DE102014113254A1 - Halbleitervorrichtung mit Stromsensor - Google Patents

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Abstract

Eine Halbleitervorrichtung umfasst einen Halbleiterkörper. Der Halbleiterkörper umfasst einen Lasttransistorteil und einen Sensortransistorteil. Ein erster Sourcebereich des Lasttransistorteiles und ein zweiter Sourcebereich des Sensortransistorteiles sind elektrisch getrennt voneinander. Eine gemeinsame Gateelektrode in einem gemeinsamen Gatetrench erstreckt sich in den Halbleiterkörper von einer ersten Oberfläche, wobei ein erster Teil des gemeinsamen Gatetrenches in dem Lasttransistorteil ist und ein zweiter Teil des gemeinsamen Gatetrenches in dem Sensortransistorteil ist. Eine Feldelektrode in einem Feldelektrodentrench erstreckt sich in den Halbleiterkörper von der ersten Oberfläche. Eine maximale Abmessung des Feldelektrodentrenches parallel zu der ersten Oberfläche ist kleiner als eine Tiefe des Feldelektrodentrenches.

Description

  • HINTERGRUND
  • Eine Schlüsselkomponente in einer Halbleiteranwendung ist ein Festkörperschalter. Als ein Beispiel schalten Schalter Lasten von Automobil-Anwendungen oder Industrie-Anwendungen ein und aus. Festkörperschalter umfassen typischerweise beispielsweise Feldeffekttransistoren (FETs), wie Metall-Oxid-Halbleiter-FETs (MOSFETs) oder Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs).
  • Um selbst-schützende Leistungsschalter zu realisieren, ist es üblich, unter anderem einen Stromsensor zu integrieren. Der Stromsensor kann als kleiner Sensortransistor realisiert werden, der einen Strom proportional zu dem durch den Lasttransistor fließenden Laststrom liefert. Der Sensortransistor ist wesentlich kleiner, beispielsweise um einen Faktor von 1000–50000 kleiner, als der Lasttransistor, und ein Sensorstrom, der durch den Sensortransistor fließt, ist kleiner als der Laststrom durch den Lasttransistor idealerweise um das geometrische Verhältnis der aktiven Gebiete der zwei Transistoren, nämlich des Lasttransistors und des Sensortransistors.
  • Das tatsächliche Verhältnis des durch den Lasttransistor fließenden Stromes und des durch den Sensortransistor fließenden Stromes kann von Prozessvariationen und Betriebsbedingungen, wie der Betriebstemperatur, abhängen. Dies ist zurückzuführen auf teilweise gemeinsam genutzte Leitungspfade zwischen Sensor- und Lasttransistor und teilweise getrennte Leitungspfade. Es ist wünschenswert, eine Halbleitervorrichtung vorzusehen, in welcher die Abhängigkeit des tatsächlichen Verhältnisses der Lasttransistor- und Sensortransistorströme von Prozessvariationen und Betriebsbedingungen reduziert ist.
  • Die obige Aufgabe wird erzielt durch die Lehren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel einer Halbleitervorrichtung umfasst diese einen Halbleiterkörper. Der Halbleiterkörper umfasst einen Lasttransistorteil und ein Sensortransistorteil. Ein erster Sourcebereich des Lasttransistorteiles und ein zweiter Sourcebereich des Sensortransistorteiles sind elektrisch voneinander getrennt. Eine gemeinsame Gateelektrode in einem gemeinsamen Gatetrench erstreckt sich in den Halbleiterkörper von einer ersten Oberfläche, wobei ein erster Teil des gemeinsamen Gatetrenches in dem Lasttransistorteil und ein zweiter Teil des gemeinsamen Gatetrenches in dem Sensortransistorteil ist. Eine Feldelektrode in einem Feldelektrodentrench erstreckt sich in den Halbleiterkörper von der ersten Oberfläche. Eine maximale Abmessung des Feldelektrodentrenches parallel zu der ersten Oberfläche ist kleiner als eine Tiefe des Feldelektrodentrenches.
  • Der Fachmann wird zusätzliche Merkmale und Vorteile nach Lesen der folgenden Detailbeschreibung und Betrachten der begleitenden Zeichnungen erkennen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die beigefügten Zeichnungen sind beigeschlossen, um ein weiteres Verständnis von Ausführungsbeispielen der Erfindung vorzusehen, und sie sind in die Offenbarung der Erfindung einbezogen und bilden einen Teil von dieser. Die Zeichnungen veranschaulichen die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zum Erläutern von Prinzipien. Andere Ausführungsbeispiele der Erfindung und zahlreiche der beabsichtigten Vorteile werden sofort gewürdigt, da sie unter Hinweis auf die folgende Detailbeschreibung besser verstanden werden. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu relativ zueinander. Gleiche Bezugszeichen geben entsprechend ähnliche Teile an.
  • 1A ist eine schematische Draufsicht eines Teiles einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 1B ist eine schematische Schnittdarstellung eines Teiles einer Halbleitervorrichtung längs der Schnittebene G-G' von 1A.
  • 2A ist eine schematische Draufsicht eines Teiles einer Halbleitervorrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel.
  • 2B ist eine schematische Schnittdarstellung eines Teiles einer Halbleitervorrichtung längs der Schnittebene A-A' von 2A.
  • 2C ist eine schematische Schnittdarstellung eines Teiles einer Halbleitervorrichtung längs der Schnittebene B-B' von 2A.
  • 3A ist eine schematische Draufsicht eines Teiles einer Halbleitervorrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel.
  • 3B ist eine schematische Schnittdarstellung eines Teiles einer Halbleitervorrichtung längs der Schnittebene C-C' von 3A.
  • 3C ist eine schematische Schnittdarstellung eines Teiles einer Halbleitervorrichtung längs der Schnittebene D-D' von 3A.
  • 4A ist eine schematische Draufsicht eines Teiles einer Halbleitervorrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel.
  • 4B ist eine schematische Schnittdarstellung eines Teiles einer Halbleitervorrichtung längs der Schnittebene E-E' von 4A gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 4C ist eine schematische Schnittdarstellung eines Teiles einer Halbleitervorrichtung längs der Schnittebene F-F' von 4A gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 4D ist eine schematische Schnittdarstellung eines Teiles einer Halbleitervorrichtung längs der Schnittebene E-E' von 4A gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel.
  • 4E ist eine schematische Schnittdarstellung eines Teiles einer Halbleitervorrichtung längs der Schnittebene F-F' von 4A gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel.
