DE102015201045A1 - Mit einer hohen Gate-Spannung betreibbarer Hochspannungstransistor - Google Patents

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Abstract

Ein Halbleiterbauelement (1) wird vorgestellt. Das Halbleiterbauelement (1) umfasst einen ersten Lastkontakt (11), einen zweiten Lastkontakt (13) und eine Halbleiterregion (12), die zwischen dem ersten Lastkontakt (11) und dem zweiten Lastkontakt (13) positioniert ist. Die Halbleiterregion (12) beinhaltet das Folgende: eine erste Halbleiterkontaktzone (121), wobei die erste Halbleiterkontaktzone (121) in Kontakt mit dem ersten Lastkontakt (11) ist; eine zweite Halbleiterkontaktzone (123), wobei die zweite Halbleiterkontaktzone (123) in Kontakt mit dem zweiten Lastkontakt (13) ist; eine Halbleiterdriftzone (122), wobei die Halbleiterdriftzone (122) zwischen der ersten Halbleiterkontaktzone (121) und der zweiten Halbleiterkontaktzone (123) positioniert ist und mit ersten Dotierstoffen eines ersten Leitfähigkeitstyps dotiert ist, wobei die Halbleiterdriftzone (122) die erste Halbleiterkontaktzone (121) an die zweite Halbleiterkontaktzone (123) koppelt. Das Halbleiterbauelement (1) umfasst ferner Folgendes: einen Graben (14), der sich entlang einer Erstreckungsrichtung (Y), die von der ersten Halbleiterkontaktzone (121) zu der zweiten Halbleiterkontaktzone (123) zeigt, in die Halbleiterregion (12) erstreckt, wobei der Graben (14) eine Steuerelektrode (141) und einen Isolator (142) umfasst, wobei der Isolator (142) die Steuerelektrode (141) von der Halbleiterregion (12) isoliert. Die Steuerelektrode (141) erstreckt sich innerhalb des Grabens (14) entlang der Erstreckungsrichtung (Y) mindestens so weit wie 75% der Gesamterstreckung der Halbleiterdriftzone (122) in der Erstreckungsrichtung (Y). Die Halbleiterdriftzone (122) weist eine Driftzonen-Dotierungskonzentration von ersten Dotierstoffen auf, wobei die Driftzonen-Dotierungskonzentration und die Gesamterstreckung der Halbleiterdriftzone (122) eine Sperrspannung des Halbleiterbauelements (1) definieren. Der Isolator (142) ist zum Isolieren einer Spannung ausgelegt, die mindestens 50% der Sperrspannung beträgt.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Spezifikation bezieht sich auf Ausführungsformen von Halbleiterbauelementen, auf Ausführungsformen von Schaltungsanordnungen, die ein Halbleiterbauelement umfassen, und auf Ausführungsformen von Verfahren des Steuerns eines Halbleiterbauelements. Insbesondere bezieht sich diese Spezifikation auf Ausführungsformen eines Leistungshalbleiterbauelements, das mit einer hohen Gate-Spannung betrieben werden kann.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Viele Funktionen moderner Vorrichtungen in Automobil-, Verbraucher- und Industrie-Anwendungen, wie etwa das Umwandeln elektrischer Energie und Antreiben eines Elektromotors oder einer Elektromaschine hängen von Halbleiterbauelementen ab. Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs), Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) und Dioden sind zum Beispiel für verschiedenste Anwendungen verwendet worden, einschließlich unter anderem Schalter in Stromversorgungen und Leistungs-Stromrichtern.
  • Andererseits werden gelegentlich noch immer mechanische Schalter auf dem Gebiet der Lastmanagement-Schaltungen verwendet. Ein mechanischer Schalter, wie etwa ein Relais oder ein sogenanntes Schütz, können zum Beispiel zum elektrischen Anschließen einer Last an eine Stromversorgung, wie etwa eine Batterie oder einen Netzanschluss, oder zum Trennen der Last von der Stromversorgung verwendet werden. Manchmal wird ein solcher Schalter auch als ein "Master-Schalter" oder als ein "Hauptschalter" bezeichnet.
  • KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß einer Ausführungsform wird ein Halbleiterbauelement bereitgestellt. Das Halbleiterbauelement umfasst einen ersten Lastkontakt, einen zweiten Lastkontakt und eine Halbleiterregion, die zwischen dem ersten Lastkontakt und dem zweiten Lastkontakt positioniert ist. Die Halbleiterregion beinhaltet eine erste Halbleiterkontaktzone, wobei die erste Halbleiterkontaktzone in Kontakt mit dem ersten Lastkontakt ist; eine zweite Halbleiterkontaktzone, wobei die zweite Halbleiterkontaktzone in Kontakt mit dem zweiten Lastkontakt ist; eine Halbleiterdriftzone, wobei die Halbleiterdriftzone zwischen der ersten Halbleiterkontaktzone und der zweiten Halbleiterkontaktzone positioniert ist und mit ersten Dotierstoffen eines ersten Leitfähigkeitstyps dotiert ist, wobei die Halbleiterdriftzone die erste Halbleiterkontaktzone an die zweite Halbleiterkontaktzone koppelt. Das Halbleiterbauelement umfasst ferner einen Graben, der sich in die Halbleiterregion entlang einer Erstreckungsrichtung erstreckt, die von der ersten Halbleiterkontaktzone zu der zweiten Halbleiterkontaktzone zeigt, wobei der Graben eine Steuerelektrode und einen Isolator umfasst, wobei der Isolator die Steuerelektrode von der Halbleiterregion isoliert. Die Steuerelektrode erstreckt sich innerhalb des Grabens entlang der Erstreckungsrichtung mindestens so weit wie 75% der Gesamterstreckung der Halbleiterdriftzone in der Erstreckungsrichtung. Die Halbleiterdriftzone weist eine Driftzonen-Dotierungskonzentration von ersten Dotierstoffen auf, wobei die Driftzonen-Dotierungskonzentration und die Gesamterstreckung der Halbleiterdriftzone eine Sperrspannung des Halbleiterbauelements definieren. Ferner ist der Isolator zum Isolieren einer Spannung ausgelegt, die mindestens 50% der Sperrspannung beträgt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Schaltungsanordnung präsentiert. Die Schaltungsanordnung umfasst eine Stromversorgung, wobei die Stromversorgung einen ersten Leistungsausgang und einen zweiten Leistungsausgang aufweist und ausgelegt ist zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung von größer als 40 V zwischen dem ersten Leistungsausgang und dem zweiten Leistungausgang; einen Laststrompfad, wobei der Laststrompfad ausgelegt ist zum Koppeln einer Last an den ersten Leistungsausgang und an den zweiten Leistungsausgang; ein Halbleiterbauelement, das in dem Laststrompfad eingeschlossen ist, wobei das Halbleiterbauelement einen Steueranschluss, einen ersten Lastanschluss und einen zweiten Lastanschluss umfasst, wobei das Halbleiterbauelement angeordnet ist, um mittels des ersten Lastanschlusses und des zweiten Lastanschlusses mit der Last in Serie geschaltet zu werden; einen Steuerstrompfad, wobei der Steuerstrompfad die Stromversorgung mit dem Steueranschluss verbindet; einen steuerbaren Schalter, der in dem Steuerstrompfad eingeschlossen ist, wobei der steuerbare Schalter ausgelegt ist zum Empfangen eines Schaltersteuersignals und, in Abhängigkeit von dem Schaltersteuersignal, zum elektrischen Verbinden des Steueranschlusses mit entweder dem ersten Leistungsausgang oder dem zweiten Leistungsausgang.
  • Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Steuern eines Halbleiterbauelements präsentiert. Das zu steuernde Halbleiterbauelement umfasst einen ersten Lastkontakt, einen zweiten Lastkontakt und eine Halbleiterregion, die zwischen dem ersten Lastkontakt und dem zweiten Lastkontakt positioniert ist. Die Halbleiterregion beinhaltet eine erste Halbleiterkontaktzone, wobei die erste Halbleiterkontaktzone in Kontakt mit dem ersten Lastkontakt ist; eine zweite Halbleiterkontaktzone, wobei die zweite Halbleiterkontaktzone in Kontakt mit dem zweiten Lastkontakt ist; eine Halbleiterdriftzone, wobei die Halbleiterdriftzone zwischen der ersten Halbleiterkontaktzone und der zweiten Halbleiterkontaktzone positioniert ist und mit ersten Dotierstoffen eines ersten Leitfähigkeitstyps dotiert ist, wobei die Halbleiterdriftzone die erste Halbleiterkontaktzone an die zweite Halbleiterkontaktzone koppelt. Das Halbleiterbauelement umfasst ferner einen Graben, der sich in die Halbleiterregion entlang einer Erstreckungsrichtung erstreckt, die von der ersten Halbleiterkontaktzone zu der zweiten Halbleiterkontaktzone zeigt, wobei der Graben eine Steuerelektrode und einen Isolator umfasst, wobei der Isolator die Steuerelektrode von der Halbleiterregion isoliert. Die Steuerelektrode erstreckt sich innerhalb des Grabens entlang der Erstreckungsrichtung mindestens so weit wie 75% der Gesamterstreckung der Halbleiterdriftzone in der Erstreckungsrichtung. Ferner weist die Halbleiterdriftzone eine Driftzonen-Dotierungskonzentration von ersten Dotierstoffen auf, wobei die Driftzonen-Dotierungskonzentration und die Gesamterstreckung der Halbleiterdriftzone eine Sperrspannung des Halbleiterbauelements definieren. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines Gate-Steuersignals mit einer Spannung, die mindestens 50% der Sperrspannung beträgt, an der Steuerelektrode.
  • Zusätzliche Merkmale und Vorteile sind für den Fachmann bei der Lektüre der folgenden ausführlichen Beschreibung und bei der Betrachtung der begleitenden Zeichnungen ersichtlich.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Teile in den Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; stattdessen wird Wert auf veranschaulichende Prinzipien der Erfindung gelegt. Darüber hinaus bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile. In den Zeichnungen veranschaulicht:
  • 1 schematisch einen Abschnitt eines vertikalen Schnitts durch ein Halbleiterbauelement gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen;
  • 2 schematisch einen Abschnitt eines vertikalen Schnitts durch ein Halbleiterbauelement gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen;
  • 3A schematisch einen Abschnitt eines vertikalen Schnitts durch ein Halbleiterbauelement gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen;
  • 3B schematisch einen Abschnitt eines horizontalen Schnitts durch ein Halbleiterbauelement gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen;
  • 4 schematisch einen Abschnitt eines vertikalen Schnitts durch ein Halbleiterbauelement gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen;
  • 5A schematisch ein Schaltbild einer Schaltungsanordnung gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen;
  • 5B schematisch ein Schaltbild einer Schaltungsanordnung gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen;
  • 6 schematisch ein Schaltbild einer Schaltungsanordnung gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen als Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung praktiziert werden kann.
  • In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa ”ober“, ”boden“, "unterhalb", ”vorder“, "hinter" ”rück“, ”anführend“, ”anhängend“ usw. unter Bezugnahme auf die Orientierung der beschriebenen Figuren verwendet. Weil Teile von Ausführungsformen in einer Reihe verschiedener Orientierungen positioniert sein können, wird die Richtungsterminologie zu Zwecken der Darstellung verwendet und ist in keinerlei Weise beschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einem beschränkenden Sinne zu verstehen, und der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert.
