DE102015120747B4 - Transistorbauelement mit erhöhter gate-drain-kapazität - Google Patents

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    • H01L2924/1033—Gallium nitride [GaN]

Abstract

Transistorbauelement, das aufweist:einen Halbleiterkörper (100) mit einem aktiven Gebiet (110) und einem Kontaktflächengebiet (120);wenigstens eine Transistorzelle, die eine Gateelektrode (41) aufweist, die durch ein Gatedielektrikum (31) dielektrisch von einem Bodygebiet (21) isoliert ist, wobei das Bodygebiet (21) im aktiven Gebiet (110) angeordnet ist;ein Driftgebiet (11) im aktiven Gebiet (110) und Kontaktflächengebiet (120) des Halbleiterkörpers (100), wobei das Driftgebiet (11) einen pn-Übergang mit dem Bodygebiet (21) der wenigstens einen Transistorzelle bildet;wenigstens ein Kompensationsgebiet (22) des ersten Typs in dem aktiven Gebiet (110), wobei das wenigstens eine Kompensationsgebiet (22) des ersten Typs an das Driftgebiet (11) angrenzt und eine zu einem Dotierungstyp des Driftgebiets (11) komplementären Dotierungstyp aufweist;wenigstens ein Kompensationsgebiet (22) des zweiten Typs in dem Kontaktflächengebiet (120), wobei das wenigstens eine Kompensationsgebiet (23) des zweiten Typs an das Driftgebiet (11) angrenzt und einen zu einem Dotierungstyp des Driftgebiets (11) komplementären Dotierungstyp aufweist;ein Entladegebiet (24), das vom selben Dotierungstyp wie das wenigstens eine Kompensationsgebiet (23) des zweiten Typs ist, höher als das wenigstens eine Kompensationsgebiet (23) des zweiten Typs dotiert ist, an das wenigstens eine Kompensationsgebiet (23) des zweiten Typs angrenzt und sich an das oder in das aktive Gebiet (110) erstreckt;eine Elektrodenschicht (42), die oberhalb des Kontaktflächengebiets (120) angeordnet ist und die durch ein weiteres Dielektrikum (34) dielektrisch von dem Kontaktflächengebiet (120) isoliert ist; undeine Gatekontaktfläche (52), die oberhalb der Elektrodenschicht (42) angeordnet ist und elektrisch an die Elektrodenschicht (42) und die Gateelektrode (41) der wenigstens einen Transistorzelle angeschlossen ist,wobei eine Dicke des weiteren Dielektrikums (34) gleich ist wie oder geringer ist als eine Dicke des Gatedielektrikums (31).

Description

  • Diese Beschreibung betrifft allgemeinen ein Transistorbauelement, insbesondere ein Superjunction-Transistorbauelement.
  • Feldeffektgesteuerte Transistorbauelemente mit einer isolierten Gateelektrode sind als elektronische Schalter in Automobil-, Industrie-, Haushalts- oder Unterhaltungselektronikanwendungen weit verbreitet. Diese Transistorbauelemente sind mit Spannungsfestigkeiten zwischen einigen Volt und einigen Kilovolt verfügbar. Ein feldeffektgesteuertes Transistorbauelement mit einer isolierten Gateelektrode umfasst ein Sourcegebiet eines ersten Dotierungstyps (Leitfähigkeitstyps) in einem Bodygebiet eines zu dem ersten Dotierungstyp komplementären zweiten Dotierungstyps. Ein Driftgebiet des ersten Leitfähigkeitstyps grenzt an das Bodygebiet an und ist zwischen dem Bodygebiet und einem Draingebiet angeordnet. Die Gateelektrode ist benachbart zu dem Bodygebiet, von dem Bodygebiet durch ein Gatedielektrikum dielektrisch isoliert und dient dazu, einen leitenden Kanal in dem Bodygebiet zwischen dem Sourcegebiet und dem Driftgebiet zu steuern. Diese Art von Transistorbauelement wird allgemein als MOS-(Metal Oxide Semiconductor)-Transistorbauelement bezeichnet, obwohl die Gateelektrode nicht notwendigerweise ein Metall und das Gatedielektrikum nicht notwendigerweise ein Oxid umfasst. Beispiele eines MOS-Transistorbauelements umfassen einen MOSFET (Metal Oxide Field-Effect Transistor) und einen IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
  • Eine Herausforderung beim Entwurf von MOS-Transistorbauelementen ist es, einen niedrigen flächenspezifischen Einschaltwiderstand (RON·A) bei einer gegebenen Sperrspannungsfestigkeit zu erreichen. Dieser flächenspezifische Einschaltwiderstand ist das Produkt des Ohm'schen Widerstands (RON) des Transistorbauelements in einem Ein-Zustand und der Chipfläche (A).
  • Bei einer Verbesserung des flächenspezifischen Einschaltwiderstandes bei einem gegebenen Einschaltwiderstand und einer gegebenen Sperrspannungsfestigkeit wird die Chipfläche (Chipgröße) kleiner. Eine Verringerung der Chipfläche führt auch zu einer Verringerung von Kapazitäten, wie beispielsweise Gate-Source-Kapazitäten und Gate-Drain-Kapazitäten. Diese Kapazitäten beeinflussen die Schaltgeschwindigkeit des Transistorbauelements. Die Schaltgeschwindigkeit ist ein Maß dafür, wie schnell das Transistorbauelement von einem Ein-Zustand in einen Aus-Zustand, und in die andere Richtung, schaltet. Verringerte Kapazitäten bewirken, dass das Transistorbauelement schneller schaltet. Ein schnelles Schalten des Transistorbauelements ist verbunden mit steilen Flanken einer Spannung über dem Transistorbauelement, einer Spannung über einer durch das Transistorbauelement betriebenen Last oder eines Stroms durch das Transistorbauelement. Solche steilen Flanken können hinsichtlich elektromagnetischer Interferenz kritisch sein.
  • Die US 2015 / 0 333 169 A1 zeigt in 5 ein Transistorbauelement, das einen Halbleiterkörper mit einem aktiven Gebiet und einem Kontaktflächengebiet und wenigstens eine Transistorzelle aufweist. Die Transistorzelle weist eine Gateelektrode auf, die durch ein Gatedielektrikum von einem Bodygebiet, das im aktiven Gebiet angeordnet ist, dielektrisch isoliert ist. Eine Elektrodenschicht ist oberhalb des Kontaktflächengebiets angeordnet und ist durch ein weiteres Dielektrikum dielektrisch von dem Kontaktflächengebiet isoliert. Oberhalb der Elektrodenschicht ist eine Gatekontaktfläche angeordnet, die elektrisch an die Elektrodenschicht und die Gateelektrode der wenigstens einen Transistorzelle angeschlossen ist. Das weitere Dielektrikum ist hierbei dicker als das Gatedielektrikum.
  • Die US 2014 / 0 235 058 A1 beschreibt ein vertikales Transistorbauelement mit mehreren Transistorzellen, die jeweils eine in einem Graben angeordnete Gateelektrode aufweisen, die durch ein Gatedielektrikum dielektrisch gegenüber einem Bodygebiet isoliert ist. Die Transistorzellen weisen außerdem jeweils eine Feldelektrode auf, die durch ein Feldelektrodendielektrikum, das dicker ist als das Gatedielektrikum, dielektrisch gegenüber einem Driftgebiet isoliert ist.