  • DETAILBESCHREIBUNG
  • In der folgenden Detailbeschreibung wird Bezug genommen auf die begleitenden Zeichnungen, die einen Teil der Offenbarung bilden und in denen für Veranschaulichungszwecke spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgestaltet werden kann. In diesem Zusammenhang wird eine Richtungsterminologie, wie ”Oberseite”, ”Boden”, ”Vorderseite”, ”Hinterseite”, ”vorne”, ”hinten” usw. in Bezug auf die Orientierung der gerade beschriebenen Figuren verwendet. Da Komponenten von Ausführungsbeispielen der Erfindung in einer Anzahl von verschiedenen Orientierungen positioniert werden können, wird die Richtungsterminologie für Zwecke der Darstellung verwendet und ist in keiner Weise begrenzend. Es ist zu verstehen, dass andere Ausführungsbeispiele verwendet und strukturelle oder logische Änderungen gemacht werden können, ohne von dem durch die Patentansprüche definierten Bereich abzuweichen.
  • Die hier verwendeten Begriffe ”haben”, ”enthalten”, ”umfassen”, ”aufweisen” und ähnliche Begriffe sind offene Begriffe, und diese Begriffe zeigen das Vorhandensein der festgestellten 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.
  • Die Figuren und die Beschreibung veranschaulichen relative Dotierungskonzentrationen durch Angabe von ”–” oder ”+” nächst zu dem Dotierungstyp ”n” oder ”p”. Beispielsweise bedeutet ”n–” eine Dotierungskonzentration, die niedriger ist als die Dotierungskonzentration eines ”n”-Dotierungsbereiches, 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. In den Figuren und der Beschreibung werden zum besseren Verständnis oft die dotierten Teile als ”p”- oder ”n”-dotiert bezeichnet. Wie klar zu verstehen ist, soll diese Bezeichnung keinesfalls begrenzend sein. Der Dotierungstyp kann willkürlich sein, solange die beschriebene Funktionalität erzielt wird. Weiterhin können in allen Ausführungsbeispielen die Dotierungstypen umgekehrt werden.
  • Die in dieser Beschreibung verwendeten Begriffe ”gekoppelt” und/oder ”elektrisch gekoppelt” sollen nicht bedeuten, dass die Elemente direkt zusammen gekoppelt sein müssen – dazwischenliegende Elemente können zwischen den ”gekoppelten” oder ”elektrisch gekoppelten” Elementen vorgesehen sein. Der Begriff ”elektrisch verbunden” soll eine niederohmige elektrische Verbindung zwischen elektrisch zusammen verbundenen Elementen beschreiben.
  • Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf einen ”ersten” und einen ”zweiten” Leitungstyp bzw. Leitfähigkeitstyp von Dotierstoffen, mit denen Halbleiterteile dotiert sind. Der erste Leitfähigkeitstyp kann ein p-Typ sein, und der zweite Leitfähigkeitstyp kann ein n-Typ sein oder umgekehrt. Wie allgemein bekannt ist, können abhängig von dem Dotierungstyp oder der Polarität der Source- und Drainbereiche MOSFETs n-Kanal- oder p-Kanal-MOSFETs sein. Beispielsweise sind in einem n-Kanal-MOSFET der Source- und der Drainbereich mit n-Typ-Dotierstoffen dotiert, und die Stromrichtung ist von dem Drainbereich zu dem Sourcebereich. In einem p-Kanal-MOSFET sind der Source- und der Drainbereich mit p-Typ-Dotierstoffen dotiert, und die Stromrichtung ist von dem Sourcebereich zu dem Drainbereich. Wie klar zu verstehen ist, können innerhalb des Zusammenhangs der vorliegenden Beschreibung die Dotierungstypen umgekehrt werden. Wenn ein spezifischer Strompfad mittels einer Richtungssprache beschrieben wird, ist diese Beschreibung lediglich so zu verstehen, dass sie den Pfad und nicht die Polarität des Stromflusses angibt, d. h., ob der Transistor ein p-Kanal- oder ein n-Kanal-Transistor ist. Die Figuren können polaritätsempfindliche Komponenten umfassen, beispielsweise Dioden. Wie klar zu verstehen ist, ist die spezifische Anordnung dieser polaritätsempfindlichen Komponenten als ein Beispiel gegeben und kann umgekehrt werden, um die beschriebene Funktionalität zu erreichen, abhängig davon, ob der erste Leitfähigkeitstyp einen n-Typ oder einen p-Typ bedeutet.
  • Die Begriffe ”lateral” und ”horizontal”, wie diese in der vorliegenden Beschreibung verwendet sind, sollen eine Orientierung parallel zu einer ersten Oberfläche eine Halbleitersubstrats oder eines Halbleiterkörpers beschreiben. Dies kann beispielsweise die Oberfläche eines Wafers oder einer Die bzw. eines Chips sein.
  • Der Begriff ”vertikal”, wie dieser in der vorliegenden Beschreibung verwendet ist, soll eine Orientierung beschreiben, die senkrecht zu der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats oder des Halbleiterkörpers angeordnet ist.
  • Die Begriffe ”Wafer”, ”Substrat” oder ”Halbleiterkörper”, die in der folgenden Beschreibung verwendet sind, sollen irgendeine auf Halbleiter beruhende Struktur umfassen, die eine Halbleiteroberfläche hat. Wafer und Struktur sind so zu verstehen, dass sie Silizium, Silizium-auf-Isolator (SOI), Silizium-auf-Saphir (SOS), dotierte und undotierte Halbleiter, epitaktische Schichten von Silizium, getragen durch eine Basishalbleiterunterlage, und andere Halbleiterstrukturen umfassen. Der Halbleiter braucht nicht auf Silizium zu beruhen. Der Halbleiter könnte ebenso Silizium-Germanium, Germanium oder Galliumarsenid sein. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen können Siliziumcarbid (SiC) oder Galliumnitrid (GaN) das Halbleitersubstratmaterial bilden.
  • Es ist zu verstehen, dass die Merkmale der verschiedenen hier beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern speziell nicht etwas anderes angegeben ist.
  • 1A ist eine schematische Draufsicht eines Teiles einer Halbleitervorrichtung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Halbleitervorrichtung 10 umfasst einen Halbleiterkörper 100. Der Halbleiterkörper 100 umfasst einen Lasttransistorteil 400 und einen Sensortransistorteil 500. Ein erster Sourcebereich 102 des Lasttransistorteiles 400 und ein zweiter Sourcebereich 104 des Sensortransistorteiles 500 sind elektrisch getrennt voneinander. Eine gemeinsame Gateelektrode 106 in einem gemeinsamen Gatetrench bzw. -graben 108 erstreckt sich in den Halbleiterkörper 100 von einer ersten Oberfläche 100a, wobei ein erster Teil 108a des gemeinsamen Gatetrenches 108 in dem Lasttransistorteil 400 und ein zweiter Teil 108b des gemeinsamen Gatetrenches 108 in dem Sensortransistorteil 500 ist. Der Halbleiterkörper 100 umfasst weiterhin eine Feldelektrode 110 in einem Feldelektrodentrench bzw. -graben 112, der sich in den Halbleiterkörper 100 von der ersten Oberfläche 100a erstreckt, wie dies aus 1B ersehen werden kann. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine maximale Ausdehnung des Feldelektrodentrenches 112 parallel zu der ersten Oberfläche 100a kleiner als eine Tiefe c des Feldelektrodentrenches 112.