  • Es wird nun ausführlich auf unterschiedliche Ausführungen Bezug genommen, von welchen ein oder mehrere Beispiele in den Figuren veranschaulicht sind. Jedes Beispiel wird als Erklärung bereitgestellt und soll die Erfindung nicht einschränken. Merkmale, die als Teil einer Ausführungsform veranschaulicht oder beschrieben werden, können beispielsweise auf oder kombiniert mit anderen Ausführungsformen angewendet werden, um eine weitere Ausführungsform zu ergeben. Die vorliegende Erfindung soll solche Änderungen und Variationen beinhalten. Die Beispiele werden unter Gebrauch einer spezifischen Sprache beschrieben, die nicht als den Schutzumfang der angehängten Ansprüche einschränkend ausgelegt werden darf. Die Zeichnungen sind nicht maßstabgerecht und dienen allein veranschaulichenden Zwecken. Zum Zwecke der Klarheit wurden in den verschiedenen Zeichnungen dieselben Elemente oder Herstellungsschritte mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet, sofern nichts anderes angegeben ist.
  • Der Begriff „horizontal“, wie er in dieser Spezifikation verwendet wird, soll eine Ausrichtung parallel zu einer horizontalen Oberfläche eines Halbleitersubstrats oder einer Halbleiterregion beschreiben. Dies kann beispielsweise die Oberfläche eines Wafers oder eines Chips sein.
  • Der Begriff „vertikal“, wie er in dieser Spezifikation verwendet wird, soll eine Ausrichtung beschreiben, die im Wesentlichen senkrecht zu der horizontalen Oberfläche ausgerichtet ist, d.h. parallel zu der Normalen der Oberfläche des Halbleitersubstrats oder der Halbleiterregion.
  • In dieser Spezifikation kann auf n-dotiert als einem "ersten Leitfähigkeitstyp" Bezug genommen werden, wohingegen auf p-dotiert als einem "zweiten Leitfähigkeitstyp" Bezug genommen werden kann. Alternativ können gegensätzliche Dotierungsbeziehungen angewendet werden, so dass der erste Leitfähigkeitstyp p-dotiert und der zweite Leistungstyp n-dotiert sein kann. Eine n-dotierte Halbleiterregion kann zum Beispiel durch Einsetzen von Donoren in eine Halbleiterregion produziert werden. Ferner kann eine p-dotierte Halbleiterregion durch Einsetzen von Akzeptoren in eine Halbleiterregion produziert werden.
  • Im Kontext der vorliegenden Spezifikation sind die Ausdrücke "in ohmschem Kontakt", "in ohmscher Verbindung" und "elektrisch verbunden" dafür gedacht, zu beschreiben, dass es eine niederohmige elektrische Verbindung oder einen niederohmigen Strompfad zwischen zwei Regionen, Abschnitten, Anteilen oder Teilen eines Halbleiterbauelements oder zwischen verschiedenen Anschlüssen von einem oder mehreren Bauelementen oder zwischen einem Anschluss oder einer Metallisierung oder einer Elektrode und einem Anteil oder Teil eines Halbleiterbauelements gibt. Ferner ist der Ausdruck "in Kontakt" im Kontext dieser Spezifikation dafür gedacht, zu beschreiben, dass es eine direkte physische Verbindung zwischen zwei Elementen des entsprechenden Halbleiterbauelements gibt; z.B. beinhaltet ein Übergang zwischen zwei miteinander in Kontakt befindlichen Elementen möglicherweise kein weiteres Zwischenelement oder dergleichen.
  • Spezifische, hier beschriebene Ausführungsformen gelten, ohne darauf beschränkt zu sein, für Ausführungsformen eines Leistungshalbleiterbauelements, wie etwa einem monolithisch integrierten MOSFET, z.B. einem monolithisch integrierten Leistungs-MOSFET, der möglicherweise als ein Master-Schalter betrieben wird, oder entsprechend als ein Hauptschalter zum Anschließen einer Last an eine Stromversorgung und zum Trennen der Last von der Stromversorgung, die z.B. Folgendes beinhalten kann: eine Batterie, die eine Gleichspannung bereitstellt, eine Ladungspumpe, die eine Gleichspannung bereitstellt, einen Netzanschluss, der eine Wechselspannung bereitstellt, eine Wechselrichter-Schaltung, die eine Wechselspannung bereitstellt, oder eine Gleichrichter-Schaltung, die eine Gleichspannung bereitstellt.
  • Der Ausdruck "Leistungshalbleiterbauelement", wie er in dieser Spezifikation verwendet wird, ist dafür gedacht, ein Halbleiterbauelement auf einem Einzelchip mit Hochspannungs-Sperr- und/oder Hochstrom-Führ-Fähigkeiten zu beschreiben. Mit anderen Worten gesagt, sind die Leistungshalbleiterbauelemente für Hochstrom gedacht, wie etwa in dem Ampere-Bereich von z.B. bis zu mehreren Ampere, und/oder Hochspannungen, wie etwa oberhalb von 40 V, 100 V und darüber.
  • Die 1 und 2 veranschaulichen schematisch einen Abschnitt eines vertikalen Schnitts durch ein Halbleiterbauelement 1 gemäß einigen Ausführungsformen. Im Folgenden wird sowohl auf 1 wie auf 2 Bezug genommen.
  • Das Halbleiterbauelement 1 umfasst einen ersten Lastkontakt 11, der ein sogenannter Source-Kontakt sein kann. Auf der gegenüberliegenden Seite umfasst das Halbleiterbauelement 1 einen zweiten Lastkontakt 13, der ein sogenannter Drain-Kontakt sein kann. Zwischen dem ersten Lastkontakt 11 und dem zweiten Lastkontakt 13 ist eine Halbleiterregion 12 angeordnet. Die Halbleiterregion 12 kann ausgelegt sein zum Leiten eines Laststroms von dem ersten Lastkontakt 11 zu dem zweiten Lastkontakt 13 und/oder in der Gegenrichtung, d.h. von dem zweiten Lastkontakt 13 zu dem ersten Lastkontakt 11.
  • Die Halbleiterregion 12 beinhaltet eine erste Halbleiterkontaktzone 121, die sich in Kontakt mit dem ersten Lastkontakt 11 befindet. Eine zweite Halbleiterkontaktzone 123, die auch Teil einer Halbleiterregion 12 ist, befindet sich in Kontakt mit dem zweiten Lastkontakt 13.
  • Die Halbleiterregion 12 beinhaltet ferner eine Halbleiterdriftzone 122, die zwischen der ersten Halbleiterkontaktzone 121 und der zweiten Halbleiterkontaktzone 123 positioniert ist. Die Halbleiterdriftzone 122 ist mit ersten Dotierstoffen eines ersten Leitfähigkeitstyps dotiert. Die Halbleiterdriftzone 122 ist zum Beispiel eine n–dotierte Halbleiterzone.
  • Die Halbleiterdriftzone 122 koppelt mit der ersten Halbleiterkontaktzone 121 an die zweite Halbleiterkontaktzone 123. Die Halbleiterkontaktzonen 121 und 123 können ebenfalls mit Dotierstoffen dotiert sein, was mit Bezug auf die 3A und 4 ausführlicher erklärt werden wird.
  • Das Halbleiterbauelement 1 umfasst ferner einen Graben 14, der sich entlang einer Erstreckungsrichtung Y, die von der ersten Halbleiterkontaktzone 121 zu der zweiten Halbleiterkontaktzone 123 zeigt, in die Halbleiterregion 12 erstreckt.
  • Zum Beispiel ist der erste Lastkontakt 11 an der Vorderseite des Halbleiterbauelements 1 angeordnet und der zweite Lastkontakt 13 ist an der Rückseite des Halbleiterbauelements 1 angeordnet. Somit kann die Erstreckungsrichtung Y parallel zu der Vertikalen oder der Horizontalen sein. Mit anderen Worten kann die Erstreckungsrichtung im Wesentlichen parallel zu einer Richtung eines elektrischen Feldes verlaufen, das von einer Spannungsdifferenz zwischen dem ersten Lastkontakt 11 und dem zweiten Lastkontakt 13 verursacht wird.
  • Der Graben 14 umfasst eine Steuerelektrode 141 und einen Isolator 142. Der Isolator 142 isoliert die Steuerelektrode 141 von der Halbleiterregion 12. Der Isolator 142 umfasst zum Beispiel ein dielektrisches Material.
  • Wie in 1 und 2 schematisch veranschaulicht ist, erstreckt sich die Steuerelektrode 141 innerhalb des Grabens 14 entlang der Erstreckungsrichtung Y mindestens so weit wie etwa 75% einer Gesamterstreckung der Halbleiterdriftzone 122 in der Erstreckungsrichtung Y. In Übereinstimmung mit den in 1 und 2 veranschaulichten Beispielen erstreckt sich die Steuerelektrode 141 sogar weiter als 100% der Gesamterstreckung der Halbleiterdriftzone 122.
  • Darüber hinaus weist die Halbleiterdriftzone 122 eine Driftzonen-Dotierungskonzentration von ersten Dotierstoffen auf, wobei die Driftzonen-Dotierungskonzentration und die Gesamterstreckung der Halbleiterdriftzone 122 eine Sperrspannung des Halbleiterbauelements 1 definieren.
  • Zum Beispiel ist die Sperrspannung des Halbleiterbauelements 1 eine Sperrspannung zwischen dem ersten Lastkontakt 11 und dem zweiten Lastkontakt 13. In einer Ausführungsform kann das Halbleiterbauelement 1 durch Zuführen eines Gate-Steuersignals zu der Steuerelektrode 141 gesteuert, z.B. eingeschaltet und ausgeschaltet, werden. Zum Beispiel kann ein solches Gate-Steuersignal durch Erzeugen einer Spannungsdifferenz zwischen der Steuerelektrode 141 und dem ersten Lastkontakt 11 oder entsprechend durch Erzeugen einer Spannungsdifferenz zwischen der Steuerelektrode 141 und dem zweiten Lastkontakt 13 bereitgestellt werden. Demnach kann die Spannung des Gate-Steuersignals eine sogenannte Gate-Source-Spannung oder entsprechend eine Gate-Drain-Spannung sein. Zum Beispiel kann das Halbleiterbauelement 1 durch Variieren der Spannung des Gate-Steuersignals eingeschaltet oder ausgeschaltet werden.
  • Das Halbleiterbauelement 1 kann zum Führen des Laststroms, wenn in einem Ein-Zustand befindlich, ausgelegt sein. Das Halbleiterbauelement 1 kann zum Sperren des Flusses eines Laststroms, wenn in einem Aus-Zustand befindlich, solange die Spannung zwischen dem ersten Lastkontakt 11 und dem zweiten Lastkontakt die Sperrspannung nicht wesentlich überschreitet, ausgelegt sein. Folglich kann sich der Ausdruck "Sperrspannung" auf eine minimale Durchbruchspannung des Halbleiterbauelements 1, z.B. auf eine minimale Drain-Source-Durchbruchspannung, beziehen. Zum Beispiel kann selbst dann, wenn das Halbleiterbauelement 1 im Aus-Zustand betrieben wird, ein Fluss eines Laststroms nicht mehr gesperrt werden, falls die Spannung zwischen dem ersten Lastkontakt 11 und dem zweiten Lastkontakt 13 die Sperrspannung wesentlich überschreitet.