  • Die US 2008 / 0 179 671 A1 beschreibt ein Superjunction-Transistorbauelement, das einen Halbleiterkörper mit einem aktiven Gebiet, in dem Transistorzellen angeordnet sind, und einem Randgebiet aufweist. Die Transistorzellen besitzen eine gemeinsame planare Gateelektrode, die oberhalb des Halbleiterkörpers angeordnet ist. Außerdem ist oberhalb des Randbereichs eine Feldplatte vorgesehen, deren Abstand zu dem Halbleiterkörper dem Abstand der Gateelektrode zu dem Halbleiterkörper entsprechen kann und die an die Gateelektrode angeschlossen sein kann.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Transistorbauelement mit geringem Einschaltwiderstand und sanftem Schaltverhalten zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird durch ein Transistorbauelement nach Anspruch 1 gelöst.
  • Ein Beispiel betrifft ein Transistorbauelement. Das Transistorbauelement umfasst einen Halbleiterkörper mit einem aktiven Gebiet und einem Kontaktflächengebiet, wenigstenseine Transistorzelle, eine Elektrodenschicht und eine Gatekontaktfläche. Die wenigstens eine Transistorzelle umfasst eine Gateelektrode, die durch ein Gatedielektrikum dielektrisch von einem Bodygebiet isoliert ist, wobei das Bodygebiet im aktiven Gebiet angeordnet ist. Die Elektrodenschicht ist oberhalb des Kontaktflächengebiets angeordnet und ist durch ein weiteres Dielektrikum dielektrisch von dem Kontaktflächengebiet isoliert. Die Gatekontaktfläche ist oberhalb der Elektrodenschicht angeordnet und ist elektrisch an die Elektrodenschicht und die Gateelektrode der wenigstens einen Transistorzelle angeschlossen. Eine Dicke des weiteren Dielektrikums ist gleich einer oder geringer als eine Dicke des Gatedielektrikums.
  • Beispiele sind unten anhand von Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen dienen dazu, bestimmte Prinzipien zu veranschaulichen, so dass nur solche Aspekte, die zum Verständnis dieser Prinzipien notwendig sind, dargestellt sind. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgerecht. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale.
    • 1 zeigt eine vertikale Schnittansicht eines Transistorbauelements, das ein aktives Gebiet und ein Kontaktflächengebiet umfasst, gemäß einem Beispiel;
    • 2 zeigt eine horizontale Schnittansicht eines Transistorbauelements des in 1 gezeigten Typs, gemäß einem Beispiel;
    • 3 zeigt eine horizontale Schnittansicht eines Transistorbauelements des in 1 gezeigten Typs, gemäß einem weiteren Beispiel;
    • 4A-4B zeigen horizontale Schnittansichten von Abschnitten eines Transistorbauelements des in 1 gezeigten Typs;
    • 5A-5B zeigen eine horizontale Schnittansicht (5A) und eine vertikale Schnittansicht (5B) eines Abschnitts eines Randgebiets eines Transistorbauelements des in 1 gezeigten Typs;
    • 6A-6B zeigen horizontale Schnittansichten von Abschnitten eines Transistorbauelements des in 1 gezeigten Typs;
    • 7-9 veranschaulichen schematisch Dotierprofile in dem aktiven Gebiet und dem Kontaktflächengebiet von Transistorbauelementen gemäß unterschiedlicher Beispiele;
    • 10 zeigt eine vertikale Schnittansicht eines Abschnitts des Kontaktflächengebiets gemäß einem Beispiel;
    • 11 zeigt eine vertikale Schnittansicht eines Abschnitts des Kontaktflächengebiets gemäß einem anderen Beispiel;
    • 12-15 zeigen horizontale Schnittansichten von verschiedenen Beispielen eines Kontaktflächengebiets des in 11 gezeigten Typs;
    • 16 zeigt eine vertikale Schnittansicht eines Kontaktflächengebiets gemäß einem weiteren Beispiel;
    • 17 zeigt eine horizontale Schnittansicht eines Kontaktflächengebiets des in 16 gezeigten Typs;
    • 18 zeigt eine horizontale Schnittansicht eines Kontaktflächengebiets gemäß einem Beispiel; und
    • 19 zeigt eine vertikale Schnittansicht eines Kontaktflächengebiets gemäß noch einem weiteren Beispiel.
  • In der nachfolgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen. Die Zeichnungen bilden einen Teil der Beschreibung und zeigen zur Veranschaulichung spezielle Ausführungsbeispiele, wie die Erfindung verwendet werden kann. Selbstverständlich können die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden, sofern nicht explizit etwas anderes angegeben ist.
  • 1 zeigt eine vertikale Schnittansicht eines Abschnitts eines Transistorbauelements gemäß einem Beispiel. Das Transistorbauelement umfasst einen Halbleiterkörper 100 mit einem aktiven Gebiet 110 und einem Kontaktflächengebiet 120. Der Halbleiterkörper 100 kann ein herkömmliches Halbleitermaterial, wie beispielsweise Silizium (Si), Siliziumkarbid (SiC), Galliumnitrid (GaN), Galliumarsenid (GaAs) oder ähnliches umfassen. In 1 ist ein Abschnitt des aktiven Gebiets 110 und ein angrenzender Abschnitt des Kontaktflächengebiets 120 gezeigt. Im aktiven Gebiet 110 umfasst das Transistorbauelement wenigstens eine Transistorzelle mit einer Gateelektrode 41, die durch ein Gatedielektrikum 31 von einem Bodygebiet 21 dielektrisch isoliert ist. Das Bodygebiet 21 ist ein dotiertes Halbleitergebiet im aktiven Gebiet 110 des Halbleiterkörpers 100. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel ist die Gateelektrode oberhalb einer ersten Oberfläche 101 des Halbleiterkörpers 100 angeordnet. Dies ist jedoch nur ein Beispiel. Gemäß einem anderen Beispiel (nicht dargestellt) ist die Gateelektrode eine Grabenelektrode, die in einem Graben angeordnet ist, der sich von einer ersten Oberfläche in den Halbleiterkörper erstreckt.
  • Bezugnehmend auf 1 ist eine Elektrodenschicht 42 oberhalb des Kontaktflächengebiets 120 des Halbleiterkörpers 100 angeordnet und ist durch ein weiteres Dielektrikum 34 dielektrisch gegenüber dem Kontaktflächengebiet 120 isoliert. Nachfolgend wird die Elektrodenschicht 42 als Kontaktflächenelektrode und die weitere Dielektrikumsschicht 34 als Kontaktflächendielektrikum bezeichnet. Eine Gatekontaktfläche 52 ist oberhalb der Gateelektrodenschicht 42 angeordnet. Die Gatekontaktfläche 52 ist elektrisch an die Kontaktflächenelektrodenschicht 42 und die Gateelektrode 41 der wenigstens einen Transistorzelle angeschlossen. Solche Verbindungen sind in 1 nur schematisch dargestellt. Beispiele, wie diese Verbindungen zwischen der Gateelektrode 41 und der Gatekontaktfläche 52 und zwischen der Gatekontaktflächenschicht 42 und der Gatekontaktfläche 52 realisiert werden können, sind weiter unten erläutert.
  • Eine Dicke des Kontaktflächendielektrikums 34 ist gleich einer oder geringer als eine Dicke des Gatedielektrikums 31. Die Dicke des Kontaktflächendielektrikums 34 definiert einen kürzesten Abstand zwischen der Kontaktflächenelektrodenschicht 42 und der ersten Oberfläche 101 des Halbleiterkörpers 100 im Kontaktflächengebiet 120. Die Dicke des Gatedielektrikums 31 definiert den kürzesten Abstand zwischen der Gateelektrode 41 und dem Bodygebiet 21.
