragene bzw. abgeschiedene Siliziumoxidschicht als Beispiel umfassen oder aus einer solchen bestehen. Eine vertikale Ausdehnung der Gatestrukturen 150 ist kleiner als eine vertikale Ausdehnung der Feldelektrodenstrukturen 160. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die vertikale Ausdehnung der Gatestrukturen 150 in einem Bereich von 200 nm bis 2000 nm, beispielsweise in einem Bereich von 600 nm bis 1000 nm, sein.
  • Das Gatedielektrikum 151 koppelt kapazitiv die Gateelektrode 155 mit einem Kanalteil der Bodyzone 115. Das Gatedielektrikum 151 kann ein Halbleiteroxid, beispielsweise ein thermisch gewachsenes oder aufgetragenes Siliziumoxid, ein Halbleiternitrid, beispielsweise ein aufgetragenes oder thermisch gewachsenes Siliziumnitrid, ein Halbleiteroxynitrid, beispielsweise Siliziumoxynitrid, oder eine Kombination hiervon umfassen oder aus einem solchen bestehen.
  • Die Gatestruktur 150 kann ein laterales Gate sein, das außerhalb des Halbleiterkörpers 100 längs der ersten Oberfläche 101 gebildet ist. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Gatestruktur 105 ein Trenchgate, das sich von der ersten Oberfläche 101 in den Halbleiterkörper 100 erstreckt.
  • Die Gateelektrode 155 kann elektrisch mit einem Gateanschluss G der Halbleitervorrichtung 500 oder mit einem Ausgang eines internen Gatetreibers bzw. einer internen Gateansteuerschaltung verbunden sein. Die Source- und Bodyzonen 110, 115 können elektrisch mit einem ersten Lastanschluss L1 der Halbleitervorrichtung 500 verbunden sein, der der Sourceanschluss eines IGFET oder der Emitteranschluss eines IGBT als Beispiel sein kann. Die Feldelektrode 150 kann elektrisch mit der ersten Lastelektrode L1, dem Gateanschluss G, einem Ausgang einer internen elektronischen Schaltung oder mit einem weiteren Steueranschluss der Halbleitervorrichtung 500 verbunden sein. Eine Drift- und Rückseitenstruktur 120 einschließlich der Driftzone 121 kann elektrisch mit einem zweiten Lastanschluss L2 verbunden sein, der beispielsweise der Drainanschluss eines IGFET oder der Kollektoranschluss eines IGBT sein kann.
  • In den dargestellten Ausführungsbeispielen und für die folgende Beschreibung ist der erste Leitfähigkeitstyp ein n-Typ, und der zweite Leitfähigkeitstyp ist ein p-Typ. Ähnliche Überlegungen, wie unten angegeben, gelten auch für Ausführungsbeispiele, bei denen der erste Leitfähigkeitstyp ein p-Typ ist, während der zweiten Leitfähigkeitstyp ein n-Typ ist.
  • Wenn eine an die Gateelektrode 155 angelegte Spannung eine voreingestellte Schwellenspannung überschreitet, sammeln sich Elektronen in Kanalteilen direkt angrenzend an das Gatedielektrikum 151 und bilden Inversionskanäle, die den zweiten pn-Übergang pn2 für Elektronen kurzschließen.
  • Der erste pn-Übergang pn1 bildet eine Bodydiode BD, die vorwärts vorgespannt ist, wenn die Halbleitervorrichtung 500 rückwärts vorgespannt mit einer positiven Spannung ist, die zwischen dem ersten Lastanschluss L1 und dem zweiten Lastanschluss L2 angelegt ist. Beispielsweise sind in Halbbrückenschaltungen typischerweise zwei Halbleiterschaltvorrichtungen elektrisch in Reihe zwischen einer DC-(Gleichstrom-) oder einer AC-(Wechselstrom-)Strom- bzw. Spannungsversorgung angeordnet, und der Netzwerkknoten zwischen den zwei Halbleitervorrichtungen ist elektrisch mit einer induktiven Last verbunden. Die Halbleitervorrichtungen 500 werden abwechselnd ein- und ausgeschaltet, wobei für eine kurze Zeitdauer beide Halbleitervorrichtungen ausgeschaltet sind, um einen Kurzschlusszustand zu vermeiden. In der gemeinsamen Aus-Zeit hält ein durch die Last induzierter Strom ein Fließen durch die vorwärts vorgespannte Bodydiode BD aufrecht. Im Falle eines Halbleiterkörpers 100 aus einkristallinem Silizium ist ein Vorwärtsspannungsabfall über der Bodydiode BD typischerweise etwa 0,7 V.
  • Die Halbleitervorrichtung 500 umfasst Hilfsdiodenstrukturen LD, welche halbleitenden Teile vollständig in der Zellmesa 170 gebildet sind. Die Hilfsdiodenstrukturen LD haben einen niedrigeren Vorwärtsspannungsabfall als die Bodydiode BD bei und unterhalb eines absoluten maximalen Nennstromes, für den die Halbleitervorrichtung 500 ausgelegt ist. Die Hilfsdiodenstrukturen LD können Schottky-Kontakte oder MGD-(MOS-gated-Diode-)Zellen sein.
  • 1B bezieht sich auf ein Ausführungsbeispiel, das einen IGFET 501 mit einer Transistorzelle TC betrifft. Die Hilfsdiodenstruktur LD ist elektrisch parallel mit der Bodydiode BD der Transistorzelle TC verbunden und beherrscht bzw. lenkt einen Spannungsabfall über den Body-pn-Übergang pn1. Die Hilfsdiodenstruktur LD vermindert den durch die Last in dem rückwärts vorgespannten Modus der Halbleitervorrichtung 500 induzierten Spannungsabfall und als Ergebnis die Verluste in Schaltanwendungen mit langen rückwärts vorgespannten Schaltphasen des IGFET 501. Da die halbleitenden Teile der Hilfsdiodenstrukturen LD innerhalb der Zellmesas 170 gebildet sind, nehmen die Hilfsdiodenstrukturen LD kein zusätzliches Chipgebiet in Anspruch und beeinflussen damit nicht nachteilhaft die Einschaltkennlinie. Da die Hilfsdiodenstrukturen LD in allen oder wenigstens in einer Vielzahl der Zellmesas 170 gebildet werden können, ist die Weitläufigkeit der Hilfsdiodenstrukturen LC insgesamt vergleichsweise hoch.
  • Die 2A bis 3C beziehen sich auf Ausführungsbeispiele, die auf Schottky-Dioden SC beruhen, deren halbleitenden Teile in Teilen der Zellmesas 170 zwischen den Feldelektrodenstrukturen 160 und den Gatestrukturen 150 gebildet sind.