  • Der Isolator 142 kann zum Isolieren einer Spannung ausgelegt sein, die mindestens 50% der Sperrspannung beträgt. Mit anderen Worten gesagt, kann der Isolator 142 eine Isolationsspannung aufweisen, die mindestens 50% der Sperrspannung beträgt. Dadurch kann gemäß einer Ausführungsform das Gate-Steuersignal, das der Steuerelektrode 141 z.B. durch Erzeugen einer Spannungsdifferenz zwischen der Steuerelektrode 141 und dem ersten Lastkontakt 11 oder entsprechend durch Erzeugen einer Spannungsdifferenz zwischen der Steuerelektrode 141 und dem zweiten Lastkontakt 13 zugeführt werden kann, mit einer Spannung bereitgestellt werden, die mindestens 50% der Sperrspannung beträgt.
  • Zum Beispiel beträgt die Sperrspannung des Halbleiterbauelements 1 mindestens 40 V, mindestens 100 V, mindestens 300 V, mindestens 600 V oder mindestens 900 V oder sogar mehr als 900 V.
  • Eine Konfiguration des Isolators 142 kann in Abhängigkeit von der Sperrspannung gewählt werden, die, wie oben ausgeführt wurde, durch die Gesamterstreckung der Halbleiterdriftzone 122 und die Driftzonen-Dotierungskonzentration definiert ist. Zum Beispiel kann die Ísolationsspannung des Isolators 142 mittels einer Dicke T des Isolators 142 und/oder mittels des Materials des Isolators 142 eingestellt werden. Beispiele bezüglich der Dicke T und des Materials des Isolators 142 werden unten ausführlicher erklärt werden.
  • In einer Ausführungsform ist der Isolator zum Isolieren einer Spannung ausgelegt, die mehr als 50% der Sperrspannung beträgt, z.B. zum Isolieren einer Spannung, die mindestens 75% der Sperrspannung beträgt, oder einer Spannung, die mindestens 100% der Sperrspannung beträgt. Falls das Halbleiterbauelement 1 eine Sperrspannung von 500 V aufweist, kann folglich das Gate-Steuersignal der Steuerelektrode 141 in einem Beispiel mit einer Spannung zugeführt werden, die auch 500 V beträgt. Da der Isolator 142 zum Isolieren derartiger Spannung ausgelegt ist, treten keine Schäden an dem Halbleiterbauelement 1 auf.
  • Der Isolator 142 kann zum Aushalten einer elektrischen Feldstärke von mehr als 1 MV/cm, wie etwa mehr als 2 oder 3 MV/cm, ausgelegt sein. Ferner kann sich der Isolator 142 durch die Halbleiterdriftzone 122 des Halbleiterbauelements 1 erstrecken, z.B. selbst in das Gebiet der zweiten Halbleiterkontaktzone 123.
  • Die Steuerelektrode 141, die eine Gate-Elektrode des Halbleiterbauelements 1 sein kann, weist ein proximales Ende 141-1 und ein distales Ende 141-2 auf. Die Steuerelektrode 141 kann sich, wie in 1 und 2 veranschaulicht, entlang der Erstreckungsrichtung Y von dem proximalen Ende 141-1 zu dem distalen Ende 141-2 erstrecken. Analog kann der Isolator 142 ein proximales Ende 142-1 und ein distales Ende 142-2 aufweisen und kann sich entlang der Erstreckungsrichtung Y von seinem proximalen Ende 142-1 zu seinem distalen Ende 142-2 erstrecken. Ferner kann die Gesamterstreckung des Isolators 142 entlang der Erstreckungsrichtung Y, d.h. die Distanz zwischen dem proximalen Ende 142-1 und dem distalen Ende 142-2 des Isolators 142, größer als die Gesamtstreckung der Steuerelektrode 141 entlang der Erstreckungsrichtung Y, d.h. größer als die Distanz zwischen dem proximalen Ende 141-1 und dem distalen Ende 141-2 der Steuerelektrode 141, sein.
  • Zum Beispiel kann die Gesamtlänge der Steuerelektrode 141, die durch das proximale Ende 141-1 und das distale Ende 141-2 definiert ist, mindestens 75% der Gesamterstreckung der Halbleiterdriftzone 122 betragen. In einer Ausführungsform ist die Länge der Steuerelektrode 141 sogar größer als die Gesamterstreckung der Halbleiterdriftzone 122. Folglich kann sich die Steuerelektrode 141 vom proximalen Ende 141-1 zu dem distalen Ende 141-2 entlang der Erstreckungsrichtung Y über mehr als 100% der Gesamterstreckung der Halbleiterdriftzone 122 erstrecken.
  • Zum Beispiel ist ein erster Übergang 122-1 zwischen der ersten Halbleiterkontaktzone 121 und der Halbleiterdriftzone 122 vergleichsweise tiefer in der Halbleiterregion 12 positioniert als das proximale Ende 141-1 der Steuerelektrode 141. Mit anderen Worten gesagt, kann der erste Übergang 122-1 unter dem proximalen Ende 141-1 der Steuerelektrode 141 angeordnet sein. Darüber hinaus kann das distale Ende 141-2 der Steuerelektrode 141 vergleichsweise tiefer in der Halbleiterregion 12 angeordnet sein als ein zweiter Übergang 122-2 zwischen der Halbleiterdriftzone 122 und der zweiten Halbleiterkontaktzone 123. Mit anderen Worten kann das distale Ende 141-2 unterhalb des zweiten Übergangs 122-2 angeordnet sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist das distale Ende 141-2 oberhalb des zweiten Übergangs 122-2 oder entsprechend auf einem selben Niveau wie der zweite Übergang 122-2 angeordnet.
  • Die Gesamterstreckung der Halbleiterdriftzone 122 kann durch die Distanz zwischen dem ersten Übergang 122-1 und dem zweiten Übergang 122-2 entlang der Erstreckungsrichtung Y definiert sein. In einer Ausführungsform ist die Steuerelektrode 141 derart positioniert, dass die Distanz zwischen dem ersten Übergang 122-1 und dem distalen Ende 141-2 der Steuerelektrode 141 entlang der Erstreckungsrichtung mindestens 75% der Gesamterstreckung der Halbleiterdriftzone 122 beträgt, z.B. mindestens 90%, 100% oder mehr als 100% der Gesamterstreckung. Ferner kann die Steuerelektrode 141 derart positioniert sein, dass die Distanz zwischen dem proximalen Ende 141-1 der Steuerelektrode 141 und dem zweiten Übergang 122-2 entlang der Erstreckungsrichtung mindestens 75% der Gesamterstreckung der Halbleiterdriftzone 122 beträgt, z.B. mindestens 90%, 100% oder mehr als 100% der Gesamterstreckung. Mit anderen Worten kann die in dem Graben 14 enthaltene Steuerelektrode 141 mindestens 75% oder mindestens 90% oder sogar 100% der Gesamterstreckung der Halbleiterdriftzone 122 entlang der Erstreckungsrichtung Y abdecken.
  • Das Halbleiterbauelement 1 kann zum Beispiel ein unipolares Halbleiterbauelement 1, wie etwa ein MOSFET, sein.
  • In einer Ausführungsform ist die Steuerelektrode 141 zum Empfangen des Gate-Steuersignals ausgelegt. Ein solches Gate-Steuersignal kann zum Beispiel von einem Gate-Treiber (in 1 bis 4 nicht gezeigt) bereitgestellt werden, der betreibbar mit der Gate-Elektrode 141 gekoppelt ist. Ferner kann die Steuerelektrode 141, in Abhängigkeit von dem Gate-Steuersignal, zum gleichzeitigen Induzieren von sowohl einem Inversionskanal innerhalb der ersten Halbleiterkontaktzone 121 als auch einem Akkumulationskanal innerhalb der Halbleiterdriftzone 122 ausgelegt sein. Der induzierte Inversionskanal und der induzierte Akkumulationskanal bilden zum Beispiel einen Laststromkanal, der die erste Halbleiterkontaktzone 121 und die zweite Halbleiterkontaktzone 123 zumindest teilweise miteinander verbindet. Dadurch kann die Halbleiterregion 12 einen Laststrom von dem ersten Lastkontakt 11 zu dem zweiten Lastkontakt 13 leiten.
  • Das Halbleiterbauelement 1 ist zum Beispiel ausgelegt zum Leiten eines Laststroms im Bereich von bis zu 1 A, bis zu 10 A, bis zu 30 A oder sogar höher als 30 A. Ferner kann der ausgebildete Laststromkanal die erste Halbleiterkontaktzone 121 mit der zweiten Halbleiterkontaktzone 123 elektrisch verbinden.
  • Die Steuerelektrode 141 kann gegenüber dem ersten Lastkontakt 12 und dem zweiten Lastkontakt 13 isoliert sein, z.B. mittels des Isolators 142. In einer solchen Auführungsform gibt es weder eine erste elektrische Verbindung zwischen der Steuerelektrode 141 und dem ersten Lastkontakt 11 noch eine elektrische Verbindung zwischen der Steuerelektrode 141 und dem zweiten Lastkontakt 13.
  • Der Isolator 142 kann eine Dicke T in einer Richtung senkrecht zu der Erstreckungsrichtung Y aufweisen.
  • Zum Beispiel ist die Dicke T des Isolators 142 in Abhängigkeit von mindestens einem der Folgenden ausgewählt: eine elektrische Feldstärke, der der Isolator 142 standhalten können soll; eine maximale Spannungsdifferenz zwischen der Steuerelektrode 141 und der ersten Halbleiterkontaktzone 121; eine maximale Spannungsdifferenz zwischen der Steuerelektrode 141 und der zweiten Halbleiterkontaktzone 123; eine Volumen- oder Dotierungskonzentration der zweiten Halbleiterkontaktzone 123; eine lokale Position der Halbleiterdriftzone 122 bezüglich der Steuerelektrode 141. Da sich die Spannungen der ersten Halbleiterkontaktzone 121, der zweiten Halbleiterkontaktzone 122 und die Spannung in der Halbleiterdriftzone 122 entlang der Erstreckungsrichtung Y ändern können, kann die Dicke des Isolators 142 gemäß dem Maximum der Spannungsdifferenzen oder, alternativ, entlang der Erstreckungsrichtung Y variieren.