  • Das in 1 gezeigte Halbleiterbauelement umfasst außerdem ein Driftgebiet 11. Das Driftgebiet 11 grenzt an das Bodygebiet 21 der wenigstens einen Transistorzelle an und bildet einen pn-Übergang mit dem Bodygebiet 21. Bezugnehmend auf 1 ist das Driftgebiet 11 in dem aktiven Gebiet 110 und dem Kontaktflächengebiet 120 angeordnet. Das Driftgebiet 11 ist zwischen dem Bodygebiet 21 der wenigstens einen Transistorzelle und einem Draingebiet 13 angeordnet. Das Draingebiet 13 kann an das Driftgebiet 11 angrenzen (wie dargestellt). Gemäß einem weiteren Beispiel (nicht dargestellt) ist ein Feldstoppgebiet desselben Dotierungstyps wie das Driftgebiet 11, das jedoch höher dotiert ist als das Driftgebiet 11, zwischen dem Driftgebiet 11 und dem Draingebiet 13 angeordnet. Außerdem umfasst das Transistorbauelement wenigstens ein Kompensationsgebiet 22 eines zu dem Dotierungstyp des Driftgebiets 11 komplementären Dotierungstyps in dem aktiven Gebiet 110 und kann wenigstens ein Kompensationsgebiet 23 eines zu dem Dotierungstyp des Driftgebiets 11 komplementären Dotierungstyps in dem Kontaktflächengebiet 120 umfassen. Nachfolgend wird das Kompensationsgebiet 22 in dem aktiven Gebiet 110 als Kompensationsgebiet eines ersten Typs bezeichnet und das Kompensationsgebiet 22 in dem Kontaktflächengebiet 120 wird als Kompensationsgebiet eines zweiten Typs bezeichnet. Gemäß einem Beispiel grenzt das wenigstens eine Kompensationsgebiet des ersten Typs 22 an das Bodygebiet 21 der wenigstens einen Transistorzelle an. Gemäß einem Beispiel umfasst das Transistorbauelement mehrere Transistorzellen und jede Transistorzelle umfasst ein an das Bodygebiet 21 angrenzendes Kompensationsgebiet 22 der jeweiligen Transistorzelle. In einer vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers 100, welches eine Richtung senkrecht zu der ersten Oberfläche 101 ist, erstrecken sich das wenigstens eine Kompensationsgebiet des ersten Typs 22 und das optionale wenigstens eine Kompensationsgebiet des zweiten Typs 23 in Richtung des Draingebiets 13. Gemäß einem Beispiel sind das Kompensationsgebiet des ersten Typs 22 und das Kompensationsgebiet des zweiten Typs 23 von dem Draingebiet 13 beabstandet, so dass ein Abschnitt des Driftgebiets 11 zwischen den Kompensationsgebieten des ersten und zweiten Typs 22, 23 und dem Draingebiet 13 vorhanden ist.
  • Bezugnehmend auf 1 umfasst das Transistorbauelement außerdem eine Sourceelektrode 51. Die Sourceelektrode 51 ist elektrisch an das Sourcegebiet 12 und das Bodygebiet 21 der wenigstens einen Transistorzelle angeschlossen. Diese Sourceelektrode 51 bildet einen Sourceknoten S oder ist elektrisch an einen Sourceknoten S des Transistorbauelements angeschlossen. Die Gatekontaktfläche 52 bildet einen Gateknoten G oder ist elektrisch an einen Gateknoten G des Transistorbauelements angeschlossen. Das Transistorbauelement umfasst außerdem einen Drainknoten D, der elektrisch an das Draingebiet 13 angeschlossen ist. Eine elektrisch an das Draingebiet 13 angeschlossene Drainelektrode kann den Drainknoten D bilden. Eine solche Drainelektrode ist in 1 jedoch nicht explizit dargestellt.
  • Das Transistorbauelement kann ein n-leitendes Transistorbauelement oder ein p-leitendes Transistorbauelement sein. Die Art des Bauelements ist definiert durch den Dotierungstyp des Sourcegebiets 12. Bei einem n-leitenden Transistorbauelement ist das Sourcegebiet 11 ein n-Gebiet, das Bodygebiet 21 ist ein p-Gebiet, das Driftgebiet 11, welches einen zu dem Dotierungstyp des Bodygebiets 21 komplementären Dotierungstyp besitzt, ist ein n-Gebiet, das wenigstens eine Kompensationsgebiet des ersten Typs 22 ist ein p-Gebiet und das optionale wenigstens eine Kompensationsgebiet des zweiten Typs 23 ist ein p-Gebiet. In einem p-leitenden Transistorbauelement ist das Sourcegebiet 12 ein p-Gebiet, das Bodygebiet 21 ist ein n-Gebiet, das Driftgebiet 11 ist ein p-Gebiet, das wenigstens eine Kompensationsgebiet des ersten Typs 22 ist ein n-Gebiet und das optionale wenigstens eine Kompensationsgebiet des zweiten Typs 23 ist ein n-Gebiet. Das Transistorbauelement kann als MOSFET oder als IGBT realisiert sein. Bei einem MOSFET hat das Draingebiet 13 denselben Dotierungstyp wie das Driftgebiet 11, und bei einem IGBT hat das Draingebiet 13 (das auch als Kollektorgebiet bezeichnet werden kann) einen zu dem Dotierungstyp des Driftgebiets 11 komplementären Dotierungstyp. Beispielsweise ist eine Dotierungskonzentration des Draingebiets 13 aus einem Bereich zwischen 1E18 und 1E19 cm-3 ausgewählt, Dotierungskonzentrationen des Driftgebiets 11 und der Kompensationsgebiete 23 sind aus einem Bereich zwischen 1E15 und 5E16 cm-3 ausgewählt und eine Dotierungskonzentration des Bodygebiets 21 ist aus einem Bereich zwischen 8E16 cm-3 und 2E17 cm-3 ausgewählt.
  • 2 zeigt eine Draufsicht des gesamten Transistorbauelements gemäß einem Beispiel und 3 zeigt eine Draufsicht des gesamten Transistorbauelements gemäß einem weiteren Beispiel. Bei jedem dieser Beispiele hat der Halbleiterkörper 100 im Wesentlichen eine rechteckige Form. Bei dem in 2 gezeigten Beispiel ist die Gatekontaktfläche 52 benachbart zu einer von vier Ecken des Halbleiterkörpers 100 angeordnet. Ein Bonddraht B kann an die Gatekontaktfläche 52 angeschlossen sein. Der Bonddraht B kann dazu dienen, die Gatekontaktfläche 52 an andere Schaltungselemente (nicht dargestellt) oder an einen Anschluss (nicht dargestellt) der aus einem Gehäuse (Package), in dem der Halbleiterkörper 100 angeordnet sein kann, anzuschließen. Bei dem in 3 gezeigten Beispiel ist die Gatekontaktfläche 52 beabstandet zu den Ecken des Halbleiterkörpers 100, aber immer noch nahe eines Rands 102 des Halbleiterkörpers 100. Der „Rand“ 102 begrenzt den Halbleiterkörper 100 in lateralen Richtungen, welche Richtungen senkrecht zu der oben erläuterten vertikalen Richtung sind.