  • 2A ist eine schematische Draufsicht eines Teiles der Halbleitervorrichtung 10 gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel. Die 2B und 2C sind schematische Schnittdarstellungen eines Teiles der Halbleitervorrichtung 10, jeweils geführt längs der Schnittebene A-A' und der Schnittebene B-B' von 2A.
  • Wie aus den 2A bis 2C ersehen werden kann, kann die Halbleitervorrichtung 10 eine vertikale Halbleitervorrichtung sein, die Transistorelemente umfasst, beispielsweise Transistorzellen, wie IGBT-(Bipolartransistor mit isoliertem Gate-)Zellen, z. B. RC-IGBT-(rückwärts leitende IGBT-)Zellen, RB-IGBT-(rückwärts sperrende IGBT-)Zellen und IGFET-(Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate-)Zellen einschließlich MOSFET-(Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor-)Zellen.
  • Die Halbleitervorrichtung 10 umfasst den Halbleiterkörper 100. Der Halbleiterkörper 100 umfasst ein Halbleitermaterial, beispielsweise Silizium Si, Siliziumcarbid SiC, Germanium Ge, Silizium-Germanium SiGe, Galliumnitrid GaN oder Galliumarsenid GaAs. Der Halbleiterkörper 100 kann eine Halbleiterschichtstruktur umfassen, die eine oder mehrere Halbleiterschichten hat, beispielsweise eine oder mehrere epitaktische Schichten auf einem Halbleitersubstrat. Außerhalb des dargestellten Teiles kann der Halbleiterkörper 100 unter anderem weitere dotierte und undotierte Abschnitte, Halbleiterschichten, isolierende und leitende Strukturen, Randabschlussgebiete einschließlich Junction- bzw. Übergangabschlussausdehnungs-(JTE-)Strukturen, Strukturen mit Variation der lateralen Dotierung (VLD), Ringstrukturen, Feldplatten als Beispiel umfassen.
  • Der Halbleiterkörper 100 hat eine erste Oberfläche 100a und eine zweite Oberfläche 100b, die entgegengesetzt zu der ersten Oberfläche 100a ist. Ein Abstand zwischen den ersten und zweiten Oberflächen 100a, 100b ist gewählt, um eine spezifische Spannungssperrfähigkeit zu erzielen, und kann wenigstens 30 μm, beispielsweise wenigstens 100 μm sein. Hier wird lediglich der obere Teil dieses Abstandes zum Spannungssperren verwendet, der Rest ist für mechanische Stabilitätsgründe. Andere Ausführungsbeispiele können Halbleiterkörper 100 mit Dicken von einigen 100 μm vorsehen. Der Halbleiterkörper 100 kann eine rechteckförmige Gestalt mit einer Randlänge in dem Bereich von einigen Millimetern als Beispiel haben. Die Normale zu den ersten und zweiten Oberflächen 100a, 100b definiert eine vertikale Richtung, und Richtungen orthogonal zu der Normalrichtung sind laterale Richtungen.
  • Wie weiter aus den 2A und 2C ersehen werden kann, ist eine Vielzahl von Gatetrenches 108 in dem Halbleiterkörper 100 angeordnet, welche sich in einer ersten Richtung parallel zu der ersten Oberfläche 100a erstrecken und die in einer streifenförmigen Struktur in einer Draufsicht der ersten Oberfläche 100a angeordnet sind. Weiterhin ist eine Vielzahl von Feldelektrodentrenches bzw. -gräben in dem Halbleiterkörper 100 gebildet. Die Gatetrenches 108 und die Feldelektrodentrenches 112 erstrecken sich in einer Richtung z von der ersten Oberfläche 100a des Halbleiterkörpers 100 zu der zweiten Oberfläche 100b des Halbleiterkörpers 100.
  • Die Feldelektrodentrenches 112 haben eine nadelförmige, räumlich geschlossene Gestalt und sind lokal zwischen den Gatetrenches 108 angeordnet. In Draufsicht der ersten Oberfläche 100a haben die Feldelektrodentrenches 112 eine rechteckförmige Form, wobei die Mitten in einer regelmäßigen Anordnung bei Gitterpunkten eines regelmäßigen Gitters gebildet sind. Die Feldelektrode 110 und/oder der Feldelektrodentrench 112 kann auch eine kreisförmige Gestalt, eine Gestalt eines Polygons oder eine Ringgestalt in einer Draufsicht der ersten Oberfläche 100a haben. Die Feldelektrode 110 und/oder der Feldelektrodentrench 112 können auch eine ringförmige, sternähnliche, hexagonale, rhombische oder irgendeine andere geeignete polygonale Gestalt in einer Schnittebene parallel zur ersten Oberfläche 100a des Halbleiterkörpers 100 haben.
  • Der Feldelektrodentrench 112 hat eine Abmessung bzw. Dimension a in der ersten Richtung x parallel zu der Hauptoberfläche 100a und eine Abmessung bzw. Dimension b in einer zweiten Richtung y parallel zu der Hauptoberfläche 100a, wobei die zweite Richtung y senkrecht zu der ersten Richtung x ist. Eine maximale Abmessung des Feldelektrodentrenches 112 parallel zu der ersten Oberfläche 100a in dem in 2A gezeigten Ausführungsbeispiel kann eine diagonale Abmessung zwischen zwei entgegengesetzten Ecken des rechteckförmigen Feldelektrodentrenches 112 in einer Draufsicht der ersten Oberfläche 100a sein, wobei die diagonale Abmessung √2·a ist, falls a gleich zu b ist. Im Fall eines kreisförmigen Feldelektrodentrenches 112 kann die maximale Abmessung des Feldelektrodentrenches 112 parallel zu der ersten Oberfläche 100a der Durchmesser des kreisförmigen Feldelektrodentrenches 112 parallel zu der ersten Oberfläche 100a sein.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die maximale Abmessung des Feldelektrodentrenches 112 parallel zu der ersten Oberfläche 100a kleiner sein als eine Tiefe c des Feldelektrodentrenches 112. Die Tiefe c des Feldelektrodentrenches 112 ist die Abmessung des Feldelektrodentrenches 112 in einer vertikalen Richtung, d. h. in einer dritten Richtung z senkrecht zu der ersten Richtung x und der zweiten Richtung y und senkrecht zu der ersten Oberfläche 100a. Der Feldelektrodentrench 112 kann ein Verhältnis einer maximalen Abmessung parallel zu der ersten Oberfläche 100a zu einer Tiefe c haben, die in einem Bereich von 0,05 bis 1 liegt. Zusätzlich kann die Tiefe der Gatetrenches 108 kleiner sein als die Tiefe der Feldelektrodentrenches 112. Die Feldelektrodentrenches 112 können eine maximale Abmessung parallel zu der ersten Oberfläche 100a von 0,1 μm bis 7 μm haben und können eine Tiefe von 0,5 μm bis 30 μm abhängig von der Spannungsklasse aufweisen.