  • Als ein Beispiel, das in 1 schematisch veranschaulicht ist, kann der Isolator 142 homogen sein und eine im Wesentlichen konstante Dicke T entlang der Erstreckungsrichtung Y aufweisen, zum Beispiel eine im Wesentlichen konstante Dicke T von mindestens 1 µm. Ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Isolators 142 kann das Erzeugen eines thermisch aufgewachsenen Oxids und/oder eines abgeschiedenen Oxids an den inneren Seitenwänden des Grabens 14 beinhalten.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Halbleiterbauelements 1, ein Abschnitt eines vertikalen Querschnitts davon ist in 2 schematisch und beispielhaft veranschaulicht, kann die Dicke T entlang der Erstreckungsrichtung Y zunehmen. Mit anderen Worten kann eine erste Dicke T1 des Isolators 142 in einem oberen Teil des Grabens 14 vergleichsweise kleiner als eine zweite Dicke T2 in einem unteren Teils des Grabens 14 sein. Der Isolator 142 ist zum Beispiel so designt, dass er seine größte Dicke in einem Gebiet aufweist, wo die größten Spannungsdifferenzen zu erwarten sind. Die Variation der Dicke T kann graduell auftreten, wie in 2 veranschaulicht, oder stufenartig. Zum Beispiel befindet sich die zweite Dicke T2 im Bereich des 1,1-Fachen bis zum 2,0-Fachen der ersten Dicke T1. Folglich kann die Dicke des Isolators 142 entlang der Erstreckungsrichtung Y um einen Faktor im Bereich von ungefähr 1,1 bis ungefähr 2,0 im Vergleich mit einer minimalen Dicke variieren.
  • Ein Verfahren zum Herstellen des Isolators 142, so dass der Isolator 142 eine Dicke T aufweist, die entlang der Erstreckungsrichtung Y zunimmt, kann mit einem thermisch aufgewachsenen Oxid an inneren Seitenwänden des Grabens 14 beginnen. Dann kann die Oberfläche des Oxids nitriert werden, z.B. mittels chemischer Niederdruck-Dampfphasenabscheidung (LPCVD) und/oder mittels eines Ofenprozesses. Eine Verarmung der Nitrierung über die Tiefen des Grabens 14 kann zum Beispiel ebenfalls implementiert sein. Ein thermischer Oxidationsschritt kann nachfolgend vorgenommen werden. Reaktionskomponenten, wie etwa O2 und/or H2O, können grundsätzlich homogen entlang der Tiefe des Grabens 14 verteilt werden. Andererseits kann im oberen Teil des Grabens 14 ein Dielektrikum, wie etwa Siliziumnitrid (Si3N4), oxidiert werden, wohingegen in dem unteren Teil des Grabens 14 Silizium oxidiert werden kann, was schneller auftreten kann als verglichen mit der Oxidation von Siliziumnitrid. Folglich ist die resultierende Dicke des Nitrids möglicherweise inhomogen. Ein solches Verfahren ermöglicht es, innerhalb eines thermischen Oxidationschritts einen keilförmigen Isolator 142 herzustellen, der z.B. mindestens teilweise aus Siliziumdioxid besteht. Die größte Dicke T des Isolators 142 kann zum Beispiel innerhalb des unteren Teils des Grabens 14 hergestellt werden, z.B. in einem Gebiet, wo die höchsten Spannungsdifferenzen erwartet werden können.
  • Ferner kann der Isolator 142 ein Dicke entlang der Erstreckungsrichtung Y aufweisen, die der Dicke T in der Richtung entspricht, die senkrecht zu Erstreckungsrichtung Y ist. Zum Beispiel kann die Distanz entlang der Erstreckungsrichtung Y zwischen dem proximalen Ende 141-1 der Steuerelektrode 141 und dem proximalen Ende 142-1 des Isolators 142 im Wesentlichen mit der Dicke T in der Richtung senkrecht zur Erstreckungsrichtung Y identisch sein, die in dem oberen Teil des Grabens 14 vorhanden ist. Ferner kann die Distanz entlang der Erstreckungsrichtung Y zwischen dem distalen Ende 141-2 der Steuerelektrode 141 und dem distalen Ende 142-2 des Isolators 142 im Wesentlichen mit der Dicke T in der Richtung senkrecht zur Erstreckungsrichtung Y identisch sein, die in dem unteren Teil des Grabens 14 vorhanden ist.
  • In einer Ausführungsform ist der Isolator 142 mindestens teilweise als ein topologischer Isolator implementiert. Der Isolator 142 umfasst zum Beispiel einen topologischen Isolator oder ist ein solcher. Der Isolator 142 kann folglich einen Fluss eines Stroms ermöglichen, der im Wesentlichen frei von Energieverlusten ist, zumindest in einem Gebiet dicht an der Oberfläche des Grabens 14.
  • Der Isolator 142 kann irgendein Material umfassen, das zum Isolieren einer Spannung geeignet ist, die mindestens 50% der Sperrspannung beträgt. Der Isolator 142 umfasst zum Beispiel Siliziumdioxid und/oder Siliziumnitrid und/oder Siliziumoxynitrid und/oder Hafniumoxid.
  • Die Halbleiterkontaktzonen 121 und 123 können ebenfalls dotiert sein. Zum Beispiel ist die Halbleiterkontaktzone 121 mit zweiten Dotierstoffen eines zweiten Leitfähigkeitstyps dotiert, der zu dem ersten Leitfähigkeitstyp komplementär ist. Ferner kann die Dotierungskonzentration innerhalb der ersten Halbleiterkontaktzone 121 mindestens zehnmal so hoch sein wie die Driftzonen-Dotierungskonzentration. Analog dazu kann die zweite Halbleiterkontaktzone 123 mit dritten Dotierstoffen von entweder dem ersten oder dem zweiten Leitfähigkeitstyp dotiert sein. Ferner kann die Dotierungskonzentration innerhalb der Halbleiterkontaktzonen 123 mindestens zehnmal so hoch sein wie die Driftzonen-Dotierungskonzentrationen. Weiter werden optionale Aspekte der Halbleiterkontaktzonen 121 und 123 ausführlicher mit Bezug auf 3A und 4 erklärt.
  • 3A veranschaulicht schematisch einen Abschnitt eines vertikalen Schnitts durch ein Halbleiterbauelement 1 gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen und 3B veranschaulicht schematisch einen Abschnitt eines horizontalen Schnitts entlang einer Ebene AA des Halbleiterbauelements 1 von 3A.
  • Der prinzipielle Aufbau des durch 3A und 3B veranschaulichten Halbleiterbauelements 1 entspricht grundsätzlich dem Aufbau des in 1 veranschaulichten Halbleiterbauelements 1, das oben beschrieben wurde. Das Halbleiterbauelement 1 kann eine Vielzahl der Gräben 14 umfassen, die periodisch angeordnet sein können, wie etwa mit einer im Wesentlichen konstanten Distanz zwischen zwei jeweils angrenzenden Gräben 14, was im Folgenden als Teilung P bezeichnet wird. In einer Ausführungsform liegt die Teilung P, d.h. die Distanz zwischen zwei angrenzenden Gräben 14 im Bereich von einigen µm. Die Teilung P liegt zum Beispiel im Bereich von 1 µm bis 10 µm, wie etwa in dem Bereich von 3 µm bis 7 µm.
  • Im Folgenden soll ein Beispiel einer spezifischen Konfiguration des in 3A veranschaulichten Halbleiterbauelements 1 ausführlicher präsentiert werden:
    Zum Beispiel kann ein Minimalwert der Teilung P durch erstens die Dicke T des Isolators 142 und folglich durch die maximal mögliche elektrische Feldstärke in dem Isolator 142 und zweitens eine maximale Sperrspannung zwischen der Steuerelektrode 141 und einer benachbarten Halbleiterregion, wie etwa einer oder mehrerer Halbleiterzonen 121, 122 und 123, begrenzt sein.
  • Die Teilung P kann aufgrund einer Breite eines entsprechenden Gebiets, das benötigt wird, um die Halbleiterkontaktzonen 121 und 123 und die Steuerelektrode 141 bereitzustellen, vergrößert sein. Die Breiten können parallel zu der Dicke T sein. Die Breiten können zum Beispiel jeweils im Bereich zwischen ungefähr 50 nm und ungefähr 3 µm liegen. Zum Beispiel kann jede Breite ungefähr 500 nm betragen. In einer Ausführungsform kann die Teilung P linear mit der Sperrspannung zwischen der Steuerelektrode 141 und der ersten Halbleiterkontaktzone 121 und Dimensionen eines Gebiets, das zum Kontaktieren der ersten Halbleiterkontaktzone 121 benötigt wird, und einem Gebiet, das zum Erstellen der Steuerelektrode 141 innerhalb des Grabens 14 benötigt wird, skalieren. Falls zum Beispiel die Sperrspannung zwischen der Steuerelektrode 141 und der ersten Halbleiterkontaktzone 121 ungefähr 600 V beträgt und falls die maximale elektrische Feldstärke in dem Isolator 142 ungefähr 3 MV/cm beträgt, kann die Dicke des Isolators 124 ungefähr 2 µm betragen. Falls die Breiten der Steuerelektrode 141 und der ersten Halbleiterkontaktzone 121 jeweils ungefähr 500 nm betragen, kann die Teilung P ferner im Bereich von einigen µm liegen, wie etwa 5 µm.
  • Zusätzlich kann die Gesamterstreckung der Halbleiterdriftzone 122 entlang der Richtung Y mit der erforderlichen Sperrspannung des Halbleiterbauelements 1 skalieren, z.B. mit der erforderlichen Sperrspannung zwischen der ersten Halbleiterkontaktzone 121 und der zweiten Halbleiterkontaktzone 123. Falls zum Beispiel die Halbleiterdriftzone 122 im Wesentlichen aus Silizium besteht, kann eine Erstreckung entlang der Erstreckungsrichtung Y von ungefähr 8 µm bis 10 µm pro 100 V angemessen sein.
  • In einer Ausführungsform kann die Gesamterstreckung der Halbleiterdriftzone 122 entlang der Erstreckungsrichtung Y einige 10 µm betragen. Um zum Beispiel eine Sperrspannung von ungefähr 600 V zu erreichen, kann die Gesamterstreckung der Halbleiterdriftzone 122 ungefähr 55 µm betragen, z.B. dann, wenn Silizium als Material für die Halbleiterdriftzone 122 verwendet wird.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Halbleiterdriftzone 122 ein Material mit einer breiten Bandlücke, z.B. SiC. Die Halbleiterdriftzone 122 umfasst zum Beispiel hauptsächlich SiC oder besteht entsprechend im Wesentlichen aus SiC. Diese Ausführungsform beinhaltet den folgenden Ansatz: Für Materialien mit einer breiten Bandlücke, z.B. SiC, kann die Gesamterstreckung der Halbleiterdriftzone 122 entlang der Erstreckungsrichtung Y vergleichsweise signifikant kleiner als bei Silizium sein, z.B. bis um einen Faktor von ungefähr 10 bei einer gegebenen Sperrspannung des Halbleiterbauelements 1. Da die Dicke T des Isolators 142 unabhängig von dem Material der Halbleiterdriftzone sein kann, kann Verwendung eines Materials mit einer breiten Bandlücke, z.B. SiC, zum Erstellen der Halbleiterdriftzone 122 zu einer signifikanten Verringerung der Tiefe des Grabens 14 führen, d.h. zu einer signifikanten Verringerung der Gesamterstreckung des Grabens 14 entlang der Erstreckungsrichtung Y. Solch eine verringerte Tiefe des Grabens 14 kann das Herstellen des Halbleiterbauelements 1 erleichtern. Zum Beispiel kann eine Spannung in dem Halbleiterbauelement 1, z.B. eine mechanische Spannung aufgrund von Temperaturänderungen des Halbleiterbauelements 1, aufgrund des verringerten Volumens des Isolators 142 innerhalb des Grabens 14, verringert werden.