  • 4A zeigt eine horizontale Schnittansicht in einer ersten Schnittebene B-B eines Abschnitts des aktiven Gebiets 110 eines beispielhaften Transistorbauelements und 4B zeigt eine horizontale Schnittansicht in einer zweiten Schnittebene C-C eines Abschnitts des aktiven Transistorgebiets 110 des beispielhaften Transistorbauelements. Die erste Schnittebene B-B erstreckt sich durch den Halbleiterkörper 100 nahe der ersten Oberfläche 101 und die zweite Schnittebene C-C erstreckt sich durch die Gateelektrode 51. 4A zeigt Sourcegebiete 12 und Bodygebiete 21 von zwei Transistorzellen. Bei diesem Beispiel sind die Sourcegebiete 12 und die Bodygebiete 21 langgestreckte Halbleitergebiete. Die zugehörigen Transistorzellen sind nachfolgend als langgestreckte Transistorzellen oder Streifenzellen bezeichnet. Bezugnehmend auf 1 ist die Sourceelektrode 51 elektrisch an das Sourcegebiet 12 und das Bodygebiet 21 der einzelnen Transistorzellen durch Elektrodenabschnitte angeschlossen, die sich in der vertikalen Richtung durch eine Dielektrikumsschicht 32, die Gateelektrode 41 und das Gatedielektrikum 31 in den Halbleiterkörper 100 erstrecken. Die Dielektrikumsschicht 32 trennt die Gateelektrode 41 von der Sourceelektrode 51. Die Elektrodenabschnitte 53 werden nachfolgend als Sourcevias bezeichnet. Bei dem in den 4A-4B gezeigten Ausführungsbeispiel sind diese Sourcevias 53, wie die Sourcegebiete 12 und die Bodygebiete 21, langgestreckte Sourcevias. Diese langgestreckten Sourcevias 53 sind durch ein Gatedielektrikum 33 dielektrisch gegenüber der Gateelektrode 41 isoliert und unterteilen die planare Gateelektrode 41 in mehrere langgestreckte Gateelektrodenabschnitte.
  • Bezugnehmend auf 5A, die eine horizontale Schnittansicht eines Abschnitts des aktiven Gebiets 110 in einem Randgebiet des Halbleiterkörpers 100 zeigt, können sich die langgestreckten Gateelektrodenabschnitte 41 in der lateralen Richtung über die Sourceelektrode 51 hinaus erstrecken. Das „Randgebiet“ des Halbleiterkörpers 100 ist ein Gebiet nahe des Rands 102 des Halbleiterkörpers 100. In 5A ist die Sourceelektrode nicht gezeigt, da die Schnittebene C-C, die in 5A dargestellt ist, sich nicht durch die Sourceelektrode 51 erstreckt. Allerdings ist eine Position eines äußeren Rands der Sourceelektrode 52 in 5A durch eine strichpunktierte Linie veranschaulicht. Der „äußere Rand“ der Sourceelektrode 51 schließt die Sourceelektrode in der lateralen Richtung ab. Bei diesem Beispiel sind die langgestreckten Gateelektrodenabschnitte 41 über einen Gateläufer (engl.: gate runner) 54, der in den 2 und 3 in gepunkteten Linien dargestellt ist, an die Gatekontaktfläche 52 angeschlossen. Der Gateläufer 54 kann die Sourceelektrode 51 umgeben und ist von der Sourceelektrode 51 dielektrisch isoliert. Der Gateläufer 54 ist in 5A außerhalb der Darstellung. Die in 5A mit 54 bezeichnete gepunktete Linie repräsentiert eine innere Kante des Gateläufers 54. Die „innere Kante“ des Gateläufers 54 ist eine Kante des Gateläufers, die der Sourceelektrode 51 zugewandt ist.
  • 5B zeigt eine vertikale Schnittansicht des Gateläufers 54 in einer in 5A gezeigten Schnittebene E-E. Bezugnehmend auf 5B kann der Gateläufer 54 über ein Gatevia 55, das sich in der vertikalen Richtung von dem Gateläufer 54 an die einzelnen Gateelektrodenabschnitte 41 erstreckt, an die Gateelektrodenabschnitte 41 angeschlossen sein. Wie die Sourceelektrode 51 kann der Gateläufer 54 oberhalb der Dielektrikumsschicht 35 angeordnet sein, wobei sich die Gatevias 55 von dem Gateläufer 54 durch diese Dielektrikumsschicht 35 zu den einzelnen Gateelektrodenabschnitten 41 erstrecken. In der gleichen Weise, in der die Gateelektrodenabschnitte 41 an den Gateläufer 54 angeschlossen sind, kann die Kontaktflächenelektrodenschicht 42 an die Gatekontaktfläche 52 angeschlossen sein. D. h., das Transistorbauelement kann Gatevias unterhalb der Gatekontaktfläche 52 umfassen, die sich durch die Dielektrikumsschicht 35 zu der Elektrodenschicht 42 erstrecken.
  • Der Gateläufer 54 ist optional. Bei solchen Beispielen, bei denen die Gateelektrode 41 und die Kontaktflächenelektrodenschicht 42 eine durchgängige Elektrodenschicht bilden, kann der Gateläufer 54 weggelassen werden und es kann ausreichend sein, diese durchgängige Elektrodenschicht über Gatevias in dem Kontaktflächengebiet 120, d. h., durch Gatevias zwischen der Gatekontaktfläche 52 und der Elektrodenschicht 42, an die Gatekontaktfläche 52 anzuschließen.
  • Die 6A-6B zeigen horizontale Schnittansichten in Schnittebenen B-B bzw. C-C eines weiteren Transistorbauelements. Bei diesem Transistorbauelement sind die Bodygebiete 21 und die Sourcegebiete 12 der einzelnen Transistorzellen in der horizontalen Ebene im Wesentlichen rechteckig. Die einzelnen Sourcevias 53 sind derart zueinander beabstandet, dass die Gateelektrode 41 im aktiven Gebiet 110 eine durchgängige Elektrodenschicht bildet. Letzteres ist anhand von 6B ersichtlich. Die Gateelektrode 41 grenzt beispielsweise an die Kontaktflächenelektrodenschicht 42 an, wie in 1 gezeigt ist, so dass die Gateelektrode 41 und die Kontaktflächenelektrodenschicht 42 eine durchgängige Elektrodenschicht bilden. Bei diesem Transistorbauelement ist der Gateläufer 54 optional. Es sei erwähnt, dass das Realisieren der Bodygebiete 21 und der Sourcegebiete 12 mit einer rechteckigen Form nur ein Beispiel ist. Andere Formen, wie beispielsweise eine hexagonale Form, eine beliebige polygonale Form oder eine elliptische Form können ebenso verwendet werden.
  • Eine Betriebsart des hierin erläuterten Halbleiterbauelements ist nachfolgend erläutert. Das Transistorbauelement kann wie ein herkömmlicher MOS-Transistor betrieben werden. D. h., das Transistorbauelement kann durch Anlegen einer geeigneten Ansteuerspannung VGS (vgl. 1) zwischen dem Gateknoten G und dem Sourceknoten S ein- und ausgeschaltet werden. Das Transistorbauelement ist in einem Ein-Zustand, wenn die Ansteuerspannung VGS derart ist, dass ein leitender Kanal in dem Bodygebiet 21 zwischen dem Sourcegebiet 12 und dem Driftgebiet 11 vorhanden ist. Im Ein-Zustand des Transistorbauelements kann ein Strom zwischen dem Drainknoten D und dem Sourceknoten S fließen, wenn eine geeignete Spannung VDS zwischen dem Drainknoten D und dem Sourceknoten S angelegt wird. Das Transistorbauelement ist im Aus-Zustand, wenn die Ansteuerspannung VGS derart ist, dass kein leitender Kanal in dem Bodygebiet 21 zwischen dem Sourcegebiet 12 und dem Driftgebiet 11 vorhanden ist. Wenn im Aus-Zustand eine Spannung VDS zwischen dem Drainknoten D und dem Sourceknoten S angelegt wird, die den pn-Übergang zwischen dem Bodygebiet 21 und dem Driftgebiet 11 in Sperrrichtung polt, breitet sich eine Raumladungszone (Verarmungszone) in dem Driftgebiet 11 beginnend an dem pn-Übergang aus. Wenn das Transistorbauelement beispielsweise ein n-leitendes Transistorbauelement ist, wird der pn-Übergang in Rückwärtsrichtung gepolt, wenn eine positive Spannung VDS zwischen dem Drainknoten D und dem Sourceknoten S angelegt wird.