  • In den Gatetrenches 108 ist die Gateelektrode 106 gebildet, die sich auch in einer streifenförmigen Weise parallel zu der ersten Oberfläche 100a erstreckt. Die Gateelektrode 106 ist von dem Halbleiterkörper 100 durch ein Gatedielektrikum 114 isoliert. Ein Bodybereich 116 grenzt an eine Oberfläche des Gatedielektrikums 114 an, das sich parallel zu der ersten Oberfläche 100a zwischen den streifenförmigen Gatetrenches 108 erstreckt. In der Richtung zu der Hauptoberfläche 100a ist der erste Sourcebereich 102 in dem Lasttransistorteil 400 oder der zweite Sourcebereich 104 in dem Sensortransistorteil 500 benachbart zu dem Bodybereich 116 gebildet, der sich auch parallel zu der Hauptoberfläche 100a zwischen den streifenförmigen Gatetrenches 108 erstreckt. Der Bodybereich 116 ist von einem ersten Leitfähigkeitstyp, beispielsweise einem p-Typ, während die ersten und zweiten Sourcebereiche 102, 104 von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, entgegengesetzt zu dem ersten Leitfähigkeitstyp, beispielsweise einem n-Typ sind.
  • Der Bodybereich 116 grenzt an einen Driftbereich 118 an, der einen Gate-gesteuerten Strom zwischen den ersten und zweiten Sourcebereichen 102, 104 und einer gemeinsamen Drainzone 120 an der zweiten Oberfläche 100b des Halbleiterkörpers 100 leitet. Die in den 2A bis 2C gezeigte Halbleitervorrichtung 10 ist eine vertikale Halbleitervorrichtung, die einen gemeinsamen Drainbereich 120 an der zweiten Oberfläche 100b entgegengesetzt zu der ersten Oberfläche 100a aufweist. Die Gatetrenches 108 erstrecken sich von der ersten Oberfläche 100a durch die Bodybereiche 116 in die Driftzone 118. Die Driftzone 118 und die Drainzone 120 sind von dem gleichen Leitfähigkeitstyp wie die ersten und zweiten Sourcezonen 102, 104, beispielsweise von dem ersten Leitfähigkeitstyp. Auf der zweiten Oberfläche 100b kann eine Drainelektrode 122 vorgesehen sein, um elektrisch den gemeinsamen Drainbereich 120 zu kontaktieren.
  • In dem Feldelektrodentrench 112 ist die Feldelektrode 110 gebildet. Die Feldelektrode 110 ist von der benachbarten Driftzone 118 mittels des Felddielektrikums 124 isoliert. Das Felddielektrikum 124 kann angeordnet sein, um ganz die Feldelektrode 110 von dem benachbarten Halbleiterkörper 100 zu isolieren, wie dies beispielsweise in den 2B und 2C gezeigt ist. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das Felddielektrikum 124 lediglich in einem unteren Teil des Feldelektrodentrenches 112 angeordnet sein, und der obere Teil der Feldelektrode 110 ist in Kontakt mit dem benachbarten ersten oder zweiten Sourcebereich 102, 104 der Halbleitervorrichtung 10. Gemäß einem Ausführungsbeispiel fehlt irgendeine Feldelektrode, wie die Feldelektrode 110, in den Gatetrenches 108, und irgendeine Gateelektrode, wie die Gateelektrode 106 fehlt in den Feldelektrodentrenches 112 bzw. ist dort abwesend. Mit anderen Worten, gemäß diesem Ausführungsbeispiel gibt es keine zusätzliche Gatestruktur, die in einem oberen Teil der Feldelektrodentrenches 112 vorgesehen ist, und weiterhin gibt es keine Feldelektrodenstruktur, beispielsweise eine polykristalline Siliziumstruktur, die unter der Gateelektrode 106 innerhalb der Gatetrenches 108 vorgesehen und mit Source verbunden ist. Die Breite der Gatetrenches 108, gemessen senkrecht zu der ersten Richtung x, kann kleiner sein als eine Breite der Feldelektrodentrenches 112, gemessen senkrecht zu der ersten Richtung x. Die Vielzahl von Feldelektrodentrenches 112 einschließlich des Feldelektrodentrenches kann längs der ersten Richtung x zwischen zwei benachbarten Gatetrenches 108 angeordnet sein. Die Vielzahl der Feldelektrodentrenches 112 kann jeweils die gleiche Struktur wie der Feldelektrodentrench 112 haben, wie dieser oben anhand von 2A und 2B beschrieben ist.
  • Aufgrund der spezifischen Gestalt der Feldelektrodentrenches 112 kann ein größerer Teil der Driftzone 118 der Halbleitervorrichtung 10 je Feldelektrodentrenchgebiet verglichen mit streifenförmigen Plattentrenches ladungskompensiert sein. Dies erlaubt eine Steigerung von Driftzonenabmessungen und somit eine Reduktion des Einschaltwiderstandes. Das heißt, wie in 2A gezeigt ist, kann jede der Feldelektroden 110 eine Ladungskompensation bezüglich des Halbleitermaterials verursachen, das benachbart in Bezug auf die erste Richtung x und die zweite Richtung y vorgesehen ist.
  • Andererseits kann jede der Feldelektroden 110 direkt in Kontakt mit einem externen Anschluss sein, beispielsweise einem Sourceanschluss, so dass ein externes Potential wirksam an die Feldelektrode 110 gelegt werden kann.
  • Aufgrund der Ausgestaltung bzw. des Designs der Feldelektrodentrenches 112 kann die Feldelektrode 110 jeder einzelnen Feldelektrode elektrisch direkt mit einer Sourceplatte gekoppelt sein. Dies resultiert in einer sehr niedrig resistiven, d. h. niederohmigen Verbindung zwischen allen Feldelektroden und der Sourceplatte. Als eine Folge kann die Vorrichtung in einer sehr homogenen Weise geschaltet werden, da ein lokal auftretender dynamischer Avalanche-Effekt verringert oder sogar vermieden werden kann. Demgemäß kann ein negativer Einfluss auf flüchtige Schaltvorgänge der Vorrichtung reduziert oder vermieden werden. Als ein Ergebnis können geringere Schaltverluste und reduzierte Verluste bezogen auf dynamische Avalanche-Effekte erreicht werden. Damit kann eine höhere Schaltfrequenz realisiert werden. Gleichzeitig kann das Drain-Source-Spannungsüberschwingen durch den spezifischen Widerstand des Feldelektrodenmaterials gesteuert werden.