  • Der erste Lastkontakt 11 kann ein Source-Kontakt (S) sein und der zweite Lastkontakt 13 kann ein Drain-Kontakt (D) sein. Die in den Gräben 14 enthaltenen Steuerelektroden 141 können Gate-Elektroden (G) zum Steuern des Halbleiterbauelements 1 sein. Folglich kann das Halbleiterbauelement 1 ein Vertikal-MOSFET sein.
  • Wie in 3A veranschaulicht, kann das Halbleiterbauelement 1 eine Vielzahl von getrennten ersten Halbleiterkontaktzonen 121 umfassen. Jede der ersten Halbleiterkontaktzonen 121 kann eine erste Halbleiter-Body-Region 121-1 umfassen, die in Kontakt mit der Halbleiterdriftzone 122 ist. Ferner kann jede der ersten Halbleiterkontaktzonen 121 eine erste Halbleiterkontaktregion 121-2 umfassen, die in Kontakt mit sowohl dem ersten Lastkontakt 11 als auch der ersten Halbleiter-Body-Region 121-1 ist.
  • Jede erste Halbleiter-Body-Region 121-1 ist zum Beispiel mit zweiten Dotierstoffen des zweiten Leitfähigkeitstyps dotiert, der zu dem ersten Leitfähigkeitstyp komplementär ist, z.B. jede erste Halbleiter-Body-Region 121-1 kann eine p-dotierte Region sein.
  • Jede erste Halbleiterkontaktregion 121-2 kann mit dritten Dotierstoffen des ersten Leitfähigkeitstyps dotiert sein. Jede der ersten Halbleiterkontaktregionen 121-2 ist eine n+-dotierte Halbleiterregion. Zum Erstellen eines elektrischen Kontakts zwischen dem ersten Lastkontakt 11 und den ersten Halbleiterkontaktregionen 121-2 können erste Kontaktelemente 11-1 innerhalb jeder ersten Halbleiterkontaktzone 121 angeordnet sein. Die ersten Dotierstoffe sind zum Beispiel mit den dritten Dotierstoffen identisch.
  • Der erste Lastkontakt 11 kann zum Beispiel eine Metallschicht des Halbleiterbauelements 1 umfassen. Der erste Lastkontakt 11 kann mindestens eines der folgenden Materialien umfassen: Aluminium (Al), Kupfer (Cu), Nickel (Ni), Silber (Ag), Gold (Au), Platin (Pt) und/oder Titan (Ti). Der erste Lastkontakt 11 kann ferner eine Diffusionsbarrierenschicht (nicht gezeigt) beinhalten, zum Beispiel an einem unteren Teil des ersten Lastkontakts 11, der zu der Halbleiterregion 12 hinzeigt. Die Diffusionsbarrierenschicht kann ein elektrisch leitendes Nitrid umfassen, wie etwa Tantalnitrid (TaN), Titannitrid (TiN). Ferner kann zwischen dem ersten Lastkontakt 11 und der Halbleiterregion 12 ein (nicht gezeigter) Kontaktstöpsel angeordnet sein, wobei ein solcher Kontaktstöpsel Silizium (Si) und/oder Wolfram (W) umfassen kann. Zusätzlich kann die Halbleiterregion 12 eine (nicht gezeigte) obere Kontaktschicht umfassen, die in einer oberen Oberflächenregion der Halbleiterregion 12 und in der Nähe des ersten Lastkontakts 11 angeordnet ist. Die obere Kontaktschicht kann auch ein elektrisch leitfähiges Nitrid und/oder Silizid beinhalten, wie etwa ein Titansilizid, ein Tantalsilizid und/oder ein Kobaltsilizid.
  • Der zweite Lastkontakt 13 und ein Übergang zwischen dem zweiten Lastkontakt 13 und der Halbleiterregion 12 kann auf eine der oben mit Bezug auf den ersten Lastkontakt 11 erklärten ähnlichen Weise implementiert werden. Dementsprechend kann der zweite Lastkontakt 13 auch eine Metallschicht umfassen. Der zweite Lastkontakt 13 kann mindestens eines der folgenden Materialien umfassen: Aluminium (Al), Kupfer (Cu), Nickel (Ni), Silber (Ag), Gold (Au), Platin (Pt) und/oder Titan (Ti). Zusätzlich kann der zweite Lastkontakt 13 eine weitere Diffusionsbarrierenschicht (nicht gezeigt) beinhalten, zum Beispiel an einem oberen Teil des zweiten Lastkontakts 13, der zu der Halbleiterregion 12 hinzeigt. Die weitere Diffusionsbarrierenschicht kann ein elektrisch leitendes Nitrid umfassen, wie etwa Tantalnitrid (TaN), Titannitrid (TiN). Ferner kann zwischen dem zweiten Lastkontakt 11 und der Halbleiterregion 12 ein (nicht gezeigter) Kontaktstöpsel angeordnet sein, wobei ein solcher weiterer Kontaktstöpsel Silizium (Si) und/oder Wolfram (W) umfassen kann. Zusätzlich kann die Halbleiterregion 12 eine (nicht gezeigte) untere Kontaktschicht umfassen, die an einer unteren Region der Halbleiterregion 12 und in der Nähe des zweiten Lastkontakts 13 angeordnet ist. Die untere Kontaktschicht kann auch ein elektrisch leitfähiges Nitrid und/oder Silizid beinhalten, wie etwa ein Titansilizid, ein Tantalsilizid und/oder ein Kobaltsilizid.
  • Die ersten Kontaktelemente 11-1 können Teil der ersten Halbleiterkontaktzonen 121 sein. Ferner können die ersten Kontaktelemente 11-1 ein Halbleitermaterial umfassen. Die ersten Kontaktelemente 11-1 sind zum Beispiel mit denselben Dotierstoffen, wie sie in den ersten Halbleiter-Body-Regionen 121-1 vorhanden sein können, dotiert, wobei eine Dotierungskonzentration in den ersten Kontaktelementen 11-1 vergleichsweise höher als eine Dotierungskonzentration in den ersten Halbleiter-Body-Regionen 121-1 sein kann.
  • Die zweite Halbleiterkontaktzone 123 kann vergleichsweise hoch dotiert sein. Die zweite Halbleiterkontaktzone 123 ist zum Beispiel im Vergleich mit denselben Dotierstoffen wie in der ersten Halbleiterkontaktregion 121-2 dotiert. Die zweite Halbleiterkontaktzone 123 ist zum Beispiel eine n+-Drain-Kontaktzone.
  • Wie in 3B veranschaulicht kann jede Steuerelektrode 141 von der ersten Halbleiterkontaktregion 121-2 und von dem ersten Kontaktelement 11-1 mittels des Isolators 142 isoliert sein.
  • Ferner kann jeder Graben 14 einen im Wesentlichen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt aufweisen, wie in 3B in einem horizontalen Querschnitt veranschaulicht ist. In einer weiteren Ausführungsform kann jeder Graben 14 in einem horizontalen Querschnitt einen im Wesentlichen kreisförmigen oder elliptischen Querschnitt aufweisen (nicht dargestellt). In noch einer weiteren Ausführungsform kann jeder Graben 14 in einem horizontalen Querschnitt einen im Wesentlichen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt mit abgerundeten Ecken aufweisen (nicht dargestellt).
  • Sowohl der Isolator 142 als auch die Steuerelektrode 141 können einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt, wie etwa einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt, einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt mit abgerundeten Ecken oder einen im Wesentlichen kreisförmigen bzw. elliptischen Querschnitt aufweisen. In einer Ausführungsform weist der Isolator 142 einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt mit einer einige µm betragenden Kantenbreite auf. In dem Beispiel der oben beschriebenen spezifischen Konfiguration kann die Kantenbreite ungefähr 4,5 µm betragen.
  • 4 veranschaulicht schematisch einen Abschnitt eines vertikalen Schnitts durch ein weiteres Halbleiterbauelement 1 gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen. Der prinzipielle Aufbau des Halbleiterbauelements 1 von 4 entspricht grundsätzlich dem Aufbau des in 1 veranschaulichten Halbleiterbauelements 1. Insofern wird auf das Obige verwiesen.
  • Das Halbleiterbauelement 1 von 4 kann eine grundsätzlich symmetrische vertikale Struktur aufweisen. Zum Beispiel weist das Halbleiterbauelement 1 gemäß 4 die folgenden Merkmale auf: Jede der ersten Halbleiterkontaktzonen 121 umfasst die erste Halbleiter-Body-Region 121-1, die in Kontakt mit der Halbleiterdriftzone 122 ist, und die erste Halbleiterkontaktregion 121-2, die in Kontakt mit dem ersten Lastkontakt 11 ist. Analog dazu umfasst das Halbleiterbauelement 1 gemäß 4 eine Vielzahl von zweiten Halbleiterkontaktzonen 123, wobei jede der zweiten Halbleiterkontaktzonen 123 eine zweite Halbleiter-Body-Region 123-1 umfasst, die in Kontakt mit der Halbleiterdriftzone 122 ist, und eine zweite Halbleiterkontaktregion 123-2, die in Kontakt mit dem zweiten Lastkontakt 13 ist. Ferner kann jede der ersten Halbleiter-Body-Regionen 121-1 und der zweiten Halbleiter-Body-Regionen 123-1 mit zweiten Dotierstoffen des zweiten zum ersten Leitfähigkeitstyps komplementären Leitfähigkeitstyps dotiert sein. Zusätzlich kann jede der ersten Halbleiterkontaktregionen 121-2 und der zweiten Halbleiterkontaktregionen 123-2 mit dritten Dotierstoffen des ersten Leitfähigkeitstyps dotiert sein. Dadurch kann das Halbleiterbauelement 1 dafür ausgelegt sein, die Sperrspannung bidirektional zu sperren und einen Laststrom bidirektional zu leiten, d.h. von dem ersten Lastkontakt 11 zum zweiten Lastkontakt 13 und umgekehrt, vom zweiten Lastkontakt 13 zum ersten Lastkontakt 11. Folglich kann der erste Lastkontakt 11 ein erster Source-Kontakt (S1) sein und der zweite Lastkontakt 13 kann ein zweiter Source-Kontakt (S2) sein.
  • Zum Erstellen eines elektrischen Kontakts zwischen dem zweiten Lastkontakt 13 und den zweiten Halbleiterkontaktregionen 123-2 können zweite Kontaktelemente 13-1 innerhalb jeder zweiten Halbleiterkontaktzone 123 angeordnet sein.
  • Die zweiten Kontaktelemente 13-1 können auf ähnliche Weise wie im Vergleich mit den ersten oben präsentierten Kontaktelementen 11-1 implementiert sein. Dementsprechend können die zweiten Kontaktelemente 13-1 Teil der zweiten Halbleiterkontaktzonen 123 sein. Ferner können die zweiten Kontaktelemente 13-1 ein Halbleitermaterial umfassen. Die zweiten Kontaktelemente 13-1 sind zum Beispiel mit denselben Dotierstoffen, wie sie in den zweiten Halbleiter-Body-Regionen 123-1 vorhanden sein können, dotiert, wobei eine Dotierungskonzentration in den zweiten Kontaktelementen 13-1 vergleichsweise höher als eine Dotierungskonzentration in den zweiten Halbleiter-Body-Regionen 123-1 sein kann. Folglich können die zweiten Kontaktelemente 13-1 stark p-dotierte Halbleiterregionen sein.