  • Im Aus-Zustand ist eine Spannung zwischen dem Drainknoten D und dem Gateknoten G von Null verschieden. Dies bewirkt, dass eine Gate-Drain-Kapazität CGD des Transistorbauelements geladen wird. Die „Gate-Drain-Kapazität“ ist eine Kapazität, die zwischen dem Gateknoten G und dem Drainknoten D elektrisch aktiv ist. Ein Schaltsymbol einer solchen Gate-Drain-Kapazität CGD ist in 1 veranschaulicht. Bezugnehmend auf 1 umfasst diese Gate-Drain-Kapazität CGD die Gatekontaktfläche 52 und die Kontaktflächenelektrodenschicht 42 im Kontaktflächengebiet 120 als erste Kondensatorelektrode, das Kontaktflächendielektrikum 34 zwischen der Elektrodenschicht 42 und dem Halbleiterkörper 100 im Kontaktflächengebiet 120 als Kondensatordielektrikum und das Driftgebiet 11 und das Draingebiet 13 in dem Kontaktflächengebiet 120 als zweite Kondensatorelektrode. Ein Kapazitätswert dieser Gate-Drain-Kapazität CGD ist unter Anderem abhängig von einer Größe der Fläche des Kontaktflächengebiets 120 und einer Dicke der Dielektrikumsschicht 34. Dieser Kapazitätswert nimmt zu, wenn die Größe der Fläche zunimmt und wenn eine Dicke der Dielektrikumsschicht 34 abnimmt. Da das Kontaktflächendielektrikum 34 eine Dicke aufweist, die gleich ist oder geringer ist als die Dicke des Gatedielektrikums 31 kann ein relativ hoher Kapazitätswert der Gate-Drain-Kapazität CGD erreicht werden. Gemäß einem Beispiel ist die Dicke aus einem Bereich zwischen 20 Nanometern (nm) und 200 Nanometern, insbesondere zwischen 80 Nanometern und 120 Nanometern ausgewählt. Ein dünnes Kontaktflächendielektrikum ist im Hinblick auf ein sanftes Schaltverhalten des Transistorbauelements vorteilhaft. Umso höher der Kapazitätswert der Gate-Drain-Kapazität CGD ist, umso länger dauert es, die Gate-Drain-Kapazität CGD zu entladen, wenn das Transistorbauelement vom Aus-Zustand in den Ein-Zustand schaltet, und umso länger dauert es für das Transistorbauelement vom Aus-Zustand in den Ein-Zustand zu wechseln. Umso länger dies dauert, umso sanfter ist das Schaltverhalten des Transi storbauel ements.
  • Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Bauelementstruktur innerhalb des Halbleiterkörpers 100 im Kontaktflächengebiet 120 ähnlich der Bauelementstruktur im aktiven Gebiet 110 und unterscheidet sich von der Bauelementstruktur im aktiven Gebiet 110 dadurch, dass im Kontaktflächengebiet 120 keine Body- und Sourcegebiete vorhanden sind. Bei diesem Beispiel kann eine Dotierungskonzentration N11 des Driftgebiets 11 im aktiven Gebiet 110 und im Kontaktflächengebiet 120 gleich sein. Außerdem können Dotierungskonzentrationen N22 der Kompensationsgebiete des ersten Typs 22 gleich einer Dotierungskonzentration N23 der Kompensationsgebiete des zweiten Typs sein. Dies ist in 7 veranschaulicht, die schematisch Dotierungskonzentrationen in einer horizontalen Schnittebene D-D in einer in 1 gezeigten ersten lateralen Richtung x veranschaulicht. Die Dotierungskonzentration N11 des Driftgebiets 11 kann aus dem oben erläuterten Bereich ausgewählt sein und die Dotierungskonzentrationen N22, N23 der Kompensationsgebiete des ersten und zweiten Typs 22, 23 können aus dem oben erläuterten Bereich ausgewählt sein.
  • Außerdem ist das Realisieren der Bauelementstruktur in dem Kontaktflächengebiet 120 mit im Wesentlichen derselben Bauelementstruktur und denselben Dotierungsparametern wie in dem aktiven Gebiet 110 nur ein Beispiel. Andere Beispiele, wie die Bauelementstruktur in dem Kontaktflächengebiet 120 realisiert werden kann, sind unten anhand der 8-19 erläutert.
  • Gemäß einem in 8 gezeigten Beispiel hat das Driftgebiet 11 im Kontaktflächengebiet 120 eine niedrigere Dotierungskonzentration als im aktiven Gebiet 110. In 8 bezeichnet N111 die Dotierungskonzentration im aktiven Gebiet 110 und N112 bezeichnet die Dotierungskonzentration im Kontaktflächengebiet 120. Gemäß einem Beispiel ist ein Verhältnis N111/N112 zwischen der Dotierungskonzentration N111 des Driftgebiets 11 im aktiven Gebiet 110 und der Dotierungskonzentration N112 des Driftgebiets 11 im Kontaktflächengebiet 120 größer als 1,25, größer als 2,5, größer als 10 oder größer als 100. Bei dem in 8 gezeigten Beispiel ist die Dotierungskonzentration N23 der Kompensationsgebiete des zweiten Typs 23 geringer als die Dotierungskonzentration N22 der Kompensationsgebiete des zweiten Typs 22. Gemäß einem Beispiel ist ein Verhältnis N22/N23 größer als 2,5, größer als 10 oder größer als 100.
  • Bezugnehmend auf 1 umfasst das Driftgebiet 11 Driftgebietabschnitte, die zwischen den Kompensationsgebieten 22 und 23 angeordnet sind, und einen Driftgebietabschnitt 113 , der zwischen den Kompensationsgebieten 22, 23 und dem Draingebiet 13 angeordnet ist. Gemäß einem Beispiel hat dieser Driftgebietabschnitt 113 eine niedrigere Dotierungskonzentration als das Driftgebiet 11 zwischen den Kompensationsgebieten 22 im aktiven Gebiet 110. Gemäß einem Beispiel ist ein Verhältnis N111/N113 zwischen 2 und 10, wobei N111 die Dotierungskonzentration im Driftgebiet 11 im aktiven Gebiet 110 und zwischen den Kompensationsgebieten 22 ist und N113 die Dotierungskonzentration in dem Driftgebietabschnitt 113 ist, der zwischen den Kompensationsgebieten 22, 23 und dem Draingebiet 13 angeordnet ist. Bezugnehmend auf 11 kann dieser Abschnitt 113 mit der niedrigeren Dotierungskonzentration ein durchgängiger Abschnitt sein, der sich in horizontalen Richtungen über das aktive Gebiet 110 und das Kontaktflächengebiet 120 erstreckt. Ein solcher Abschnitt 113 ist nur in 1 gezeigt, kann aber bei jedem der hierin beschriebenen Beispiele realisiert sein.