  • Die Halbleitervorrichtung 10 umfasst einen Stromsensor, der in dem Sensortransistorteil 500 ausgeführt ist. Der Sensortransistorteil 500 hat die gleiche Zellstruktur wie der Lasttransistorteil 400. Somit ist der Sensortransistorteil 500 in den Lasttransistorteil 400 ohne Unterbrechungen oder Störungen der Transistoreinheitsanordnung integriert. Weiterhin teilen die Gatetrenches 108 und die Feldelektrodentrenches 112 in dem Lasttransistorteil 400 und dem Sensortransistorteil 500 die gleichen Trench- und Mesaabmessungen bzw. -dimensionen. Das aktive Gebiet des Sensortransistorteiles 500 hat ein definiertes Verhältnis zu dem aktiven Gebiet des Lasttransistorteiles 400, das in einem Bereich zwischen beispielsweise 1000 bis 50000 sein kann. Die Transistorzellen des Sensortransistorteiles 500 und des Lasttransistorteiles 400 haben den Drainbereich 120 gemeinsam. Zusätzlich ist die Gateelektrode 106 für die Transistorzellen in dem Lasttransistorteil 400 und dem Sensortransistorteil 500 gemeinsam vorgesehen, um das gleiche Gatepotential in den jeweiligen Teilen 400, 500 anzulegen. Die Gatetrenches 108 umfassen den gemeinsamen Gatetrench 108, wobei ein erster Teil 108a des gemeinsamen Gatetrenches 108 in dem Lasttransistorteil 400 ist und der zweite Teil 108b des gemeinsamen Gatetrenches 108 in dem Sensortransistorteil 500 ist. Wie in 2A gezeigt ist, sind der erste Teil 108a und der zweite Teil 108b des gemeinsamen Gatetrenches 108 nacheinander längs der ersten Richtung x angeordnet. Die Trennung des ersten Teiles 108a und des zweiten Teiles 108b des gemeinsamen Gatetrenches 108 kann jedoch auch längs der zweiten Richtung y vorgesehen sein.
  • Der erste Sourcebereich 102 des Lasttransistorteiles 400 und der zweite Sourcebereich 104 des Sensortransistorteiles 500 sind elektrisch voneinander getrennt, um einen getrennten Strompfad des Lasttransistorteiles 400 und des Sensortransistorteiles 500 vorzusehen. Der proportional reduzierte Source-Drain-Stromfluss von dem zweiten Sourcebereich 104 des Sensortransistorteiles 500 kann dann gemessen werden, indem eine externe Schaltung verwendet wird.
  • Wie aus den 2B und 2C ersehen werden kann, ist eine Isolationsschicht 200 auf der ersten Oberfläche 100a des Halbleiterkörpers 100 gebildet. Eine strukturierte bzw. gemusterte Verdrahtungsschicht 300 ist auf der ersten Oberfläche 100a gebildet. Wie in 2B und 2C gezeigt ist, ist die strukturierte bzw. gemusterte Verdrahtungsschicht 300 auf der Isolationsschicht 200 gebildet. Jedoch kann die strukturierte Verdrahtungsschicht 300 auch direkt auf der ersten Oberfläche 100a gebildet sein, wobei die Gateelektrode 106 in den Gatetrenches 108 von der strukturierten Verdrahtungsschicht 300 durch ein Dielektrikum isoliert sein kann, das die Gateelektrode 106 bedeckt.
  • Die strukturierte Verdrahtungsschicht 300 wirkt als ein Sourcekissen bzw. -pad zum getrennten Kontaktieren des ersten Sourcebereiches 102 des Lasttransistorteiles 400 und des zweiten Sourcebereiches 104 des Sensortransistorteiles 500. Daher umfasst die strukturierte Verdrahtungsschicht 300 einen Lasttransistorverbindungsteil 310, der elektrisch mit dem ersten Sourcebereich 102 in dem Lasttransistorteil 400 verbunden ist, und einen Sensortransistorverbindungsteil 320, der elektrisch mit dem zweiten Sourcebereich 104 in dem Sensortransistorteil 500 verbunden ist. Wie aus den 2B und 2C ersehen werden kann, umfasst die strukturierte Verdrahtungsschicht 300 eine gestapelte Metallschichtstruktur, die eine erste Metallschicht 330 auf der Isolationsschicht 200 auf der ersten Oberfläche 100a und eine zweite Metallschicht 340 auf der ersten Metallschicht 330 hat. Der Lasttransistorverbindungsteil 310 der strukturierten Verdrahtungsschicht 300 ist verbunden mit dem ersten Sourcebereich 102, dem Bodybereich 116 und den Feldelektroden 110 durch eine elektrische Kontaktstruktur 350. Die elektrische Kontaktstruktur erstreckt sich durch die Isolationsschicht 200 zwischen der ersten Oberfläche 100a und der strukturierten Verdrahtungsschicht 300. Die elektrische Kontaktstruktur 350 erstreckt sich weiterhin in den Halbleiterkörper 100 durch den ersten Sourcebereich 102, um den ersten Sourcebereich 102 und den Bodybereich 116 beide durch eine Trenchkontaktstruktur zu kontaktieren. Die elektrische Kontaktstruktur 350 kann aus dem gleichen Material wie die erste Metallschicht 330 sein.
  • Der Sensortransistorverbindungsteil 320 der strukturierten Verdrahtungsschicht 300 ist verbunden mit dem zweiten Sourcebereich 104, dem Bodybereich 116 und dem Feldelektroden 110 mittels der elektrischen Kontaktstruktur 350 durch die Isolationsschicht 200. Die elektrische Kontaktstruktur 350 erstreckt sich weiterhin in den Halbleiterkörper 100 durch den zweiten Sourcebereich 104, um den zweiten Sourcebereich 104 und den Bodybereich 116, also beide Bereiche, durch eine Trenchkontaktstruktur zu kontaktieren.