  • Zum Beispiel sind die zweiten Halbleiterkontaktregionen 123-2 n+-dotierte Halbleiterregionen. Ferner können die zweiten Halbleiter-Body-Regionen 123-1 p-dotierte Halbleiterregionen sein.
  • 5A veranschaulicht schematisch ein Schaltbild einer Schaltungsanordnung gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen. Die Schaltungsanordnung 2 beinhaltet eine Stromversorgung 21 zum Versorgen einer Last 22 mit Leistung, wobei die Stromversorgung 21 einen ersten Leistungsausgang 211 und einen zweiten Leistungsausgang 212 aufweist. Die Stromversorgung 21 ist ausgelegt zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung größer als 40 V zwischen dem ersten Leistungsausgang 211 und dem zweiten Leistungsausgang 212. Die Stromversorgung 21 ist zum Beispiel eine Batterie, die eine Gleichspannung bereitstellt.
  • Die Schaltungsanordnung 2 umfasst ferner einen Laststrompfad 23, wobei der Laststrompfad zum Koppeln der Last 22 mit dem ersten Leistungsausgang 211 und dem zweiten Leistungsausgang 212 ausgelegt ist. Obwohl die Last 22 als ein einfacher ohmscher Widerstand veranschaulicht ist, versteht sich, dass die Last 22 auch ein Lastnetzwerk oder eine weitere Schaltungskonfiguration sein kann, die elektrische Energie verbraucht. Ein Laststrompfad 23 kann zum Beispiel Kabel, Verbinder und/oder andere Übertragungsmittel zum Transportieren der von der Stromversorgung 21 bereitgestellten Leistung zu der Last 22 umfassen.
  • Innerhalb des Laststrompfads 23 ist ein Halbleiterbauelement 1 eingeschlossen, das einen Steueranschluss 17, einen ersten Lastanschluss 18 und einen zweiten Lastanschluss 19 umfasst. Das Halbleiterbauelement 1 der Schaltungsanordnung 2 weist zum Beispiel einen wie z.B. in einer der 1 bis 4 veranschaulichten Aufbau auf.
  • Dementsprechend kann der erste Lastanschluss 18 in elektrischem Kontakt mit dem ersten Lastkontakt 11 des Halbleiterbauelements 1 sein, der zweite Lastanschluss 19 kann in Kontakt mit dem zweiten Lastkontakt 13 sein und die Steuerelektrode(n) 141 kann(können) in elektrischem Kontakt mit dem Steueranschluss 17 des Halbleiterbauelements 1 sein. Folglich kann ein Laststrom, der durch den Laststrompfad 23 fließt, durch den ersten Lastanschluss 18, den ersten Kontakt 11, die Halbleiterregion 12 einschließlich der ersten Halbleiterkontaktzone(n) 121, der Halbleiterdriftzone 122 und der zweiten Halbleiterkontaktzone(n) 123, den zweiten Lastkontakt 13 und den zweiten Lastanschluss 19 des Halbleiterbauelements 1 hindurchgehen, wenn das Halbleiterbauelement 1 in einem An-Zustand betrieben wird. Mit anderen Worten kann das Halbleiterbauelement 1 mittels des ersten Lastanschlusses 18 und des zweiten Lastanschlusses 19 mit der Last 22 in Serie geschaltet werden.
  • Das Halbleiterbauelement 1 der Schaltungsanordnung 2 kann ein n-Kanal-Halbleiterbauelement 1 sein. Wie oben erklärt, kann(können) die Gate-Steuerelektrode(n) 141 des Halbleiterbauelements 1, in Abhängigkeit von dem Steuersignal, zum gleichzeitigen Induzieren von sowohl einem Inversionskanal innerhalb der ersten Halbleiterkontaktzone 121 als auch einem Akkumulationskanal innerhalb der Halbleiterdriftzone 122 ausgelegt sein, wobei die Halbleiterdriftzone 122 n-dotiert sein kann. Der induzierte Inversionskanal und der induzierte Akkumulationskanal bilden zum Beispiel einen Laststromkanal, der die erste Halbleiterkontaktzone 121 und die zweite Halbleiterkontaktzone 123 miteinander verbindet.
  • Die Schaltungsanordnung 2 umfasst ferner einen Steuerstrompfad 26, wobei der Steuerstrompfad 26 die Stromversorgung 21 an den Steueranschluss 17 koppelt. Ferner beinhaltet der Steuerstrompfad 26 einen steuerbaren Schalter 24, der ausgelegt ist zum Empfangen eines Schaltersteuersignals 24-1 und, in Abhängigkeit von dem Schaltersteuersignal 24-1, zum elektrischen Verbinden des Steueranschlusses 17 mit entweder dem ersten Leistungsausgang 211 oder dem zweiten Leistungsausgang 212.
  • Zum Beispiel dann, wenn das Schaltersteuersignal 24-1 derart bereitgestellt ist, dass der Steueranschluss 17 des Halbleiterbauelements 1 elektrisch mit dem ersten Leistungsausgang 211 verbunden ist. Folglich kann das an dem ersten Leistungsausgang 211 vorhandene elektrische Potential dem Steueranschluss 17 zugeführt werden und dadurch der(den) Steuerelektrode(n) 141. Falls zum Beispiel das an dem ersten Leistungsanschluss 211 vorhandene elektrische Potential das Hoch-Potential ist, kann ein solcher Zustand des ansteuerbaren Schalters 24 das Halbleiterbauelement 1 veranlassen, angeschaltet zu werden, wodurch ein Fluss eines Laststroms durch den Laststrompfad 23 außerhalb des Halbleiterbauelements 1 und den Laststromkanal innerhalb des Halbleiterbauelements 1 ermöglicht wird. In einer solchen Konfiguration kann das an dem ersten Leistungsanschluss 211 vorhandene elektrische Potential sowohl der Last 22 als auch dem Steueranschluss 17 des Halbleiterbauelements 1 zugeführt werden. Dieses Potential kann mehr als 40 V betragen, wie etwa 100 V, 300 V, 600 V oder sogar mehr als 600 V. Ferner sei angemerkt, dass der zweite Leistungsausgang 212 elektrisch mit Masse verbunden sein kann (nicht gezeigt).
  • Bereitstellen des Schaltersteuersignals 24-1 derart, dass der Steueranschluss 17 elektrisch mit dem zweiten Leistungsausgang 212 verbunden ist, kann das Halbleiterbauelement 1 veranlassen, auszuschalten, wodurch der Fluss eines Laststroms durch den Laststrompfad 23 außerhalb des Halbleiterbauelements 1 und durch den Laststromkanal innerhalb des Halbleiterbauelements 1 gesperrt wird, d.h., dass die Last 22 elektrisch von der Stromversorgung 21 getrennt wird. Falls das Halbleiterbauelement 1 als ein p-Kanal-Halbleiterbauelement implementiert ist, kann ein zu dem oben erklärten Prinzip komplementäres Steuerverfahren zum Steuern eines solchen p-Kanal-Halbleiterbauelements angewandt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform dient die Stromversorgung 21 nicht nur zum Versorgen mit elektrischer Leistung für die Last 22 sondern dient auch als ein Gate-Treiber zum direkten Ansteuern der Steuerelektrode(n) 141 des Halbleiterbauelements 1. Mit anderen Worten kann das Halbleiterbauelement 1 direkt mittels der Stromversorgung 21 gesteuert werden. Eine weitere Gate-Treibereinheit zusätzlich zu dem steuerbaren Schalter 24 kann hinfällig sein.
  • Gemäß einer weiteren in 5B schematisch und beispielhaft veranschaulichten Ausführungsform kann die Schaltungsanordnung 2 ferner eine Ladungspumpe 27 umfassen. Die Ladungspumpe 27 kann der Stromversorgung 21 nachgeschaltet und dem steuerbaren Schalter 24 vorgeschaltet angeordnet sein. Ferner kann die Ladungspumpe 27 mindestens teilweise innerhalb des Steuerstrompfads 26 eingeschlossen sein. Die Ladungspumpe 27 ist zum Beispiel ausgelegt zum Empfangen der Ausgangsspannung, die von der Stromversorgung 21 bereitgestellt wird, und, in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung der Stromversorgung 21, zum Erzeugen einer Ladungspumpen-Ausgangsspannung, wobei die Ladungspumpen-Ausgangsspannung vergleichsweise größer als die Ausgangsspannung der Stromversorgung 21 sein kann. Der steuerbare Schalter 24 kann der Ladungspumpe 27 nachgeschaltet angeordnet sein und kann zum Empfangen der Ladungspumpen-Ausgangsspannung ausgelegt sein. Der steuerbare Schalter 24 ist zum Beispiel ausgelegt zum elektrischen Verbinden des Steueranschlusses 17 mit entweder einem ersten Ausgangsanschluss 27-1 der Ladungspumpe 27 oder einem zweiten Ausgangsanschluss 27-2 der Ladungspumpe 27 in Abhängigkeit von dem Schaltersteuersignal 24-1, wobei der erste Ausgangsanschluss 27-1 mit dem ersten Leistungsausgang 211 verbunden ist und wobei der zweite Ausgangsanschluss 27-1 mit dem zweiten Leistungsausgang 212 verbunden ist.
  • Die Ladungspumpe 27 beinhaltet zum Beispiel einen Eingangskondensator 271 und einen Ausgangskondensator 272. Der Ausgangskondensator 272 kann ausgelegt sein zum Zuführen der Ladungspumpen-Ausgangsspannung zum steuerbaren Schalter 24. Ferner kann die Ladungspumpe 27 eine erste Diode 273 und eine zweite Diode 274 sowie eine Schalteranordnung 275 umfassen, wobei diese Komponenten der Ladungspumpe 27 miteinander wie in 5B dargestellt verbunden sein können. Sowohl die erste Diode 273 als auch die zweite Diode 274 können in dem Steuerstrompfad 26 eingeschlossen sein. Die Schalteranordnung 275 kann ausgelegt sein zum elektrischen Verbinden einer Elektrode des Eingangskondensators 271 mit entweder dem ersten Leistungsausgang 211 oder dem zweiten Leistungsausgang 212 in Abhängigkeit von einem Steuersignal, das der Schalteranordnung 275 zugeführt wird. Eine weitere Elektrode des Eingangskondensators 271 kann mit einem Kathodenanschluss der ersten Diode 273 und einem Anodenanschluss der zweiten Diode 274 verbunden sein. Ein Anodenanschluss der ersten Diode 273 kann mit dem ersten Leistungsausgang 211 verbunden sein. Ein Kathodenanschluss der zweiten Diode 274 kann mit einer Elektrode des Ausgangskondensators 272 verbunden sein, der das elektrische Potential des ersten Ausgangsanschlusses 27-1 bereitstellen kann. Die andere Elektrode des Ausgangskondensators 272 kann das elektrische Potential des zweiten Ausgangsanschlusses 27-2 bereitstellen und kann mit dem zweiten Leistungsausgang 212 verbunden sein. Dadurch kann die Ladungspumpe 27 ausgelegt sein zum Erzeugen der Ladungspumpen-Ausgangsspannung, die größer als die Ausgangsspannung ist, die von der Stromversorgung 21 bereitgestellt wird, wie etwa circa zweimal so groß wie die von der Stromversorgung 21 bereitgestellte Ausgangsspannung. Die Ladungspumpen-Ausgangsspannung kann dem Steueranschluss 17 mittels des steuerbaren Schalters 24 als das Gate-Steuersignal zugeführt werden.