  • Gemäß einem weiteren Beispiel, das in 9 gezeigt ist, ist das Driftgebiet 11 im Kontaktflächengebiet 120 im Wesentlich intrinsisch. D. h., eine effektive Dotierungskonzentration des Driftgebiets 11 ist unterhalb 1E13 cm-3. Die effektive Dotierungskonzentration ist gegeben durch eine Differenz einer n-Konzentration und einer p-Konzentration. Die effektive Dotierungskonzentration eines intrinsischen Driftgebiets 11 kann eine n- oder p-Dotierungskonzentration sein. Gemäß einem Beispiel wird ein intrinsisches Driftgebiet 11 im Kontaktflächengebiet 120 erhalten durch Bereitstellen von p-Dotierstoffen und n-Dotierstoffen mit im Wesentlichen derselben Dotierungskonzentration (so dass die Differenz kleiner als 1E13 cm-3 ist). Diese Dotierungskonzentration ist beispielsweise höher als 1E15 cm-3. Außerdem sind bei diesem Beispiel im Kontaktflächengebiet 120 keine Kompensationsgebiete des zweiten Typs vorhanden.
  • Gemäß einem Beispiel, das in 9 gezeigt ist, kann die Dielektrikumsschicht 34 zwischen der Kontaktflächenelektrodenschicht 42 und der ersten Oberfläche 101 des Halbleiterkörpers 100 einen oder mehrere Abschnitte aufweisen, in denen eine Dicke dieser Dielektrikumsschicht 34 höher ist als in anderen Abschnitten. 10 zeigt einen Abschnitt, in dem eine Dicke der Dielektrikumsschicht 34 d1 ist und einen weiteren Abschnitt, in dem die Dicke d2 ist, wobei d1 < d2. Der Abschnitt mit der ersten Dicke wird nachfolgend als erster Abschnitt und der Abschnitt mit der zweiten Dicke d2 wird nachfolgend als zweiter Abschnitt bezeichnet. Die Dicke d1 in dem ersten Abschnitt ist gleich der Dicke des Gatedielektrikums 31 oder ist geringer als die Dicke des Gatedielektrikums 31. Die Dicke d2 in dem zweiten Abschnitt ist größer als die Dicke des Gatedielektrikums 31. Gemäß einem Beispiel ist die Dicke d2 zwischen dem 1, 1-fachen der Dicke des Gatedielektrikums 31 und 2 Mikrometern.
  • Gemäß einem Beispiel, und wie in 1 gezeigt, sind die Kompensationsgebiete des ersten Typs 22 elektrisch über die Bodygebiete 21, das Sourcevia 53 und die Sourceelektrode 51 an den Sourceknoten S angeschlossen. Die Kompensationsgebiete des zweiten Typs 23 können floatend sein, so dass sie nicht an den Sourceknoten S oder den Drainknoten D über ein Halbleitergebiet ihres Dotierungstyps angeschlossen sind. Wenn das Transistorbauelement im Aus-Zustand ist und eine Spannung VDS zwischen dem Drainknoten D und dem Sourceknoten S angelegt wird, breitet sich eine Raumladungszone nicht nur im Driftgebiet 11 beginnen an dem p-Übergang zwischen dem Bodygebiet 21 und dem Driftgebiet 11 sondern auch in dem Driftgebiet 11 und den Kompensationsgebieten 22, 23 beginnend an den pn-Übergängen zwischen dem Driftgebiet 11 und den Kompensationsgebieten 22, 23 aus. Dadurch werden im Aus-Zustand des Transistorbauelements Dotierstoffatome in dem Driftgebiet 11 und den Kompensationsgebieten 22, 23 ionisiert. Dies ist gleichbedeutend damit, dass die Kompensationsgebiete 22, 23 im Aus-Zustand des Transistorbauelements geladen werden. Wenn das Transistorbauelement vom Aus-Zustand in den Ein-Zustand schaltet, müssen die Kompensationsgebiete 22, 23 entladen werden, damit das Transistorbauelement einen niedrigen Einschaltwiderstand erreicht. Der „Einschaltwiderstand“ ist der elektrische Widerstand des Transistorbauelements zwischen dem Drainknoten D und dem Sourceknoten S im Ein-Zustand. Die Kompensationsgebiete des ersten Typs 22 werden entladen, indem sie an den Sourceknoten S angeschlossen sind. Die floatenden Kompensationsgebiete des zweiten Typs 23 können nur über das Driftgebiet 11 entladen werden. Dies kann einige Zeit dauern und kann den Übergang vom Aus-Zustand in den Ein-Zustand weiter verzögern und kann zusätzliche elektrische Verluste verursachen.
  • In Fällen, in denen eine solche Verzögerung nicht akzeptabel ist, können Maßnahmen ergriffen werden, um das Entladen der Kompensationsgebiete des zweiten Typs 23 zu fördern, wenn das Transistorbauelement vom Aus-Zustand in den Ein-Zustand schaltet. Gemäß einem Beispiel, das in 11 gezeigt ist, umfasst das Transistorbauelement Entladegebiete 24 desselben Dotierungstyps wie die Kompensationsgebiete des zweiten Typs 23. Diese Entladegebiete 24 grenzen an die Kompensationsgebiete des zweiten Typs 23 an und können zwischen den Kompensationsgebieten des zweiten Typs 23 und der ersten Oberfläche 101 des Halbleiterkörpers 100 angeordnet sein. Diese Entladegebiete 24 haben eine höhere Dotierungskonzentration als die Kompensationsgebiete des zweiten Typs 23. Eine Dotierungskonzentration dieser Entladegebiete 24 ist beispielsweise zwischen 8E16 cm-3 und 2E17 cm-3 ausgewählt.
  • 12 zeigt eine horizontale Schnittansicht in einer Schnittebene F-F, die sich durch die Entladegebiete 24 erstreckt. Eine Position der Kompensationsgebiete des zweiten Typs 23 unterhalb der Entladegebiete 24 ist in 12, ebenso wie in den unten erläuterten 13-15, in gepunkteten Linien dargestellt. Bei diesem Beispiel sind die Kompensationsgebiete des zweiten Typs 23 langgestreckte Gebiete. Die Entladegebiete 24 sind ebenso langgestreckte Halbleitergebiete und können sich entlang einer gesamten Länge der einzelnen Kompensationsgebiete des zweiten Typs 23 erstrecken.
  • 13 zeigt eine horizontale Schnittansicht eines Abschnitts des Kontaktflächengebiets 120 eines Transistorbauelements gemäß einem weiteren Beispiel. Bei diesem Beispiel sind die Kompensationsgebiete des zweiten Typs 23, wie bei dem in 12 gezeigten Beispiel, langgestreckte Halbleitergebiete. Die Entladegebiete 24 sind ebenfalls langgestreckte Halbleitergebiete, aber erstrecken sich über die Kompensationsgebiete des zweiten Typs 23. D. h., Winkel zwischen den Kompensationsgebieten des zweiten Typs 23 und den Entladegebieten 24 unterscheiden sich von Null. Bei dem in 13 gezeigten Beispiel sind diese Winkel im Wesentlichen rechte Winkel. Dies ist jedoch nur ein Beispiel. Beliebige Winkel zwischen 0° und 90°, insbesondere zwischen 45° und 90° können verwendet werden.
  • 14 zeigt ein Beispiel, das die in den 12 und 13 gezeigten Beispiele kombiniert. Bei dem in 14 gezeigten Beispiel umfasst das Transistorbauelement mehrere Entladegebiete 24, die sich jeweils entlang eines zugehörigen der Kompensationsgebiete des zweiten Typs erstrecken, und mehrere Entladegebiete 24, die sich über Kompensationsgebiete des zweiten Typs 23 erstrecken. Allgemein gibt es wenigstens ein Entladegebiet 24, das sich entlang eines Teils der Länge eines zugehörigen Kompensationsgebiets des zweiten Typs 23 erstreckt, und es gibt wenigstens ein Entladegebiet 24, das sich über zwei oder mehr zugehörige Kompensationsgebiete des zweiten Typs 23 erstreckt.