  • Wie in 2A gezeigt ist, umfasst die strukturierte Verdrahtungsschicht 300 weiterhin einen Sensortransistorzwischenverbindungsteil 360 in dem Lasttransistorteil 400. Der Sensortransistorzwischenverbindungsteil 360 ist elektrisch verbunden mit dem Sensortransistorverbindungsteil 320 und elektrisch getrennt von dem Lasttransistorverbindungsteil 310 und dem ersten Sourcebereich 102. Der Sensortransistorzwischenverbindungsteil 360 kann integral mit dem Sensortransistorverbindungsteil 320 gebildet sein und/oder kann aus dem gleichen Material wie der Sensortransistorverbindungsteil 320 der strukturierten Verdrahtungsschicht 300 sein. Der Sensortransistorzwischenverbindungsteil 360 ist vorgesehen, um elektrisch den Sensortransistorteil 500 der Halbleitervorrichtung 10 mit der externen Schaltung zum Messen des durch den Sensortransistorteil 500 fließenden Stromes zu verbinden. Der Sensortransistorzwischenverbindungsteil 360 wirkt als eine Versorgungsleitung für den Sensortransistorteil 500, wobei kein vertikaler Strom in einem Gebiet des Lasttransistorteils 400, das den Sensortransistorzwischenverbindungsteil 360 überlappt, fließt. Mit anderen Worten, der Teil des Lasttransistorteiles 400, der unterhalb der Stromversorgungsleitung für den Sensortransistorteil 500 angeordnet ist (d. h. der Sensortransistorzwischenverbindungsteil 360), muss von dem Sensortransistorzwischenverbindungsteil 360 inaktiviert oder isoliert werden, um einen zusätzlichen vertikalen Strom von dem Sensortransistorzwischenverbindungsteil 360 in den Halbleiterkörper 100 neben dem vertikalen Strom in dem Sensortransistorteil 500 zu verhindern. Daher kann der erste Sourcebereich 102 in dem Gebiet des Lasttransistorteils 400, das den Sensortransistorzwischenverbindungsteil 360 überlappt, abwesend sein, wie dies aus den 2A und 2B zu ersehen ist. Der Sensortransistorzwischenverbindungsteil 360 ist vorgesehen, um eine Messung des vertikalen Stromes lediglich in einem zentralen Teil des Lasttransistorteiles 400 ohne eine Strommessung in einem an einen Randabschlussteil 600 der Halbleitervorrichtung 10 angrenzenden Teil zu gewährleisten. Wie aus 2A ersehen werden kann, ist eine Randabschlussstruktur vorgesehen, die eine Vielzahl von Feldelektroden 110 umfasst, die in einem Gitter angeordnet sind, das durch einen geschlossenen Feldplattentrenchring umgeben sein kann. Auch können andere Randabschlussstrukturen gestaltet werden, beispielsweise abhängig von Spannungssperrerfordernissen. Beispiele für andere Randabschlussstrukturen umfassen planare Randabschlussstrukturen und Mesarandabschlussstrukturen, wie floatende bzw. potentialfreie Ringstrukturen, Junction- bzw. Übergangabschlussausdehnungs-(JTE-)Strukturen, Strukturen mit einer Variation einer lateralen Dotierung (VLD), mehrfache bzw. multiple Junction- bzw. Übergangabschlussausdehnungs-(MJTE-)Strukturen und Abschrägungsrandabschlüsse, wie eine positive Abschrägungsrandabschlussstruktur oder eine negative Abschrägungsrandabschlussstruktur als Beispiel.
  • In einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Sensortransistorverbindungsteil 320 auch in einem Teil vorgesehen sein, der an den Randabschlussteil 600 der Halbleitervorrichtung 10 angrenzt, wobei der zweite Sourcebereich 104 einen vertikalen Strom durch die Halbleitervorrichtung 10 in einem Gebiet des Sensortransistorverbindungsteiles 10 vorsieht, das den Sensortransistorteil 500 überlappt.
  • Die erste Metallschicht 330 kann eine, zwei, drei oder mehr Unterschichten umfassen, wobei jede Unterschicht als Hauptbestandteil wenigstens einen Stoff aus Nickel Ni, Titan Ti, Silber Ag, Gold Au, Wolfram W, Platin Pt und Palladium Pd enthält. Beispielsweise kann eine Unterschicht ein Metallnitrid oder eine Metalllegierung enthalten, die Ni, Ti, Ag, Au, W, Pt und/oder Pd enthält. Die zweite Metallschicht 340 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.
  • Die erste Isolationsschicht 200 kann irgendein Dielektrikum oder eine Kombination von Dielektrika umfassen, die gestaltet sind, um den Halbleiterkörper 100 von der strukturierten Verdrahtungsstruktur 300 zu isolieren. Die Isolationsschicht 200 kann irgendeinen Stoff oder irgendeine Kombination aus einem Oxid, einem Nitrid, einem Oxynitrid, einem Niedrig-k-Material, einem Imid, einem isolierenden Harz oder Glas, wie einem Tetraethylorthosilikat-(TEOS/undotiertem Silikatglas (USG)) oder einem Phosphorsilikatglas (PSG) oder einem Borphosphorsilikatglas (BPSG) als Beispiel umfassen.
  • Eine Dicke der ersten Metallschicht 330 kann in einem Bereich von 50 nm bis 500 nm sein, während eine Dicke der zweiten Metallschicht 340 in einem Bereich von 1 μm bis 10 μm sein kann. Die zweite Metallschicht 340 ist als eine Power- bzw. Leistungsmetallschicht vorgesehen, wobei die erste Metallschicht 330 gestaltet sein kann, um mit hoher Präzision strukturiert zu werden. Insbesondere kann die erste Metallschicht 330 mit einer Auflösung zwischen 100 nm bis 500 nm oder zwischen 150 nm und 250 nm strukturiert werden. Die Teilung einer Transistorzelle der Halbleitervorrichtung 10 kann in einem Bereich von 1 μm bis 10 μm sein. Wie aus 2A ersehen werden kann, fehlt die zweite Metallschicht 340 in einem Grenzbereich zwischen dem Lasttransistorteil 400 und dem Sensortransistorteil 500. Hier ist lediglich die erste Metallschicht 330 in dem Grenzteil vorhanden und nicht durch die zweite Metallschicht 340 bedeckt. Die zweite Metallschicht 340 kann die erste Metallschicht 330 in dem Sensortransistorteil 500 und innerhalb des Sensortransistorzwischenverbindungsteils 360 bedecken, um die Leitfähigkeit der Versorgungsleitung (d. h. des Sensortransistorzwischenverbindungsteiles 360) und des Sensorteiles (d. h. des Sensortransistorteiles 500) zu erhöhen, wobei in einem Bereich benachbart zu der Grenzlinie zwischen dem Lasttransistorteil 400 und dem Sensortransistorteil die dünne erste Metallschicht 330 nicht durch die dicke zweite Power- bzw. Leistungsmetallschicht 340 bedeckt ist. In einem Ausführungsbeispiel kann die zweite Metallschicht 340 in dem Sensortransistorteil 500 fehlen bzw. abwesend sein. Somit kann durch Vorsehen der gestapelten Metallschichtstruktur der ersten Metallschicht 330 und der zweiten Metallschicht 340, die in dem Grenzbereich abwesend ist, d. h. einem Bereich, der benachbart zu der Grenzlinie zwischen dem Lasttransistorteil 400 und dem Sensortransistorteil 500 ist, oder die in dem Sensortransistorteil 500 abwesend ist, eine Powermetallisierung in dem Lasttransistorteil 400 vorgesehen werden, die einen ausreichenden Stromfluss durch die zweite Metallschicht 340 vorsieht, wobei gleichzeitig ein Strukturieren mit hoher Präzision in Gebieten erzielt wird, in denen die zweite Metallschicht 340 abwesend ist bzw. fehlt. Als eine Folge können durch Vorsehen der gestapelten Metallschichtstruktur 330, 340 die Designregeln zum Strukturieren einer Verdrahtung umgangen werden.
  • Wie aus 2A bis 2C ersehen werden kann, sind der erste Sourcebereich 102 des Lasttransistorteiles 400 und der zweite Sourcebereich 104 des Sensortransistorteiles 500 elektrisch voneinander getrennt. Wie in 2A gezeigt ist, ist ein Trennungsteil 126 zwischen wenigstens zwei benachbarten Gatetrenches 108 vorgesehen, um elektrisch die ersten und zweiten Sourcebereiche 102, 104 zu trennen, wobei Dotierstoffe der ersten und zweiten Sourcebereiche 102, 104 in dem Trennungsteil 126 fehlen.