  • Falls zum Beispiel das Halbleiterbauelement 1 nur selten geschaltet wird, kann das Halbleiterbauelement 1 durch die Ladungspumpe 27 gesteuert werden, da der mittlere Strom zum Laden der Gate-Elektrode(n) 141 vergleichsweise klein sein kann.
  • Die Ladungspumpe 27 kann ausgelegt sein zum Bereitstellen ihrer Ladungspumpen-Ausgangsspannung als des Gate-Steuersignal, zum Beispiel durch Bereitstellen der Ladungspumpen-Ausgangsspannung zwischen dem Steueranschluss 17 und dem ersten Lastanschluss 18 oder dem zweiten Lastanschluss 19. Die Ladungspumpen-Ausgangsspannung kann die von der Stromversorgung 21 bereitgestellte Ausgangsspannung übersteigen. Da ein Widerstand des Halbleiterbauelements 1 in einem An-Zustand von der Spannung abhängen kann, die zwischen der Steuerelektrode 141 und der ersten Halbleiterkontaktzone 121 oder der zweiten Halbleiterkontaktzone 123 und der Halbleiterdriftzone 122 angelegt ist, kann eine erhöhte Spannung des Gate-Steuersignals zu einem verringerten An-Zustand-Widerstand führen. Wie oben erklärt kann die Sperrfähigkeit des Isolators 142 designt sein, zur maximalen Sperrfähigkeit des Halbleiterbauelements 1 zwischen der ersten Halbleiterkontaktzone 121 und der zweiten Halbleiterkontaktzone 123 zu passen, d.h. zu der Sperrspannung des Halbleiterbauelements 1. Allerdings könnte das Halbleiterbauelement 1 derart designt sein, dass diese Sperrfähigkeit zwischen der ersten Halbleiterkontaktzone 121 und der zweiten Halbleiterkontaktzone 123 die von der Stromversorgung 21 bereitgestellte Ausgangsspannung übersteigt, z.B. um etwas Reserve für den Fall von Spannungstransienten zu lassen, die z.B. während des Ausschaltens des Laststroms durch die Last 22 auftreten können. Folglich kann die Ladungspumpe 27 verwendet werden, das Gate-Steuersignal mit einer Spannung zu erzeugen, die die von der Stromversorgung 21 bereitgestellte Ausgangsspannung übersteigt.
  • Der steuerbare Schalter 24 kann mittels einer Halbleiterschalteranordnung oder mittels mechanischer Schalter realisiert werden.
  • Die Last 22 kann entweder zwischen den ersten Leistungsausgang 211 und den zweiten Lastanschluss 19 (wie in 5A und 5B veranschaulicht) oder alternativ oder zusätzlich zwischen den zweiten Leistungsausgang 212 und den ersten Lastanschluss 18 geschaltet sein.
  • Ferner versteht sich, dass der Steuerstrompfad 26 einen ohmschen Widerstand, wie etwa als einen Gate-Widerstand, aufweisen kann. Ferner kann der Steuerstrompfad 26 eine weitere (nicht gezeigte) Diode beinhalten, z.B. eine weitere Diode, die derart angeordnet ist, dass die weitere Diode Verbrauch von Ladung vermeidet, die in der(den) Steuerelektrode(n) 141 enthalten ist, z.B. für den Fall, dass die Spannung der Stromversorgung 21 plötzlich abfällt. Die weitere Diode kann zum Beispiel ferner einen Kathodenanschluss und einen Anodenanschluss aufweisen, wobei der Kathodenanschluss elektrisch mit dem Steueranschluss 17 verbunden ist und der Anodenanschluss mit dem ersten Leistungsausgang 211 oder entsprechend mit dem ersten Ausgangsanschluss 27-1 verbunden ist, falls die Schaltungsanordnung 2 die Ladungspumpe 27 beinhaltet.
  • 6 veranschaulicht schematisch ein Schaltbild einer Schaltungsanordnung 2 gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen. Grundsätzlich entspricht der Aufbau der in 6 veranschaulichten Schaltungsanordnung 2 dem Aufbau der in 5A veranschaulichten Schaltungsanordnung 2. Gemäß der in 6 veranschaulichten Ausführungsform ist die Stromversorgung 21 eine Wechselstrom-Stromversorgung, die eine Wechselspannung zwischen dem ersten Leistungsausgang 211 und dem zweiten Leistungsausgang 212 bereitstellt. In einem derartigen Fall kann die Schaltungsanordnung 2 zusätzlich eine Gleichrichterschaltung 25 beinhalten, wie etwa eine Dioden-Brücke. Die Gleichrichterschaltung 25 beinhaltet zum Beispiel wie in 6 veranschaulicht vier Dioden 251, 252, 253 und 254. Ferner kann die Gleichrichterschaltung 25 einen Pufferkondensator 255 umfassen, der eine Gleichspannung bereitstellt, die der gleichgerichteten Wechselspannung entspricht. Die Gleichspannung des Pufferkondensators 255 kann mittels der Gleichstromanschlüsse 255-1 und 255-2 bereitgestellt sein.
  • Der Steueranschluss 17 des Halbleiterbauelements 1 ist mittels des Steuerstrompfads 26, der den steuerbaren Schalter 24 und einen Serienwiderstand 171, der ein Gate-Widerstand sein kann, enthalten kann, an die Gleichstromanschlüsse 255-1 und 255-2 gekoppelt.
  • Bezüglich des Betriebs der in 6 veranschaulichten Schaltungsanordnung 2 wird auf die bezüglich 5A und 5B gemachten Erklärungen verwiesen. Das Halbleiterbauelement 1 wird durch Zuführen des Schaltersteuersignals 24-1, so dass der Steueranschluss 17 (über den Serienwiderstand 171) elektrisch mit dem Gleichstromanschluss 255-1 verbunden ist, eingeschaltet. Ferner kann das Halbleiterbauelement 1 durch Zuführen des Schaltersteuersignals 24-1, so dass der Steueranschluss 17 (über den Serienwiderstand 171) elektrisch mit dem anderen Gleichstromanschluss 255-2 verbunden ist, ausgeschaltet werden.
  • Ferner versteht sich, dass die Schaltungsanordnung 2 gemäß 6 auch eine Ladungspumpe 27 enthalten kann. Die Ladungspumpe 27 kann zum Beispiel dem Pufferkondensator 255 nachgeschaltet und dem steuerbaren Schalter 24 vorgeschaltet angeordnet sein.
  • Das Halbleiterbauelement 1 kann, wie in einer oder mehreren der 1 bis 6 schematisch veranschaulicht ist, durch Zuführen des Gate-Steuersignals mit einer Spannung, die mindestens 50% der Sperrspannung des Halbleiterbauelements 1 beträgt, zu der (den) Steuerelektrode(n) 141 betrieben werden. Wie zum Beispiel anhand der in 5A, 5B und 6 veranschaulichten Ausführungsformen abgeleitet werden kann, kann das Halbleiterbauelement 1 nicht nur ausgelegt sein zum Sperren einer Spannung, die mehr als 100% der von der Stromversorgung 21 bereitgestellten Ausgangsspannung beträgt, sondern kann auch mit einem Gate-Steuersignal (bereitgestellt von dem Steueranschluss 17) betrieben werden, das eine Spannung aufweist, die auch mindestens 100% der Ausgangsspannung der Stromversorgung 21 beträgt. Folglich kann der Isolator 142 zum Standhalten einer solchen Spannung ausgelegt sein.
  • Wie oben erklärt kann das Halbleiterbauelement 1, gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen, durch Zuführen des Gate-Steuersignals mit einer Spannung, die mindestens 50% der Sperrspannung beträgt, zu der Steuerelektrode 141 eingeschaltet werden. Zum Wechseln des Zustands des Halbleiterbauelements 1, z.B. von einem Aus-Zustand zu einem Ein-Zustand oder umgekehrt, kann die Spannung des Gate-Steuersignals zum Beispiel mindestens 40 V betragen.
  • Die oben beschriebenen Ausführungsformen beinhalten den Ansatz, dass eine Last manchmal mit einer Stromversorgung verbunden werden soll und manchmal von der Stromversorgung getrennt werden soll. Gelegentlich kann die Rate des Verbindens der Last mit der Stromversorgung und des Trennens der Last von der Stromversorgung sehr gering sein, wie etwa einmal pro Stunde, einmal pro Tag oder sogar nur einmal während der gesamten Lebensdauer der Last. Sogenannte Hauptschalter oder Master-Schalter werden zum Erfüllen solcher Verbindungs-/Trennungs-Funktionalität niedriger Rate verwendet. Im Falle eines Fehlers, wie etwa eines Netzfehlers oder eines Batteriefehlers oder eines Verlustes der Masseverbindung, kann es wünschenswert sein, die Last von der Stromversorgung zu trennen. Mechanische Schalter können zum Beispiel zum Erfüllen solcher Verbindungs-/Trennungs-Funktionalität verwendet werden.
  • Allerdings können solche mechanischen Schalter eine vergleichsweise große Schaltverzögerungszeit aufweisen, die, im Falle eines Fehlers, zu Beschädigung der Stromversorgung und/oder der Last führen kann. Falls ein mechanischer Schalter häufig geschaltet wird, d.h. häufig zum Verbinden und Trennen der Last von/zu der Stromversorgung verwendet wird, kann die Abnutzung des mechanischen Schalters allerdings Beschädigungen verursachen oder sogar zu einem Verlust der Funktionalität des Schalters führen.
  • Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen wird vorgeschlagen, ein Halbleiterbauelement anstelle eines mechanischen Schalters zum Erfüllen der Verbindungs-/Trennungs-Funktionalität zu verwenden, z.B. ein wie in einer der 1 bis 6 schematisch veranschaulichtes Halbleiterbauelement. Solch ein Halbleiterbauelement kann einen vergleichsweise geringen Ein-Zustand-Widerstand aufweisen und kann demnach zum kontinuierlichen Führen eines Laststroms über einen vergleichsweise langen Zeitraum mit nur geringen Verlusten geeignet sein. Zum Beispiel kann der Ein-Zustand-Widerstand verringert werden durch Bereitstellen des Gate-Steuersignals mit vergleichsweise hoher Spannung, die, wie oben ausgeführt, im Bereich der Sperrspannung des Halbleiterbauelements liegen kann, z.B. bei mindestens 50% der Sperrspannung, mindestens 75% der Sperrspannung oder sogar höher, wie etwa bei mindestens 100% der Sperrspannung. Aufgrund der niedrigen Rate des Schaltbetriebs des Halbleiterbauelements muss das Halbleiterbauelement nicht notwendigerweise hinsichtlich kleiner Schaltverluste designt sein, sondern eher ausschließlich hinsichtlich kleiner Verluste im Ein-Zustand.