  • Die Halbleitervorrichtung 500 von 2A beruht auf einem Halbleiterkörper 100 mit Feldelektrodenstrukturen 160, die durch Zellmesas 170 und Gatestrukturen 150 getrennt sind, die sich von einer ersten Oberfläche 101 in die Zellmesas 170 erstrecken, wie dies in Einzelheiten anhand von 1A und 1B erläutert ist.
  • Die Halbleitervorrichtung 500 ist ein IGFET mit einer Drift- und Rückseitenstruktur 120 einschließlich eines stark dotierten Kontaktteils 129 des ersten Leitfähigkeitstyps, der längs der zweiten Oberfläche 102 gebildet ist. Der Kontaktteil 129 kann ein stark dotiertes Basissubstrat oder eine stark dotierte Schicht sein. Längs der zweiten Oberfläche 102 ist eine Dotierstoffkonzentration in dem Kontaktteil 129 ausreichend hoch, um einen ohmschen Kontakt mit einem direkt an die zweite Oberfläche 102 angrenzenden Metall zu bilden. Falls der Halbleiterkörper 100 auf Silizium beruht, kann in einem n-leitenden Kontaktteil 129 die Dotierstoffkonzentration längs der zweiten Oberfläche 102 wenigstens 1E18 cm-3, beispielsweise wenigstens 5E19 cm-3 sein, wohingegen in einem p-leitenden Kontaktteil 129 die Dotierstoffkonzentration wenigstens 1E18 cm-3, beispielsweise wenigstens 5E18 cm-3 sein kann.
  • Eine Feldstoppschicht 128 kann die Driftzone 121 von dem Kontaktteil 129 trennen. Eine mittlere Dotierstoffkonzentration in der Feldstoppschicht 128 kann wenigstens fünf Mal so hoch wie eine mittlere Dotierstoffkonzentration in der Driftzone 121 und höchstens ein Fünftel einer maximalen Dotierstoffkonzentration in dem Kontaktteil 129 sein.
  • In der Driftzone 121 kann eine Dotierstoffkonzentration graduell oder in Stufen mit zunehmendem Abstand zu der ersten Oberfläche 101 wenigstens in Teilen von ihrer vertikalen Ausdehnung bzw. Erstreckung zunehmen oder abnehmen. Gemäß anderen Ausführungsbeispiel kann die Dotierstoffkonzentration in der Driftzone 121 angenähert gleichmäßig sein. Eine mittlere Dotierstoffkonzentration in der Driftzone 121 kann zwischen 1E15 cm-3 und 1E17 cm-3, beispielsweise in einem Bereich von 5E15 cm-3 bis 5E16 cm-3 sein. Der Halbleiterkörper 100 kann weitere dotierte Bereiche in der Driftzone 121 und der Feldstoppschicht 128 umfassen.
  • Die Sourcezonen 110 können Wannen sein, die sich von der ersten Oberfläche 101 in die Zellmesas 170 erstrecken. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umgibt eine Sourcezone 110 die Feldelektrodenstruktur 160 einer Transistorzelle TC in einer horizontalen Ebene. Die Sourcezone(n) 110 kann (können) direkt an die jeweilige Feldelektrodenstruktur 160 angrenzen oder kann (können) von der Feldelektrodenstruktur 160 beabstandet sein. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen ist die Feldelektrodenstruktur 160 der betreffenden Transistorzelle TC nicht vollständig durch eine Sourcezone 110 umgeben oder umfasst einige räumlich getrennte Sourcezonen 110, die rotationssymmetrisch bezüglich dem horizontalen Mittelpunkt der Transistorzelle TC angeordnet sind.
  • Die Gatestruktur 150 kann streifenförmig sein, wobei sich die Streifen zwischen Zeilen bzw. Linien von nadelförmigen Feldelektrodenstrukturen 160 erstrecken. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen bildet die Gatestruktur 150 ein Gitter, wobei die Maschen des Gitters jeweils eine oder mehrere Feldelektrodenstrukturen 160 umfassen. Die Breite der Gatestrukturen 150 kann konstant sein oder kann variieren, so dass der Abstand zwischen der Feldelektrodenstruktur 160 und der Gatestruktur 150 angenähert längs des Umfangs der Transistorzelle TC konstant ist.
  • Ein an die erste Oberfläche 101 angrenzendes Zwischenschichtdielektrikum 210 kann elektrisch die Gateelektrode 155 von einer an der Front- bzw. Vorderseite angeordneten ersten Lastelektrode 310 isolieren. Zusätzlich kann das Zwischenschichtdielektrikum 210 in der vertikalen Projektion der Feldelektrodenstrukturen 160 gebildet sein.
  • Das Zwischenschichtdielektrikum 210 kann eine oder mehrere dielektrische Schichten aus Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxynitrid, dotiertem oder undotiertem Silikatglas, beispielsweise BSG (Borsilikatglas), PSG (Phosphorsilikatglas) oder BPSG (Borphosphorsilikatglas) als Beispiel umfassen.
  • Die erste Lastelektrode 310 kann einen Sourceanschluss S bilden oder mit einem solchen elektrisch gekoppelt oder verbunden sein, falls die Halbleitervorrichtung 500 ein IGFET ist. Eine zweite Lastelektrode 320, die direkt an die zweite Oberfläche 102 und den Kontaktteil 129 angrenzt, kann einen zweiten Lastanschluss bilden oder mit einem solchen elektrisch verbunden sein, welcher der Drainanschluss D sein kann, falls die Halbleitervorrichtung 500 ein IGFET ist.
  • Jede der ersten und zweiten Lastelektroden 310, 320 kann als Hauptbestandteil bzw. Hauptbestandteile aus Aluminium (Al), Kupfer (Cu) oder Legierungen von Aluminium oder Kupfer, beispielsweise AlSi, AlCu oder AlSiCu bestehen oder diese enthalten. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen kann wenigstens eine der ersten und zweiten Lastelektroden 310, 320 als Hauptbestandteil bzw. Hauptbestandteile Nickel (Ni), Zinn (Sn), Titan (Ti), Wolfram (W), Tantal (Ta), Vanadium (V), Silber (Ag), Gold (Au), Platin (Pt) und/oder Palladium (Pd) enthalten. Beispielsweise kann wenigstens eine der ersten und zweiten Lastelektroden 310, 320 zwei oder mehr Unterschichten umfassen, wobei jede Unterschicht einen oder mehrere Stoffe aus Ni, Sn, Ti, V, Ag, Au, Pt, W und Pd als Hauptbestandteil bzw. Hauptbestandteile, beispielsweise ein Silizid, ein Nitrid und/oder eine Legierung, umfassen kann.