  • 15 zeigt ein weiteres Beispiel eines Entladegebiets 24. Bei diesem Beispiel hat das Entladegebiet 24 eine Gitterform, so dass sich Abschnitte des Entladegebiets 24 entlang von Kompensationsgebieten 23 des zweiten Typs erstrecken und sich andere Abschnitte über Kompensationsgebiete des zweiten Typs 23 erstrecken.
  • 16 zeigt eine vertikale Schnittansicht eines Transistorbauelements gemäß einem weiteren Beispiel. Bei diesem Beispiel umfasst das Transistorbauelement Entladegebiete 14, die vom selben Dotierungstyp wie das Driftgebiet 11, jedoch höher als das Driftgebiet 11 dotiert sind. Eine Dotierungskonzentration dieser Entladegebiete 14 ist beispielsweise zwischen 8E16 cm-3 und 2E17 cm-3 gewählt. Diese Entladegebiete 14 können an die erste Oberfläche 101 im Kontaktflächengebiet 120 angrenzen und sind benachbart zu den Kompensationsgebieten 23. 17 zeigt eine horizontale Schnittansicht in einer Schnittebene F-F eines beispielhaften Transistorbauelements des in 16 gezeigten Typs. Bei diesem Beispiel sind die Entladegebiete 14 langgestreckte Gebiete, die sich im Wesentlichen parallel zu den langgestreckten Kompensationsgebieten des zweiten Typs 23 erstrecken. Im Ein-Zustand des Transistorbauelements können diese Entladegebiete 14 wenigstens in einem Bereich nahe des aktiven Gebiets 110 einen Teil des Laststroms tragen und können daher helfen, den Einschaltwiderstand zu reduzieren.
  • 18 zeigt eine vertikale Schnittansicht eines Transistorbauelements gemäß einem weiteren Beispiel. Bei diesem Beispiel haben die Kompensationsgebiete des zweiten Typs 23 im Kontaktflächengebiet 120 unterschiedliche Längen. Eine „Länge“ eines Kompensationsgebiets des zweiten Typs 23 ist eine Abmessung des Kompensationsgebiets des zweiten Typs 23 in der vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers (d. h., in einer Richtung senkrecht zu der ersten Oberfläche 101). Gemäß einem Beispiel ist die Länge eines Kompensationsgebiets des zweiten Typs 23 umso geringer, je größer ein Abstand in der lateralen Richtung zwischen dem jeweiligen Kompensationsgebiet des zweiten Typs 23 und dem aktiven Gebiet 110 ist. D. h., Längen der einzelnen Kompensationsgebiete des zweiten Typs 23 nehmen in Richtung einer Mitte des Kontaktflächengebiets 120 ab. Die „Mitte des Kontaktflächengebiets 120“ ist ein Abschnitt des Kontaktflächengebiets 120, der zu dem aktiven Gebiet 110 am meisten beabstandet ist.
  • 19 zeigt eine vertikale Schnittansicht eines Abschnitts des Kontaktflächengebiets 120 gemäß einem weiteren Beispiel. Bei diesem Beispiel umfasst das Kontaktflächengebiet 120 einen Abschnitt 11' des Driftgebiets 11, in dem die Kompensationsgebiete 23 weggelassen sind. Eine Dotierungskonzentration dieses Gebiets 11' kann gleich der Dotierungskonzentration N111 des Driftgebiets 11 zwischen den Kompensationsgebieten 22 im aktiven Gebiet 110 sein oder kann höher sein als N111 , wie beispielsweise zwischen 1E15 cm-3 und 1E17 cm-3. Der Halbleiterkörper 100 kann einen anhand von 1 erläuterten niedriger dotierten Abschnitt 113 zwischen dem Driftgebietabschnitt 111 und dem Draingebiet 13 umfassen. Ein solcher Abschnitt 113 ist in 19 allerdings nicht gezeigt.
  • Der Driftgebietabschnitt 11' kann an einer Seite an das Draingebiet 13 und an der anderen Seite an die erste Oberfläche 101 angrenzen. Aufgrund der fehlenden Kompensationsgebiete 23 und/oder der höheren Dotierungskonzentration kann der Driftgebietabschnitt 11' im Aus-Zustand des Transistorbauelements nicht vollständig verarmt werden und wirkt als Teil der zweiten Kondensatorelektrode und hilft, den Kapazitätswert der Gate-Drain-Kapazität CGD weiter zu erhöhen. Zwischen diesem höher dotierten Abschnitt 11' und den aktiven Gebieten 110 umfasst das Kontaktflächengebiet 120 einen Abschnitt des Driftgebiets 11, der dieselbe Dotierungskonzentration wie das Driftgebiet 11 im aktiven Gebiet 110 oder eine Dotierungskonzentration zwischen der Dotierungskonzentration des Driftgebiets 11 im aktiven Gebiet und der Dotierungskonzentration des höher dotierten Gebiets besitzen kann. Außerdem kann das Transistorbauelement Kompensationsgebiete 23 mit unterschiedlichen Längen in diesem Abschnitt zwischen dem höher dotierten Gebiet 11' und dem aktiven Gebiet 110 umfassen. Eine Länge dieser Kompensationsgebiete des zweiten Typs 23 kann in Richtung des höher dotierten Gebiets 11' abnehmen. In dem höher dotierten Gebiet 11' gibt es bei diesem Beispiel keine Kompensationsgebiete. Die Kompensationsgebiete des zweiten Typs 23 und der Abschnitt des Driftgebiets 11, in dem die Kompensationsgebiete des zweiten Typs 23 eingebettet sind, wirkt als Randabschluss, der im Aus-Zustand des Transistorbauelements eine Spannungsdifferenz zwischen dem elektrischen Potential des höher dotierten Gebiets 11' und dem elektrischen Potential des Driftgebiets 11 aufnimmt. Im Aus-Zustand ist das elektrische Potential des höher dotierten Gebiets 11' im Wesentlich gleich dem elektrischen Potential des Drainknotens D, während im Driftgebiet 11 im aktiven Gebiet 110 das elektrische Potential in der vertikalen Richtung des Transistorbauelements zwischen Sourcepotential in einem Bereich nahe der ersten Oberfläche 101 und Drainpotential in einem Bereich nahe des Draingebiets 13 variiert, so dass insbesondere nahe der ersten Oberfläche 101 eine Spannung zwischen dem aktiven Gebiet 110 und dem höher dotierten Gebiet 11' vorhanden ist, welches die Randabschlussstruktur aufnimmt.