  • 3A ist eine schematische Draufsicht eines Teiles einer Halbleitervorrichtung 10 gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel. Hier sind die 3B und 3C schematische Schnittdarstellungen eines Teiles einer Halbleitervorrichtung 10, jeweils geführt längs der Schnittebene C-C' oder D-D' von 3A.
  • In den 2A bis 2C und 3A bis 3C sind ähnliche Bereiche und Strukturen durch die gleichen Bezugszeichen angegeben, so dass Bezug genommen wird auf die vorangehende Beschreibung der 2A bis 2C hinsichtlich entsprechender weiterer Information bezüglich der Struktur und Funktion der Bereiche oder der Strukturen in den 3A bis 3C.
  • Wie aus den 3A und 3C ersehen werden kann, ist der Trennungsteil 126 ein Gatetrench, der sich zwischen wenigstens zwei benachbarten Gatetrenches 108 erstreckt, um elektrisch die ersten und zweiten Sourcebereiche 102, 104 zu trennen. Somit sind gemäß dem Ausführungsbeispiel der 3A bis 3C die ersten und zweiten Sourcebereiche 102, 104 elektrisch voneinander mittels einer Trennungstrenchstruktur getrennt, die die Gatetrenches 108 kreuzt, die parallel zu der ersten Oberfläche 100a in der ersten Richtung x angeordnet sind. In einem Ausführungsbeispiel sind die Trenches zum Trennen der ersten und zweiten Sourcebereiche 102, 104 in der zweiten Richtung y ausgedehnt, die senkrecht zu der ersten Richtung x ist.
  • 4A ist eine schematische Draufsicht eines Teiles einer Halbleitervorrichtung 10 gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel. Hier sind die 4B und 4C auf ein Ausführungsbeispiel der Halbleitervorrichtung von 4A gerichtet, und die 4C und 4E sind auf ein anderes Ausführungsbeispiel der Halbleitervorrichtung 10 von 4A gerichtet.
  • Wie aus 4A ersehen werden kann, sind die Gatetrenches 108, die jeweils die gleiche Struktur wie der gemeinsame Gatetrench 108, wie oben anhand von 2A und 2B beschrieben, umfassen und haben, in einer gitterförmigen Struktur in einer Draufsicht der ersten Oberfläche 100a angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Vielzahl von Feldelektrodentrenches 112, die jeweils die gleiche Struktur wie der Feldelektrodentrench 112, wie oben anhand von 2A und 2B beschrieben, umfassen und haben, an zentralen Gitterpunkten der gitterförmigen Struktur der Gatetrenches 108 angeordnet. Die gitterförmige Trenchgatestruktur sieht eine Vielzahl von Sourcebereichen vor, die elektrisch voneinander getrennt und in einem Gitter angeordnet sind, welche jeweils durch die umgebenden Gatetrenches 108 definiert sind. Somit ist ein zusätzlicher Trennungsteil 126 zum Trennen der ersten und zweiten Sourcebereiche 102, 104 gemäß dem Ausführungsbeispiel von 4A nicht erforderlich.
  • Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Halbleitervorrichtung von 4A erstreckt sich, wie in 4B und 4C gezeigt, der Sensortransistorteil 500 zu dem Randabschlussteil 600 der Halbleitervorrichtung 10. Ein Sensortransistorzwischenverbindungsteil 360, der einen inaktivierten Teil des Lasttransistorteiles 400 überlappt, ist in dem Ausführungsbeispiel der 4B und 4C nicht vorgesehen.
  • Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der 4D und 4E der Halbleitervorrichtung 10 ist der Sensortransistorzwischenverbindungsteil 360 vorgesehen, wobei der erste Sourcebereich 102 in einem Gebiet des Lasttransistorteiles 400, das den Sensortransistorzwischenverbindungsteil 360 überlappt, fehlt bzw. abwesend ist.
  • Eine Integration der Stromsensorstruktur in eine Nadeltrenchgeometrie hat die Wirkung, dass kein Sensorrand benötigt wird, was in einem reduzierten Gebietsverlust resultiert. Eine Nadeltrenchgeometrie kann als eine Struktur definiert werden, in welcher eine Feldelektrode 110 in einem Feldelektrodentrench 112 vorgesehen ist, der sich in den Halbleiterkörper 100 von der ersten Oberfläche 100a erstreckt, wobei eine maximale Abmessung des Feldelektrodentrenches 112 parallel zu der ersten Oberfläche 100a kleiner ist als eine Tiefe des Feldelektrodentrenches 112. Die sich ergebende Struktur dieser Geometrie kann eine Vielzahl von nadelförmigen Feldelektroden 110 innerhalb jeweiliger nadelförmiger Feldelektrodentrenches 112 sein, die sich in den Halbleiterkörper 100 erstrecken. Zusätzlich braucht ein Prozessfluss zum Herstellen der Halbleitervorrichtung 10 nicht verändert werden, um die Stromsensorstruktur des Sensortransistorteiles 500 in die Halbleitervorrichtung 10 zu integrieren. Weiterhin wird eine geringe Layout-Anstrengung erreicht, da eine Sourcelithographieänderung dank der Isolation von einzelnen Zellen in einem Gatetrenchgitter überflüssig ist. Weiterhin kann ein Beitrag eines Stromflusses der Eingangsleitung zur Zellfeldmitte minimiert werden, indem lokal eine Sourceimplantation eliminiert wird.
  • Zusätzlich kann die erste Metallschicht 330 in dem Sensortransistorzwischenverbindungsteil 360 oder in dem Sensortransistorverbindungsteil 320 mit der zweiten Metallschicht 340 bedeckt werden, um den Leitungswiderstand des Sensortransistorzwischenverbindungsteiles 360 zu reduzieren.
  • Gemäß den Ausführungsbeispielen der Halbleitervorrichtung 10 ist das Sensorzellfeld perfekt in das Leistungs-MOSFET-Zellfeld der Halbleitervorrichtung 10 eingebettet. Dies resultiert in keinen Abweichungen für die Zellfeldteilung. Weiterhin kann eine reduzierte Abweichung einer Stromflussproportionalität zwischen dem Sensor- und Leistungs-MOSFET erreicht werden. Darüber hinaus wird eine reduzierte Differenz zwischen einem gemessenen und geometrischen Verhältnis des durch den Lasttransistor fließenden Stromes und des durch den Sensortransistor fließenden Stromes erzielt. Veränderungen von Prozessen beeinflussen den Sensortransistorteil 500 und den Lasttransistorteil 400 identisch, so dass relative Veränderungen zwischen dem Lasttransistorteil 400 und dem Sensortransistorteil 500 kompensiert werden. Als ein Ergebnis wird ein signifikantes Verengen einer Verteilung des Verhältnisses des durch den Lasttransistor fließenden Stromes und des durch den Sensortransistor fließenden Stromes erzielt.