  • Kontaktstrukturen 315 erstrecken sich durch Öffnungen in dem Zwischenschichtdielektrikum 210 und verbinden elektrisch die erste Lastelektrode 310 mit wenigstens den Sourcezonen 110 und optional mit den Feldelektroden 165 der Transistorzellen TC. Die Kontaktstrukturen 315 können eine oder mehrere leitende Metall enthaltende Schichten, die beispielsweise auf Titan (Ti) oder Tantal (Ta) beruhen, und einen Metallfüllteil, beispielsweise beruhend auf Wolfram (W), umfassen.
  • Gemäß anderen Ausführungsbeispielen können die Feldelektroden 165 elektrisch mit der Gateelektrode 155, mit einem weiteren Steueranschluss der Halbleitervorrichtung 500, mit einem Ausgang einer internen Treiberschaltung verbunden oder gekoppelt sein oder können elektrisch potentialfrei sein bzw. floaten.
  • Eine leitende Struktur 311, beispielsweise eine hochleitende Struktur, wie eine Metallstruktur, kann sich von der Kontaktstruktur 315 in die Zellmesa 170 erstrecken. Die leitende Struktur 311 ist elektrisch mit dem Sourceanschluss S verbunden. Beispielsweise grenzt die leitende Struktur direkt an die Kontaktstruktur 315 oder die erste Lastelektrode 310 an.
  • Eine vertikale Ausdehnung oder Erstreckung der leitenden Struktur 311 kann größer sein als der Abstand zwischen der ersten Oberfläche 101 und dem ersten pn-Übergang pn1, der die Bodydiode bildet ,so dass die leitende Struktur 311 und die Driftzone 121 eine Metall-Halbleiter-Zwischenfläche bilden. Die leitende Struktur 311 kann direkt an die Feldelektrodenstruktur 160 angrenzen, so dass sie sandwichartig zwischen der Zellmesa 170 und der Feldelektrodenstruktur 160 gelegen ist.
  • Die Zwischenfläche zwischen der leitenden Struktur 311 und der Driftzone 121 kann eine Metall-Halbleiter-Zwischenfläche sein und bildet einen Schottky-Kontakt SC. Der Schottky-Kontakt SC bildet eine Hilfsdiodenstruktur LD, wobei die Vorwärtsspannung bei und unter einem Nennmaximalvorwärtsstrom der Bodydiode niedriger ist als die Vorwärtsspannung der Bodydiode.
  • Die Bodyzone 115 kann einen stark dotierten Kontaktabschnitt 115a umfassen, der sich längs wenigstens eines Teiles der leitenden Struktur 311 erstreckt, so dass die leitende Struktur 311 zusätzlich einen ohmschen Kontakt OC mit der Bodyzone 115 bildet. In einem Sperrzustand des Schottky-Kontakts SC schirmt die Feldelektrodenstruktur 160 den Schottky-Kontakt SC gegenüber elektrischen Feldern ab und reduziert einen durch ein Feld induzierten Leckstrom des Schottky-Kontakts SC, der eine Funktion der maximalen elektrischen Feldstärke bei dem Schottky-Kontakt SC ist.
  • Zusätzlich trägt die Gatestruktur 150 zu einer Reduktion des Leckstromes bei, da in dem Sperrmodus des Schottky-Kontakts SC das Gatepotential typischerweise das Gleiche ist wie dasjenige bei der ersten Lastelektrode 310 und der Feldelektrode 165.
  • Wie in 2B veranschaulicht ist, zeigt die Vorwärtskennlinie 411 der effektiven Bodydiode in der Halbleitervorrichtung 500 von 2A die Schottky-Kennlinie. Bei und unterhalb einem maximalen Diodenstrom Imax, der für die Halbleitervorrichtung 500 spezifiziert ist, ist ein Vorwärtsspannungsabfall über der effektiven Bodydiode niedriger als gemäß einer Vorwärtskennlinie 412 eines Referenzbeispiels ohne Schottky-Kontakt SC.
  • In 2C zeigt die Sperrkennlinie 401 der Halbleitervorrichtung 500 von 2A einen höheren Leckstrom als die Sperrkennlinie 402 eines Referenzbeispiels ohne die leitende Struktur 311 bei der gleichen Drain-Source-Spannung VDS.
  • In 3A ist die leitende Struktur 311 der Halbleitervorrichtung 500 in der vertikalen Projektion eines rückgebildeten bzw. ausgesparten Teiles des Felddielektrikums 161 zwischen dem rückgebildeten Felddielektrikumteil und einer Ebene koplanar mit der ersten Oberfläche 101 gebildet. Die leitende Struktur 311 kann selbst ausgerichtet bzw. selbst justiert bezüglich der Feldelektrode 165 und der Zellmesa 170 durch ein selektives Oxidätzen nach Bilden einer Öffnung in dem Zwischenschichtdielektrikum 210 gebildet sein. Die vertikale Ausdehnung der vergrabenen leitenden Struktur 311 ist größer als ein Abstand zwischen dem ersten pn-Übergang pn1 und der ersten Oberfläche 101. Die leitende Struktur 311 überlappt mit der Driftzone 121 um wenigstens 30 nm und nicht mehr als 500 nm.
  • In 3B trennt die leitende Struktur 311 die vergrabene Feldelektrodenstruktur 160 von einer Ebene koplanar mit der ersten Oberfläche 101.
  • 3C veranschaulicht ein Layout bzw. eine Gestaltung mit einer Vielzahl von nadelförmigen Feldelektrodenstrukturen 160 und Umfangs-Schottky-Kontakten SC, wie in 3B gezeigt. Die Gatestruktur 160 bildet ein Gitter. Die Feldelektrodenstrukturen 160 sind in Maschen des Gitters gebildet. Eine erste laterale Ausdehnung der Feldelektrodenstrukturen 160 längs einer ersten horizontalen Richtung parallel zu der ersten Oberfläche 101 ist höchstens drei Mal so groß wie eine zweite laterale Ausdehnung der Feldelektrodenstrukturen 160 längs einer zweiten horizontalen Richtung orthogonal zu der ersten horizontalen Richtung und parallel zu der ersten Oberfläche 101. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die ersten und zweiten lateralen Ausdehnungen angenähert gleich, wobei horizontale Querschnittsgebiete der Feldelektrodenstrukturen 160 Kreise oder regelmäßige Polygone, wie Quadrate, Hexagone oder Oktagone mit oder ohne abgeschrägte oder gerundete Ecken sein können. Die Feldelektrodenstrukturen 160 können in einem Schachbrettmuster in orthogonalen Spalten und Zeilen angeordnet sein. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen können die Feldelektrodenstrukturen 160 in parallelen, verschobenen Zeilen, beispielsweise in Zeilen, die zueinander um einen halben Mitte-zu-Mitte-Abstand der Feldelektrodenstrukturen 160 verschoben sind, angeordnet sein.