Claims (13)

  1. Transistorbauelement, das aufweist: einen Halbleiterkörper (100) mit einem aktiven Gebiet (110) und einem Kontaktflächengebiet (120); wenigstens eine Transistorzelle, die eine Gateelektrode (41) aufweist, die durch ein Gatedielektrikum (31) dielektrisch von einem Bodygebiet (21) isoliert ist, wobei das Bodygebiet (21) im aktiven Gebiet (110) angeordnet ist; ein Driftgebiet (11) im aktiven Gebiet (110) und Kontaktflächengebiet (120) des Halbleiterkörpers (100), wobei das Driftgebiet (11) einen pn-Übergang mit dem Bodygebiet (21) der wenigstens einen Transistorzelle bildet; wenigstens ein Kompensationsgebiet (22) des ersten Typs in dem aktiven Gebiet (110), wobei das wenigstens eine Kompensationsgebiet (22) des ersten Typs an das Driftgebiet (11) angrenzt und eine zu einem Dotierungstyp des Driftgebiets (11) komplementären Dotierungstyp aufweist; wenigstens ein Kompensationsgebiet (22) des zweiten Typs in dem Kontaktflächengebiet (120), wobei das wenigstens eine Kompensationsgebiet (23) des zweiten Typs an das Driftgebiet (11) angrenzt und einen zu einem Dotierungstyp des Driftgebiets (11) komplementären Dotierungstyp aufweist; ein Entladegebiet (24), das vom selben Dotierungstyp wie das wenigstens eine Kompensationsgebiet (23) des zweiten Typs ist, höher als das wenigstens eine Kompensationsgebiet (23) des zweiten Typs dotiert ist, an das wenigstens eine Kompensationsgebiet (23) des zweiten Typs angrenzt und sich an das oder in das aktive Gebiet (110) erstreckt; eine Elektrodenschicht (42), die oberhalb des Kontaktflächengebiets (120) angeordnet ist und die durch ein weiteres Dielektrikum (34) dielektrisch von dem Kontaktflächengebiet (120) isoliert ist; und eine Gatekontaktfläche (52), die oberhalb der Elektrodenschicht (42) angeordnet ist und elektrisch an die Elektrodenschicht (42) und die Gateelektrode (41) der wenigstens einen Transistorzelle angeschlossen ist, wobei eine Dicke des weiteren Dielektrikums (34) gleich ist wie oder geringer ist als eine Dicke des Gatedielektrikums (31).
  2. Transistorbauelement nach Anspruch 1, das mehrere Transistorzellen aufweist, die jeweils ein in dem aktiven Gebiet des Halbleiterkörpers angeordnetes Bodygebiet (21) aufweisen.
  3. Transistorbauelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die wenigstens eine Transistorzelle weiterhin ein Sourcegebiet (12), das durch das Bodygebiet (21) von dem Driftgebiet (11) getrennt ist, und ein Draingebiet (13), das durch das Driftgebiet (11) von dem Bodygebiet (21) getrennt ist, aufweist.
  4. Transistorbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das wenigstens eine Kompensationsgebiet (22) des ersten Typs an das Bodygebiet (21) der wenigstens einen Transistorzelle angrenzt.
  5. Transistorbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem eine Form und eine Dotierungskonzentration des wenigstens einen Kompensationsgebiets (23) des zweiten Typs gleich einer Form und einer Dotierungskonzentration des wenigstens einen Kompensationsgebiets (22) des ersten Typs ist.
  6. Transistorbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem eine Dotierungskonzentration des wenigstens einen Kompensationsgebiets (23) des zweiten Typs geringer ist als eine Dotierungskonzentration des wenigstens einen Kompensationsgebiets (22) des ersten Typs.
  7. Transistorbauelement nach Anspruch 6, bei dem eine Dotierungskonzentration des Driftgebiets (11) in wenigstens einem Abschnitt des Kontaktflächengebiets (120) geringer ist als eine Dotierungskonzentration des Driftgebiets (11) in dem aktiven Gebiet (110).
  8. Transistorbauelement nach Anspruch 6, das mehrere Kompensationsgebiete (22) des zweiten Typs aufweist, wobei eine Dotierungskonzentration wenigstens einiger dieser Kompensationsgebiete (23) des zweiten Typs abhängig ist von einem Abstand zwischen dem jeweiligen Kompensationsgebiet (23) des zweiten Typs und dem aktiven Gebiet (110), wobei die Dotierungskonzentration umso geringer ist, je größer dieser Abstand ist.
  9. Transistorbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das mehrere Kompensationsgebiete (23) des zweiten Typs aufweist, wobei eine vertikale Länge wenigstens eines dieser Kompensationsgebiete (23) des zweiten Typs geringer ist als eine vertikale Länge des wenigstens einen Kompensationsgebiets (22) des ersten Typs.
  10. Transistorbauelement nach Anspruch 9, bei dem eine vertikale Länge von wenigstens einigen der Kompensationsgebiete (23) des zweiten Typs abhängig ist von einem Abstand zwischen dem jeweiligen Kompensationsgebiet (23) des zweiten Typs und dem aktiven Gebiet (110), wobei die vertikale Länge umso geringer ist, je größer dieser Abstand ist.
  11. Transistorbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem eine Dotierungskonzentration des Driftgebiets (11) in dem Kontaktflächengebiet (120) gleich einer Dotierungskonzentration des Driftgebiets (11) in dem aktiven Gebiet (110) ist.
  12. Transistorbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem das Driftgebiet (11) in wenigstens einem Abschnitt des Kontaktflächengebiets (120) eine höhere Dotierungskonzentration als das Driftgebiet (11) in dem aktiven Gebiet (110) aufweist.
  13. Transistorbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Entladegebiet (24) an eine Oberfläche des Halbleiterkörpers (100) in dem Kontaktflächengebiet (120) angrenzt.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3511986A1 (de) * 2018-01-16 2019-07-17 Infineon Technologies Austria AG Transistoranordnung mit einem lasttransistor und einem sensetransistor
EP3716340A1 (de) * 2019-03-25 2020-09-30 Infineon Technologies Austria AG Transistorvorrichtung
EP3817066A1 (de) * 2019-10-30 2021-05-05 Infineon Technologies Austria AG Halbleitervorrichtungen

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080179671A1 (en) * 2007-01-31 2008-07-31 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor apparatus
US20140197477A1 (en) * 2013-01-16 2014-07-17 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device
US20140235058A1 (en) * 2010-07-26 2014-08-21 Infineon Technologies Austria Ag Method for Forming a Power Semiconductor Device
US20150333169A1 (en) * 2014-05-14 2015-11-19 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor device with compensation structure

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112009004277T5 (de) * 2008-12-25 2012-10-04 Mitsubishi Electric Corp. Leistungs-halbleitervorrichtung
US20150061008A1 (en) * 2009-11-13 2015-03-05 Maxim Integrated Products, Inc. Ldmosfet having a bridge region formed between two gate electrodes
US8836028B2 (en) * 2011-04-27 2014-09-16 Fairchild Semiconductor Corporation Superjunction structures for power devices and methods of manufacture
CN102420240B (zh) * 2011-07-05 2013-09-11 上海华虹Nec电子有限公司 超级结器件的终端保护结构及制造方法
US9608081B2 (en) * 2013-06-27 2017-03-28 Globalfoundries Singapore Pte. Ltd. Simple and cost-free MTP structure
CN110634825B (zh) * 2013-11-28 2023-04-18 罗姆股份有限公司 半导体装置
JP6324805B2 (ja) * 2014-05-19 2018-05-16 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法
JP6323556B2 (ja) * 2014-07-04 2018-05-16 富士電機株式会社 半導体装置
CN104505401B (zh) * 2014-12-18 2017-12-01 电子科技大学 一种功率器件结终端结构
JP6557123B2 (ja) * 2015-11-26 2019-08-07 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080179671A1 (en) * 2007-01-31 2008-07-31 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor apparatus
US20140235058A1 (en) * 2010-07-26 2014-08-21 Infineon Technologies Austria Ag Method for Forming a Power Semiconductor Device
US20140197477A1 (en) * 2013-01-16 2014-07-17 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device
US20150333169A1 (en) * 2014-05-14 2015-11-19 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor device with compensation structure

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