  • Durch die Verwendung von elektrisch getrennten Nadelzellen zur Verbindung von verschiedenen Sourcepads werden Randeffekte unterdrückt, was in homogenen Stromverteilungen resultiert. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Nadeltrenchgeometrie mit Linien- bzw. Zeilenabstandsgatetrenches 108 ausgestaltet. Eine Option besteht darin, Source eines Sensors und Zellfeldes durch Unterbrechung in der Sourcemaske zu zerteilen. Eine zweite Option ist es, ein Gatetrenchrechteck zu verwenden, um Body und Source eines Sensors und Zellfeldes zu isolieren.
  • Obwohl hier spezifische Ausführungsbeispiele veranschaulicht und beschrieben sind, ist es für den Fachmann selbstverständlich, dass eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Gestaltungen für die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsbeispiele herangezogen werden kann, ohne von dem Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Diese Anmeldung soll daher jegliche Anpassungen oder Veränderungen der hier diskutierten spezifischen Ausführungsbeispiele abdecken. Daher ist beabsichtigt, dass diese Erfindung lediglich durch die Patentansprüche und deren Äquivalente begrenzt ist.

Claims (20)

  1. Halbleitervorrichtung, umfassend: einen Halbleiterkörper, der einen Lasttransistorteil und einen Sensortransistorteil aufweist, einen ersten Sourcebereich des Lasttransistorteiles und einen zweiten Sourcebereich des Sensortransistorteiles, wobei die ersten und zweiten Sourcebereiche elektrisch voneinander getrennt sind, eine gemeinsame Gateelektrode in einem gemeinsamen Gatetrench, der sich in den Halbleiterkörper von einer ersten Oberfläche erstreckt, wobei ein erster Teil des gemeinsamen Gatetrenches in dem Lasttransistorteil ist und ein zweiter Teil des gemeinsamen Gatetrenches in dem Sensortransistorteil ist, und eine Feldelektrode in einem Feldelektrodentrench, der sich in den Halbleiterkörper von der ersten Oberfläche erstreckt, wobei eine maximale Abmessung des Feldelektrodentrenches parallel zu der ersten Oberfläche kleiner ist als eine Tiefe des Feldelektrodentrenches.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Halbleitervorrichtung eine vertikale Halbleitervorrichtung ist, die einen gemeinsamen Drainbereich an einer zweiten Oberfläche entgegengesetzt zu der ersten Oberfläche aufweist.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Tiefe des gemeinsamen Gatetrenches kleiner ist als die Tiefe des Feldelektrodentrenches.
  4. Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der der Feldelektrodentrench ein Verhältnis einer maximalen Abmessung parallel zu der ersten Oberfläche zu einer Tiefe hat, das in einem Bereich von 0,05 bis 1 liegt.
  5. Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der der Feldelektrodentrench eine kreisförmige Gestalt, eine Gestalt eines Polygones oder eine Ringgestalt in einer Draufsicht der ersten Oberfläche hat.
  6. Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend eine Vielzahl von Gatetrenches, die den gemeinsamen Gatetrench umfassen, wobei die Gatetrenches in einer ersten Richtung parallel zu der ersten Oberfläche ausgedehnt und in einer streifenförmigen Struktur in einer Draufsicht der ersten Oberfläche angeordnet sind.
  7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, umfassend eine Vielzahl von Feldelektrodentrenches, die den Feldelektrodentrench aufweisen, der längs der ersten Richtung zwischen zwei benachbarten Gatetrenches angeordnet ist.
  8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, weiterhin umfassend einen Trennungsteil zwischen wenigstens zwei benachbarten Gatetrenches, um die ersten und zweiten Sourcebereiche elektrisch zu trennen, wobei Dotierstoffe der ersten und zweiten Sourcebereiche in dem Trennungsteil fehlen.
  9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, weiterhin umfassend einen Gatetrench, der zwischen wenigstens zwei benachbarten Gatetrenches ausgedehnt ist, um elektrisch die ersten und zweiten Sourcebereiche zu trennen.
  10. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend eine Vielzahl von Gatetrenches, die den gemeinsamen Gatetrench aufweisen, wobei die Gatetrenches in einer gitterförmigen Struktur in einer Draufsicht der ersten Oberfläche angeordnet sind.
  11. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, umfassend eine Vielzahl von Feldelektrodentrenches, die den Feldelektrodentrench aufweisen, wobei die Feldelektrodentrenches an zentralen Gitterpunkten der gitterförmigen Struktur der Gatetrenches angeordnet sind.
  12. Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiterhin umfassend eine strukturierte Verdrahtungsschicht auf der ersten Oberfläche des Halbleiterkörpers, wobei die strukturierte Verdrahtungsschicht einen Lasttransistorverbindungsteil, der elektrisch mit dem ersten Sourcebereich verbunden ist, und einen Sensortransistorverbindungsteil, der elektrisch mit dem zweiten Sourcebereich verbunden ist, aufweist.
  13. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 12, bei der die strukturierte Verdrahtungsschicht weiterhin elektrisch mit der Feldelektrode verbunden ist.
  14. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, bei der die strukturierte Verdrahtungsschicht eine gestapelte Metallschichtstruktur umfasst, die eine erste Metallschicht auf der ersten Oberfläche und eine zweite Metallschicht auf der ersten Metallschicht aufweist, wobei die zweite Metallschicht in einem Grenzbereich zwischen dem Lasttransistorteil und dem Sensortransistorteil fehlt.
  15. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14, bei der die erste Metallschicht wenigstens einen Stoff aus einer Gruppe umfasst, die aus Ni, Ti, Ag, Au, W, Pt und Pd besteht, und bei der die zweite Metallschicht wenigstens einen Stoff aus einer Gruppe von Elementen aufweist, die aus Al, Cu, AlSi, AlCu und AlSiCu bestehen.
  16. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, bei der eine Dicke der ersten Metallschicht in einem Bereich von 50 nm bis 500 nm ist, und bei der eine Dicke der zweiten Metallschicht in einem Bereich von 1 μm bis 10 μm ist.
  17. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, bei der die strukturierte Verdrahtungsschicht weiterhin einen Sensortransistorzwischenverbindungsteil in dem Lasttransistorteil umfasst, wobei der Sensortransistorzwischenverbindungsteil elektrisch mit dem Sensortransistorverbindungsteil verbunden und elektrisch von dem Lasttransistorverbindungsteil und dem ersten Sourcebereich getrennt ist.
  18. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 17, bei der der erste Sourcebereich in einem Gebiet des Lasttransistorteiles, das mit dem Sensortransistorzwischenverbindungsteil überlappt, fehlt.
  19. Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der irgendeine Feldelektrode in den Gatetrenches fehlt und bei der irgendeine Gateelektrode in den Feldelektrodentrenches fehlt.
  20. Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der eine Breite des gemeinsamen Gatetrenches, gemessen senkrecht zu der ersten Richtung, kleiner ist als eine Breite des Feldelektrodentrenches, gemessen senkrecht zu der ersten Richtung.
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