  • 3D bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung 500 mit einer leitenden Struktur 311, die von der Gatestruktur 150 und der Feldelektrodenstruktur 160, also beiden Strukturen, in den horizontalen Richtungen beabstandet ist. Die leitende Struktur 311 erstreckt sich durch die Source- und Bodyzonen 110, 115 wenigstens herab zu dem ersten pn-Übergang pn1. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die leitende Struktur 311 in die Driftzone 121.
  • Die weiteren Ausführungsbeispiele beziehen sich auf MGDs 140, die als Hilfsdiodenstrukturen LD verwendet sind, die eine Vorwärtsspannung niedriger als die Vorwärtsspannung der Bodydioden BD vorsehen, die durch die ersten pn-Übergänge pn1 gebildet sind. Hilfsdiodenstrukturen LD, die auf Schottky-Kontakten SC beruhen, und Hilfsdiodenstrukturen LD, die als MGDs 140 gebildet sind, können in der gleichen Halbleitervorrichtung 500 kombiniert werden.
  • Während sich die vorangehenden Ausführungsbeispiele auf Ausführungsbeispiele beziehen, bei denen die Gateelektrodenstrukturen 150 in einem Abstand zu den Feldelektrodenstrukturen 160 gebildet sind, beziehen sich die 4A und 4B auf ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Gatestrukturen 150 und die Schottky-Kontakte SC beide jeweils zwischen den Zellmesas 170 und den Feldelektrodenstrukturen 160 gebildet sind.
  • Die Schottky-Kontakte SC sind an Zwischenflächen zwischen der Driftzone 121 und leitenden Strukturen 311 gebildet, die sich von der ersten Oberfläche 101 in das Felddielektrikum 161 der jeweiligen Feldelektrodenstruktur 160 erstrecken. Die leitenden Strukturen 311 können aus einer Metall enthaltenden Schicht oder dotiertem polykristallinem Silizium vorgesehen sein. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel umfassen die leitenden Strukturen 311 einen Metallteil an der Zwischenfläche zu der Driftzone 121 und einen dotierten, beispielsweise stark dotierten polykristallinen Siliziumteil in dem Rest.
  • Die vertikale Ausdehnung der Gateelektroden 155 und der leitenden Strukturen 311 kann angenähert bzw. ungefähr gleich sein. Kontaktstrukturen 315b können sich von der ersten Oberfläche 101 in den Halbleiterkörper 100 erstrecken, um elektrisch die Source- und Bodyzonen 110, 115 mit der ersten Lastelektrode 310 zu verbinden. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel können die leitenden Strukturen 311 elektrisch die Source- und Bodyzonen 110, 115 mit der ersten Lastelektrode 310 verbinden.
  • Das Verhältnis der Feldelektrodenstrukturen 160 mit und ohne Schottky-Kontakte SC kann in einem Bereich von 1000:1 zu 1:10 sein. Das dargestellte Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein Verhältnis von 1:1, wobei die Feldelektrodenstrukturen 160 mit und ohne Schottky-Kontakte SC in einem Schachbrettmuster angeordnet sind.
  • Die Halbleitervorrichtung 500 von 5A bis 5C beruht auf parallelen streifenförmigen Gatestrukturen 150. Zwischen jedem Paar von streifenförmigen Gatestrukturen 150 sind Feldelektrodenstrukturen 160 in Zeilen bzw. Linien angeordnet, die sich parallel zu den Gatestrukturen 150 erstrecken. Zwischen benachbarten Feldelektrodenstrukturen 160 sind MGDs 140 gebildet. Jede MGD 140 umfasst eine Diodenelektrode 145 und ein Diodendielektrikum 141, das sandwichartig zwischen den Diodenelektroden 145 und wenigstens den Bodyzonen 115 angeordnet ist. Die MGDs 140 können Bodendielektrika 142 längs der Zwischenfläche zu der Driftzone 121 umfassen, wobei eine Dicke w4 der Bodendielektrika 142 größer ist als eine Dicke w3 der Diodendielektrika 141, um einen lokalen Durchbruch zwischen der Driftzone 121 und der Diodenelektrode 145 zu vermeiden und um die Drain-Source-Kapazität zu reduzieren. Die Dicke w4 der Bodendielektrika 142 kann angenähert gleich zu einer Dicke w2 der Felddielektrika 161 sein.
  • Die Diodenelektroden 145 können aus stark dotiertem polykristallinem Silizium bestehen oder solches umfassen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfassen die Diodenelektroden 145 eine Metall enthaltende Schicht.
  • Die Diodendielektrika 141 können ein Halbleiteroxid, beispielsweise ein thermisch gewachsenes oder aufgetragenes Siliziumoxid, ein Halbleiternitrid, beispielsweise ein aufgetragenes oder thermisch aufgewachsenes Siliziumnitrid, ein Halbleiteroxynitrid, beispielsweise ein Siliziumoxynitrid, oder eine Kombination hiervon umfassen oder jeweils aus diesen bestehen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Diodenelektroden 145 das gleiche Material bzw. die gleichen Materialien aufweisen und können die gleiche Schichtkonfiguration wie die Gateelektroden 155 haben. Alternativ oder zusätzlich können die Diodendielektrika 141 aus dem gleichen Material bzw. den gleichen Materialien wie die Gatedielektrika 151 gebildet sein.
  • Die vertikale Ausdehnung der MGDs 140 ist gleich wie oder größer als ein Abstand zwischen dem ersten pn-Übergang pn1 und der ersten Oberfläche 101. Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die MGDs 140 und die Gatestrukturen 150 die gleiche Breite und die gleiche vertikale Ausdehnung bzw. Erstreckung haben.
  • Die Diodenelektroden 145 sind elektrisch mit der ersten Lastelektrode 310 verbunden. Beispielsweise können sich Kontaktstrukturen 315 von der ersten Lastelektrode 310 durch Öffnungen in dem Zwischenschichtdielektrikum 210 herab zu den oder in die Diodenelektroden 145 erstrecken.
  • Ein positives Potential, das an der ersten Lastelektrode 310 liegt, erzeugt eine Inversionsschicht längs des Diodendielektrikums 141. Die Inversionsschicht überbrückt den ersten pn-Übergang pn1 derart, dass sich die MGD im Wesentlichen wie eine Diode verhält.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Diodendielektrikum 141 dünner als das Gatedielektrikum 151. Beispielsweise ist die Dicke w1 der Gatedielektrika 151 wenigstens 30 nm, und die Dicke w3 des Diodendielektrikums 141 ist in einem Bereich von 3 nm bis 15 nm, so dass die Schwellenspannung der MGD 140 niedriger als 700 mV ist. Die Inversionskanäle der MGD 140 fördern einen unipolaren Ladungsträgerstrom, bevor an dem ersten pn-Übergang pn1 die Injektion von Minoritätsladungsträgern bei einer Drain-Source-Spannung VDS = 0,7 V beginnt. Als ein Ergebnis vermindern die MGDs 140 einen effektiven Spannungsabfall über dem Bodyübergang. Der geringere Spannungsabfall ist auch mit reduzierten Schaltverlusten verknüpft.
  • Die Feldelektroden 150 und die Diodenelektroden 145 können elektrisch mit der ersten Lastelektrode 310 durch streifenförmige Kontaktstrukturen 315, die sich parallel zu den Gatestrukturen 160 in der vertikalen Projektion der Feldelektrodenstrukturen 160 und der MGDs 140 erstrecken, oder durch eine Vielzahl von Kontaktstrukturen 315, die in Linien bzw. Zeilen angeordnet sind, verbunden sein. Die Feldelektrodenstrukturen 160 und die MGDs 140 können voneinander beabstandet sein, wie dies in 5A bis 5C veranschaulicht ist. Das Verhältnis der Anzahl von Feldelektrodenstrukturen 160 zu MGDs 140 kann 1:1, wie gezeigt, oder irgendein anderes Verhältnis zwischen 100:1 und 1:100 sein.
  • In den 6A bis 6C grenzen die MGDs 140 und die Feldelektrodenstrukturen 160 direkt aneinander an, so dass die Feldelektroden 165 und die Diodenelektroden 145 zusammenhängende Linien parallel zu den Gatestrukturen 150 bilden. Die Anzahl der Kontaktstrukturen 315 zwischen der ersten Lastelektrode 310 und den Feld- und Diodenelektroden 165, 156 kann reduziert sein. Beispielsweise sind Kontaktstrukturen 315 zum Verbinden der Feld- und Diodenelektroden 165, 145 exklusiv in der vertikalen Projektion von Teilen der Feldelektroden 165 gebildet.
  • Weitere Kontaktstrukturen 315b können elektrisch die erste Lastelektrode 310 mit Source- und Bodyzonen 110, 115 angenähert in der Mitte von Mesateilen zwischen benachbarten Gatestrukturen 150 und Feldelektrodenstrukturen 160 sowie zwischen benachbarten Gatestrukturen 115 und MGDs 140 verbinden.
  • In den 7A und 7B umfasst die Halbleitervorrichtung 500 Feldelektroden 165 mit einem Feldteil 165b, der elektrisch von der Driftzone 121 isoliert ist, und einem Verbindungsteil 165a, der einen leitenden Zwischenflächensteg 168 mit den Sourcezonen 110 und den Bodyzonen 115 bildet. Der Zwischenflächensteg 168 kann eine direkte Zwischenfläche zwischen einem polykristallinen Material oder einem partiell rekristallisierten Material des Verbindungsteils 165a der Feldelektrode 165 sein. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen kann der Zwischenflächensteg 168 eine Zwischenflächenschicht zum Verhindern von Verzerrungen der Kristallgitterstruktur des Halbleiterkörpers 100 aufgrund des Vorhandenseins von nichteinkristallinem Material längs des Zwischenflächensteges 168 umfassen. Eine vertikale Ausdehnung bzw. Erstreckung des Verbindungsteiles 165a ist kleiner als ein Abstand zwischen dem ersten pn-Übergang pn1 zu der ersten Oberfläche 101, so dass der Verbindungsteil 165a nicht mit der Driftzone 121 überlappt.
  • Kontaktstrukturen 315 verbinden elektrisch die erste Lastelektrode 310 mit den Verbindungsteilen 165a. Weitere Kontaktstrukturen können sich durch das Zwischenschichtdielektrikum 210 erstrecken und können elektrisch die erste Lastelektrode 310 mit der Diodenelektrode 145 verbinden. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel trennt das Diodendielektrikum 141 die Diodenelektroden 145 lediglich von den Bodyzonen 115, ist jedoch in einem Teil zwischen der ersten Oberfläche 101 und dem zweiten pn-Übergang pn2 abwesend bzw. fehlt dort, so dass die Diodenelektrode 145 einen weiteren Zwischenflächensteg 148 mit den Sourcezonen 110 bildet.
  • Die Halbleitervorrichtungen von 8A bis 8E betreffen MGDs 140, deren Diodenelektroden 145 in der vertikalen Projektion von nadelförmigen, ährenförmigen Feldelektrodenstrukturen 160 an einer zu der ersten Oberfläche 101 orientierten Seite gebildet sind.
  • Die Gatestrukturen 150 können regelmäßig angeordnete Streifen sein, wie in 8A gezeigt, oder können ein Gitter mit den MGDs 140 und Feldelektrodenstrukturen 160 bilden, die in den Maschen des Gitters angeordnet sind. Die MGDs 140 können matrixähnlich in orthogonalen Zeilen und Reihen bzw. Spalten oder in verschobenen Zeilen angeordnet sein, wobei die MGDs 140 in ungeraden Zeilen zu den MGDs 140 in geraden Zeilen um einen halben Mitte-zu-Mitte-Abstand zwischen benachbarten MGDs 140 längs der Zeilenrichtung verschoben sind.
  • Wie in 8C bis 8E gezeigt ist, sind die Diodenelektroden 145 zwischen der Feldelektrodenstruktur 160 und einer Ebene koplanar mit der ersten Oberfläche 101 angeordnet. Die Felddielektrika 161 trennen die Feldelektroden 165 von der Driftzone 121. Die Diodendielektrika 141 können die Diodenelektroden 145 von den Bodyzonen 115 in allen Richtungen oder wenigstens in einer horizontalen Richtung bzw. Richtungen trennen. Kontaktstrukturen 315 erstrecken sich von der ersten Lastelektrode 310 durch Öffnungen in dem Zwischenschichtdielektrikum 210 zu den oder in die Diodenelektroden 145. Weitere Kontaktstrukturen 315b erstrecken sich von der ersten Lastelektrode 310 durch Öffnungen in dem Zwischenschichtdielektrikum 210 und den Sourcezonen 110 in die Bodyzonen 115 auf entgegengesetzten Seiten der Gatestrukturen 150.
  • In 8D bilden die Diodenelektroden 145 leitende Zwischenflächenstege 148 mit den Source- und Bodyzonen 110, 115 auf wenigstens einer der Seiten der MGDs 140. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Diodendielektrikum 141 auf einer ersten Seite gegenüber zu einer ersten Gatestruktur der benachbarten Gatestrukturen 150 gebildet und fehlt auf einer entgegengesetzten Seite gegenüber zu der Seite der zweiten benachbarten Gatestruktur 150. Das Gebietsverhältnis der Diodendielektrika 141 zu Zwischenflächenstegen 148 kann etwa 1:1 oder irgendein anderes Verhältnis zwischen 1:100 bis 100:1, beispielsweise zwischen 1:10 und 10:1, sein.
  • Da eine Kontaktstruktur zwischen der ersten Lastelektrode 310 und dem Teil der Bodyzone 115, der direkt an den Zwischenflächensteg 148 angrenzt, weggelassen werden kann, kann für eine gegebene Lithographietechnik und gegebene Justier- bzw. Ausrichttoleranzen ein Mesateil zwischen dem Zwischenflächensteg 148 und der benachbarten Gatestruktur 150 schmaler sein als ein Mesateil zwischen der Gatestruktur 150 und dem Diodendielektrikum 141.
  • 8E bezieht sich auf ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein Mesateil mit eine zweiten Breite d2 zwischen der Gatestruktur 150 und dem Zwischenflächensteg 148 schmaler ist als ein Mesateil mit einer ersten Breite d1 zwischen der Gatestruktur 150 und dem Diodendielektrikum 141.
  • Während sich die vorangehenden Ausführungsbeispiele auf Ausführungsbeispiele beziehen, bei denen die Gateelektrodenstrukturen 150 in einem Abstand zu Feldelektrodenstrukturen 160 gebildet sind, beziehen sich die 9A und 9B auf ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Gatestrukturen 115 und die MGDs 140 beide jeweils zwischen den Zellmesas 170 und den Feldelektrodenstrukturen 160 gebildet sind.
  • Die vertikale Ausdehnung der Gateelektroden 15f und der Diodenelektroden 145 kann angenähert gleich sein. Kontaktstrukturen 315b erstrecken sich von der ersten Oberfläche 101 in den Halbleiterkörper 100, um elektrisch die Source- und Bodyzonen 110, 115 mit der ersten Lastelektrode 310 zu verbinden.
  • Das Verhältnis der Feldelektrodenstrukturen 160 mit Gatestrukturen 150 zu Feldelektrodenstrukturen 160 mit MGDs 140 kann in einem Bereich von 1000:1 zu 1:10 sein. Das dargestellte Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein Verhältnis von 1:1, wobei die Feldelektrodenstrukturen 160 mit Gateelektrodenstrukturen 140 und mit MGDs 140 in einem Schachbrettmuster angeordnet sind.
  • 10 bezieht sich auf eine elektronische Anordnung 510, die ein Motorantrieb, ein Schaltmodus-Netzteil, eine Primärstufe eines Schaltmodus-Netzteiles, ein Synchrongleichrichter, eine Primärstufe eines Gleichstrom/Wechselstrom-Wandlers, eine Sekundärstufe eines Gleichstrom/Wechselstrom-Wandlers, eine Primärstufe eines Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers oder ein Teil eines Solarenergiewandlers als Beispiel sein kann.
  • Die elektronische Anordnung 510 kann zwei Halbleiterschaltvorrichtungen 500, wie oben beschrieben, umfassen, die als ein Low-Side-Schalter LS oder als ein High-Side-Schalter HS wirksam sind. Die Halbleitervorrichtungen 500 können IGFETs sein, und die Lastpfade der zweite Halbleitervorrichtungen 500 sind elektrisch in Reihe zwischen einem ersten Versorgungsanschluss A und einem zweiten Versorgungsanschluss B angeordnet. Die Versorgungsanschlüsse A, B können eine DC-(Gleichstrom-)Spannung oder eine AC-(Wechselstrom-)Spannung anlegen. Ein Netzwerkknoten NN zwischen den zwei Halbleitervorrichtungen 500 kann elektrisch mit einer induktiven Last, die eine Wicklung eines Transformators oder eine Motorwicklung sein kann, oder mit einem Bezugspotential einer elektronischen Schaltung als Beispiel verbunden sein. Die elektronische Anordnung kann weiterhin eine Steuerschaltung 504, die gestaltet ist, um ein Steuersignal zum abwechselnden Ein- und Ausschalten der Halbleitervorrichtungen 500 anzulegen, und einen Gatetreiber 502, der durch die Steuerschaltung 504 gesteuert und elektrisch mit Gateanschlüssen der Halbleitervorrichtungen 500 verbunden ist, umfassen.
  • Die elektronische Anordnung 510 kann ein Motorantrieb sein, wobei die Halbleitervorrichtungen 500 elektrisch in einer Halbbrückenkonfiguration vorgesehen sind, der Netzwerkknoten NN elektrisch mit einer Motorwicklung verbunden ist und die Versorgungsanschlüsse A, B eine Gleichspannung liefern.
  • Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann die elektronische Anordnung 510 eine Primärseitenstufe eines Schaltmodus-Netzteiles sein, wobei die Versorgungsanschlüsse A, B eine Wechselspannung einer Eingangsfrequenz zu der elektronischen Schaltung 510 speisen. Der Netzwerkknoten NN ist elektrisch mit einer Primärwicklung eines Transformators verbunden.
  • Die elektronische Anordnung 510 kann ein Synchrongleichrichter eines Schaltmodus-Netzteiles sein, wobei die Versorgungsanschlüsse A, B mit einer Sekundärwicklung des Transformators verbunden sind und der Netzwerkknoten NN elektrisch mit einem Bezugspotential der elektronischen Schaltung an der Sekundärseite des Schaltmodus-Netzteiles verbunden ist.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die elektronische Anordnung 510 eine Primärseitenstufe eines Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers, z.B. eines Power-Optimierers oder eines Mikroinverters für Anwendungen einschließlich photovoltaischen Zellen sein, wobei die Versorgungsanschlüsse A, B eine Gleichspannung zu der elektronischen Anordnung 510 liefern und der Netzwerkknoten NN elektrisch mit einem induktiven Speicherelement verbunden ist.
  • Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann die elektronische Anordnung 510 eine Sekundärseitenstufe eines Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers, beispielsweise eines Power-Optimierers oder eines Mikroinverters für Anwendungen einschließlich photovoltaischen Zellen sein, wobei die elektronische Schaltung 510 eine Ausgangsspannung zu den Versorgungsanschlüssen A, B liefert und wobei der Netzwerkknoten NN elektrisch mit einem induktiven Speicherelement verbunden ist.
  • 11 zeigt den Schaltzyklus der Halbbrückenschaltung von 10. Eine Linie 421 zeigt die Spannung über dem Low-Side-MOSFET und eine Linie 422 den Ausgangsstrom. Zwischen t0 und t1 ist der Low-Side-Schalter eingeschaltet, und der High-Side-Schalter ist ausgeschaltet. Zwischen t1 und t2 sind beide Schalter aus. Zwischen t2 und t3 ist der High-Side-Schalter eingeschaltet, und der Low-Side-Schalter ist ausgeschaltet. Zwischen t3 und t4 sind beide Schalter aus, und bei t4 wird der Low-Side-Schalter wieder eingeschaltet.
  • Während Phasen, bei denen beide Schalter aus sind, fließt der Strom weiter. Dieser Strom wird durch die Bodydioden gefördert. Mit zunehmenden Schaltfrequenzen verbleiben die absoluten Aus-Zeiten angenähert gleich, um zuverlässig eine Kurzschlussbedingung zu vermeiden, bei der beide Schalter eingeschaltet sind. Der Beitrag der Bodydioden zu den Gesamtschaltverlusten nimmt mit höheren Schaltfrequenzen zu. Mit Low- und/oder High-Side-Schaltern, die von Halbleitervorrichtungen gemäß den Ausführungsbeispielen vorgesehen sind, können die Schaltverluste signifikant reduziert werden.
  • 12 bezieht sich auf ein Schaltmodus-Netzteil 591, das Halbleitervorrichtungen 500, wie oben beschrieben, in einer Primärseitenstufe 511 sowie in einem Synchrongleichrichter 512 an der Sekundärseite verwendet.
  • Eine Wechselversorgungsspannung wird zu der Primärseitenstufe durch eine Leistungsfaktorkorrektureinheit 513 gespeist. Ein Pulsbreitenmodulationscontroller 521 steuert einen Gatetreiber 522 derart, dass zwei Halbleitervorrichtungen 500, die elektrisch in Reihe in der Primärseitenstufe angeordnet sind, abwechselnd ein- und ausgeschaltet werden. Der Netzwerkknoten NN zwischen den Lastpfaden der zwei Halbleitervorrichtungen 500 ist elektrisch mit der Primärwicklung eines Transformators TR verbunden. In dem Synchrongleichrichter 512 auf der Sekundärseite können zwei weitere Halbleitervorrichtungen 500 elektrisch in Reihe zueinander angeordnet und in Kombination elektrisch parallel zu der Sekundärwicklung des Transformators TR angeordnet sein. Sekundäre Gatetreiber 523 schalten abwechselnd die Halbleitervorrichtungen 500 des Synchrongleichrichters 512 ein und aus. Ein Koppelelement 525, das eine galvanische Isolation vorsehen kann, koppelt das Ausgangssignal des Synchrongleichrichters 512 zu dem Pulsbreitenmodulationscontroller 521 zurück, der den zeitlichen Verlauf der Schaltzyklen abhängig von sich ändernden Lastbedingungen anpasst.

Claims (27)

  1. Halbleitervorrichtung, umfassend: Feldelektrodenstrukturen (160), die sich in einer Richtung vertikal zu einer ersten Oberfläche (101) in einem Halbleiterkörper (100) erstrecken, Zellmesas (170), die von Teilen des Halbleiterkörpers (100) zwischen den Feldelektrodenstrukturen (160) gebildet sind und Bodyzonen (115) umfassen, die erste pn-Übergänge (pn1) mit einer Driftzone (121) bilden, Gatestrukturen (150), die zwischen den Feldelektrodenstrukturen (160) ausgebildet und derart gestaltet sind, dass die Gatestrukturen (150) einen Stromfluss durch die Bodyzonen (115) steuern, und Hilfsdiodenstrukturen (LD) mit einer Durchlass- bzw. Vorwärtsspannung niedriger als die ersten pn-Übergänge (pn1) und elektrisch parallel mit den ersten pn-Übergängen (pn1) verbunden, wobei halbleitende Teile der Hilfsdiodenstrukturen (LD) in den Zellmesas (170) gebildet sind, wobei die Hilfsdiodenstrukturen (LD) Schottky-Kontakte (SC) sind, die an Zwischenflächen zwischen der Driftzone (121) und leitenden Strukturen (311) gebildet sind, wobei sich jede leitende Struktur (311) zwischen einer der Gatestrukturen (160) und einer der Feldelektrodenstrukturen (160) von der ersten Oberfläche (101) in den Halbleiterkörper (100) erstreckt.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die ersten pn-Übergänge (pn1) gestaltet sind, um in einem rückwärts vorgespannten Operationszustand der Halbleitervorrichtung (500) leitend zu sein.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der eine erste laterale Ausdehnung der Feldelektrodenstrukturen (160) längs einer ersten horizontalen Richtung parallel zu der ersten Oberfläche (101) höchstens drei Mal so groß wie eine zweite laterale Ausdehnung der Feldelektrodenstrukturen (160) längs einer zweiten horizontalen Richtung orthogonal zu der ersten horizontalen Richtung und parallel zu der ersten Oberfläche (101) ist.
  4. Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die leitende Struktur (311) direkt an die Feldelektrodenstruktur (16) angrenzt.
  5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, bei der jede Feldelektrodenstruktur (160) jeweils eine Feldelektrode (165) und ein die Feldelektrode (165) von dem Halbleiterkörper (100) trennendes Felddielektrikum (161) aufweist und jede leitende Struktur (311) sandwichartig zwischen einer der Zellmesas (170) und einem der Felddielektrika (161) vorgesehen ist.
  6. Halbleitervorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 4, bei der jede Feldelektrodenstruktur (160) eine Feldelektrode (165) und ein die Feldelektrode (165) und den Halbleiterkörper (100) trennendes Felddielektrikum (161) aufweist und jede leitende Struktur (311) sandwichartig zwischen einer der Zellmesas (170) und einer der Feldelektroden (165) vorgesehen ist.
  7. Halbleitervorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 4, bei der die leitenden Strukturen (311) jeweils die Feldelektrodenstrukturen (160) von der ersten Oberfläche (101) trennen.
  8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die leitenden Strukturen (311) von den Feldelektrodenstrukturen (160) beabstandet sind und sich durch die Bodyzonen (115) erstrecken.
  9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Gatestrukturen (150) zwischen den Zellmesas (170) und den Feldelektrodenstrukturen (160) gebildet sind und die Schottky-Kontakte (SC) zwischen den Zellmesas (170) und den Feldelektrodenstrukturen (160) gebildet sind.
  10. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Schottky-Kontakte (SC) an Zwischenflächen zwischen der Driftzone (121) und leitenden Strukturen (311) gebildet sind, wobei sich jede leitende Struktur (311) von der ersten Oberfläche (101) in ein Felddielektrikum (161) von einer der Feldelektrodenstrukturen (160) erstreckt und direkt an die angrenzende Zellmesa (170) angrenzt.
  11. Halbleitervorrichtung, umfassend: Feldelektrodenstrukturen (160), die sich in einer Richtung vertikal zu einer ersten Oberfläche (101) in einem Halbleiterkörper (100) erstrecken, Zellmesas (170), die von Teilen des Halbleiterkörpers (100) zwischen den Feldelektrodenstrukturen (160) gebildet sind und Bodyzonen (115) umfassen, die erste pn-Übergänge (pn1) mit einer Driftzone (121) bilden, Gatestrukturen (150), die zwischen den Feldelektrodenstrukturen (160) ausgebildet und derart gestaltet sind, dass die Gatestrukturen (150) einen Stromfluss durch die Bodyzonen (115) steuern, und Hilfsdiodenstrukturen (LD) mit einer Durchlass- bzw. Vorwärtsspannung niedriger als die ersten pn-Übergänge (pn1) und elektrisch parallel mit den ersten pn-Übergängen (pn1) verbunden, wobei halbleitende Teile der Hilfsdiodenstrukturen (LD) in den Zellmesas (170) gebildet sind, wobei die Hilfsdiodenstrukturen (LD) MOS-gated-Dioden (140) mit Diodenelektroden (145), die elektrisch mit Sourcezonen (110) verbunden sind, die zweite pn-Übergänge (pn2) mit den Bodyzonen (115) bilden, und mit Diodendielektrika (141), die jeweils sandwichartig zwischen den Diodenelektroden (145) und den Bodyzonen (115) liegen, sind.
  12. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 11, bei der eine Schwellenspannung der MOS-gated-Dioden (140) niedriger als eine Schwellenspannung der durch die Gatestrukturen (150) gesteuerten Transistorzellen (TC) ist.
  13. Halbleitervorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 12, bei der die Diodendielektrika (141) wenigstens teilweise dünner sind als die Gatedielektrika (151).
  14. Halbleitervorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 13, bei der eine vertikale Ausdehnung der MOS-gated-Dioden (140) bezüglich der ersten Oberfläche (101) gleich ist wie oder größer als eine vertikale Ausdehnung der Gatestrukturen (150) .
  15. Halbleitervorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 14, bei der die Gatestrukturen (150) Streifen sind, die Feldelektrodenstrukturen (160) in Linien zwischen den Gatestrukturen (150) angeordnet sind, und die MOS-gated-Dioden (140) jeweils zwischen benachbarten Feldelektrodenstrukturen (160) der gleichen Linie angeordnet sind.
  16. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 15, bei der jede Feldelektrodenstruktur (160) eine Feldelektrode (165) und ein die Feldelektrode (165) von der Driftzone (121) trennendes Felddielektrikum (161) aufweist und die Feldelektroden (165) und Diodenelektroden (145) zusammenhängende Linien bilden.
  17. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 15, bei der die Feldelektrodenstrukturen (160) und die MOS-gated-Dioden (140) voneinander beabstandet sind.
  18. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 17, bei der jede Feldelektrodenstruktur (160) eine Feldelektrode (165) und ein die Feldelektrode (165) und die Driftzone (121) trennendes Felddielektrikum (161) aufweist, wobei ein Verbindungsteil (165a) der Feldelektrode (165) direkt an benachbarte Source- und Bodyzonen (110, 115) angrenzt.
  19. Halbleitervorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 14, bei der die Gatestrukturen (150) Streifen sind, die Feldelektrodenstrukturen (160) in Linien zwischen den Gatestrukturen (150) angeordnet sind, und die MOS-gated-Dioden (140) in der vertikalen Projektion der Feldelektrodenstrukturen (160) zwischen einer Ebene koplanar mit der ersten Oberfläche (101) und den Feldelektrodenstrukturen (160) angeordnet sind.
  20. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 19, bei der die Diodendielektrika (141) vollständig die Diodenelektroden (145) von dem Halbleiterkörper (100) trennen.
  21. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 19, bei der die Diodendielektrika (121) die Diodenelektroden (145) von dem Halbleiterkörper (100) bei einer ersten Seite, die einer ersten Gatestruktur von benachbarten Gatestrukturen (150) gegenüberliegt, und bei einer zweiten, entgegengesetzten Seite, die einer zweiten Gatestruktur der benachbarten Gatestruktur (150) gegenüberliegt, trennen, wobei die Diodenelektroden (145) eine direkte Zwischenfläche mit den Source- und Bodyzonen (110, 115) bilden.
  22. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 21, bei der ein erster Abstand (d1) zwischen der MOS-gated-Diode (140) und der ersten Gatestruktur der benachbarten Gatestrukturen (150) größer ist als ein zweiter Abstand (d2) zwischen der MOS-gated-Diode (140) und der zweiten Gatestruktur der benachbarten Gatestrukturen (150).
  23. Halbleitervorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 12, bei der die Gatestrukturen (150) zwischen den Zellmesas (170) und den Feldelektrodenstrukturen (160) gebildet sind und die MOS-gated-Dioden (140) zwischen den Zellmesas (170) und den Feldelektrodenstrukturen (160) gebildet sind.
  24. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 23, bei der die Gatestrukturen (150) und die MOS-gated-Dioden (140) sich von der ersten Oberfläche (101) in Felddielektrika (161) der Feldelektrodenstrukturen (160) erstrecken.
  25. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 11, bei der die ersten pn-Übergänge (pn1) gestaltet sind, um in einem rückwärts vorgespannten Betriebszustand der Halbleitervorrichtung (500) leitend zu sein.
  26. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 11 oder 25, bei der eine erste laterale Ausdehnung der Feldelektrodenstrukturen (160) längs einer ersten horizontalen Richtung parallel zu der ersten Oberfläche (101) höchstens drei Mal so groß wie eine zweite laterale Ausdehnung der Feldelektrodenstrukturen (160) längs einer zweiten horizontalen Richtung orthogonal zu der ersten horizontalen Richtung und parallel zu der ersten Oberfläche (101) ist.
  27. Elektronische Anordnung, umfassend: eine Halbleitervorrichtung (500) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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