  • Merkmale weiterer Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. Die Merkmale weiterer Ausführungsformen und die Merkmale der oben beschriebenen Ausführungsformen können zum Bilden zusätzlicher Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, soweit die Merkmale nicht ausdrücklich als zueinander alternativ beschrieben sind.
  • Zum Erleichtern des Verständnisses von in den Zeichnungen schematisch veranschaulichten beispielhaften Ausführungsformen sind manche der Steuerelektroden 141 mit einem "G" beschriftet worden, was eine Abkürzung für "Gate" sein kann. Die Kontakte 11 und 13 sind gelegentlich mit einem "S" beschriftet worden, was eine Abkürzung für "Source" sein kann, oder entsprechend mit einem "D", was eine Abkürzung für "Drain" sein kann.
  • Wie oben beschrieben kann der Isolator 142 ein dielektrisches Material umfassen. Der Isolator 142 umfasst zum Beispiel ein Siliziumdioxid und/oder Siliziumnitrid und/oder Siliziumoxynitrid und/oder Hafniumoxid. Ferner kann der Isolator 142 ein sogenanntes Hoch-k-Dielektrikum umfassen. Auch ist es möglich, dass der Isolator 142 Mischungen oder Legierungen solcher Materialien und/oder eine Vielzahl von Schichten verschiedener dielektrischer Materialien umfasst.
  • Bezüglich der Gate-Elektrode(n) 141 sei angemerkt, dass die Gate-Elektrode polykristallines Silizium, Metallsilizide, Metalle und/oder elektrisch leitende Keramik und/oder Mischungen oder Legierungen solcher Materialien und/oder eine Vielzahl von Schichten von verschiedenen elektrisch leitenden Materialien umfassen kann.
  • Wie oben beschrieben kann die Halbleiterregion hauptsächlich aus einer Halbleiterdriftzone 122, z.B. einer n–-Driftregion, bestehen, in der Halbleiter-Übergänge, wie etwa pn-Übergänge, von einem entsprechenden Übergang zwischen der ersten Halbleiterkontaktzone 121 und der Halbleiterdriftzone 122 und/oder von einem entsprechenden Übergang zwischen der zweiten Halbleiterkontaktzone 123 und der Halbleiterdriftzone 122 gebildet werden können.
  • Ferner kann sich der Ausdruck "Dotierungskonzentration" in dieser Spezifikation auf eine Gesamt-Dotierungskonzentration oder entsprechend auf eine mittlere Dotierungskonzentration oder auf eine Flächenladungsträgerdichte einer spezifischen Halbleiterregion beziehen. Demnach kann z.B. eine Aussage, dass eine spezifische Halbleiterregion eine bestimmte Dotierungskonzentration aufweist, die vergleichsweise höher oder niedriger als eine Dotierungskonzentration einer anderen Halbleiterregion ist, angeben, dass die entsprechenden mittleren Dotierungskonzentrationen der Halbleiterregionen sich voneinander unterscheiden.
  • Die in der Halbleiterdriftregion 122 vorhandene Driftzonen-Dotierungskonzentration kann zum Beispiel eine mittlere Dotierungskonzentration hinsichtlich des Gesamtvolumens der Halbleiterdriftregion 122 sein. Ferner können die in den Halbleiterkontaktzonen 121 und 123 vorhandenen Dotierungskonzentrationen, wie etwa in der ersten und der zweiten Halbleiterkontaktregion 121-1 und 123-1, entsprechende mittlere Dotierungskonzentrationen hinsichtlich des jeweiligen Gesamtvolumens der ersten oder der zweiten Halbleiterkontaktregion sein.
  • In dem Obigen wurden Ausführungsformen, die Halbleiterbauelemente betreffen, Ausführungsformen, die Schaltungsanordnungen einschließlich eines Halbleiterbauelements betreffen, und Ausführungsformen, die Verfahren zum Steuern von Halbleiterbauelementen betreffen, erklärt. Diese Halbleiterbauelemente basieren zum Beispiel auf Silizium (Si). Demgemäß ist eine monokristalline Halbleiterregion oder -schicht, z.B. die Halbleiterzonen 121, 122, 123 von beispielhaften Ausführungsformen, typischerweise eine monokristalline Si-Region oder eine Si-Schicht. In anderen Ausführungsformen kann polykristallines oder amorphes Silizium eingesetzt werden.
  • Es versteht sich allerdings, dass die Halbleiterzonen 121, 122, 123 aus beliebigem Halbleitermaterial bestehen können, das zum Herstellen eines Halbleiterbauelements geeignet ist. Beispiele für solche Materialien beinhalten unter anderem elementare Halbleitermaterialien, wie etwa Silizium (Si) oder Germanium (Ge), Gruppe-IV-Verbindungshalbleitermaterialien, wie etwa Siliziumcarbid (SiC) oder Silizium-Germanium (SiGe), binäre, ternäre oder quaternäre III-V Halbleitermaterialien wie etwa Galliumnitrid (GaN), Galliumarsenid (GaAs), Galliumphosphid (GaP), Indiumphosphid (InP), Indiumgalliumphosphid (InGaPa), Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN), Aluminiumindiumnitrid (AlInN), Indiumgalliumnitrid (InGaN), Aluminiumgalliumindiumnitrid (AlGaInN) oder Indiumgalliumarsenidphosphid (InGaAsP), und binäre oder ternäre II-VI Halbleitermaterialien, wie etwa Kadmiumtellurid (CdTe) und Quecksilberkadmiumtellurid (HgCdTe), um nur einige zu nennen. Die zuvor erwähnten Halbleitermaterialien werden auch als „Homojunction-Halbleitermaterialien“ bezeichnet. Wenn zwei verschiedene Halbleitermaterialien kombiniert werden, wird ein Heterojunction-Halbleitermaterial gebildet. Beispiele für Heterojunction-Halbleitermaterialien beinhalten unter anderem Aluminiumgalliumnitrid(AlGaN)-Aluminiumgalliumindiumnitrid(AlGaInN), Indiumgalliumnitrid(InGaN)-Aluminiumgalliumindiumnitrid(AlGaInN), Indiumgalliumnitrid(InGaN)-Galliumnitrid(GaN), Aluminiumgalliumnitrid(AlGaN)-Galliumnitrid(GaN), Indiumgalliumnitrid(InGaN)-Aluminiumgalliumnitrid(AlGaN), Silizium-Silizium-Carbid (SixC1-x) und Silizium-SiGe-Heterojunction-Halbleitermaterialien. Für Halbleiterbauelementanwendungen werden zurzeit hauptsächlich Si-, SiC-, GaAs- und GaN-Materialien verwendet.
  • Die räumlichen Begriffe, wie "unter", "unterhalb", "niedriger", "über", "obere/r" und dergleichen werden der Einfachheit der Beschreibung halber verwendet, um die Stellung eines Elements relativ zu einem zweiten Element zu beschreiben. Es wird beabsichtigt, dass diese Begriffe zusätzlich zu denjenigen, die in den Figuren bildlich dargestellt sind, verschiedene Ausrichtungen des Bauelements umfassen. Ferner werden auch Begriffe wie "erste/r", "zweite/r" und dergleichen verwendet, um verschiedene Elemente, Regionen, Abschnitte usw. zu beschreiben und es wird auch hier nicht beabsichtigt, dass diese einschränkend sind. Über die gesamte Beschreibung hinweg beziehen sich gleiche Begriffe auf ähnliche Elemente.
  • Die Begriffe "aufweisen", "enthalten", "beinhalten", "umfassen", "zeigend" und dergleichen sind offene Begriffe und geben das Vorhandensein der angegebenen Elemente oder Merkmale an, schließen aber keine zusätzlichen Elemente oder Merkmale aus. Es wird beabsichtigt, dass die Artikel "ein", "eine" und "der/die/das" sowohl die Mehrzahl als auch die Einzahl umfassen, es sei denn, dass der Zusammenhang klar anderes angibt.
  • In Anbetracht der obigen Bandbreite von Variationen und Anwendungen versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht durch die vorangehende Beschreibung eingeschränkt wird, noch wird sie durch die beigefügten Zeichnungen eingeschränkt. Stattdessen wird die vorliegende Erfindung lediglich durch die folgenden Ansprüche und deren rechtliche Äquivalente beschränkt.

Claims (20)

  1. Halbleiterbauelement (1), wobei das Halbleiterbauelement (1) einen ersten Lastkontakt (11), einen zweiten Lastkontakt (13) und eine Halbleiterregion (12), die zwischen dem ersten Lastkontakt (11) und dem zweiten Lastkontakt (13) positioniert ist, umfasst, wobei die Halbleiterregion (12) Folgendes beinhaltet: – eine erste Halbleiterkontaktzone (121), wobei die erste Halbleiterkontaktzone (121) in Kontakt mit dem ersten Lastkontakt (11) ist; – eine zweite Halbleiterkontaktzone (123), wobei die zweite Halbleiterkontaktzone (123) in Kontakt mit dem zweiten Lastkontakt (13) ist; – eine Halbleiterdriftzone (122), wobei die Halbleiterdriftzone (122) zwischen der ersten Halbleiterkontaktzone (121) und der zweiten Halbleiterkontaktzone (123) positioniert ist und mit ersten Dotierstoffen eines ersten Leitfähigkeitstyps dotiert ist, wobei die Halbleiterdriftzone (122) die erste Halbleiterkontaktzone (121) an die zweite Halbleiterkontaktzone (123) koppelt, wobei das Halbleiterbauelement (1) ferner Folgendes umfasst: – einen Graben (14), der sich entlang einer Erstreckungsrichtung (Y), die von der ersten Halbleiterkontaktzone (121) zu der zweiten Halbleiterkontaktzone (123) zeigt, in die Halbleiterregion (12) erstreckt, wobei der Graben (14) eine Steuerelektrode (141) und einen Isolator (142) umfasst, wobei der Isolator (142) die Steuerelektrode (141) von der Halbleiterregion (12) isoliert, und wobei – sich die Steuerelektrode (141) innerhalb des Grabens (14) entlang der Erstreckungsrichtung (Y) mindestens so weit wie 75% der Gesamterstreckung der Halbleiterdriftzone (122) in der Erstreckungsrichtung (Y) erstreckt; – die Halbleiterdriftzone (122) eine Driftzonen-Dotierungskonzentration von ersten Dotierstoffen aufweist, wobei die Driftzonen-Dotierungskonzentration und die Gesamterstreckung der Halbleiterdriftzone (122) eine Sperrspannung des Halbleiterbauelements (1) definieren, – der Isolator (142) zum Isolieren einer Spannung ausgelegt ist, die mindestens 50% der Sperrspannung beträgt.
  2. Halbleiterbauelement (1) nach Anspruch 1, wobei: – die erste Halbleiterkontaktzone (121) eine erste Halbleiter-Body-Region (121-1), die in Kontakt mit der Halbleiterdriftzone (122) ist, und eine erste Halbleiterkontaktregion (121-2), die in Kontakt mit dem ersten Lastkontakt (11) ist, umfasst; – die zweite Halbleiterkontaktzone (123) eine zweite Halbleiter-Body-Region (123-1), die in Kontakt mit der Halbleiterdriftzone (122) ist, und eine zweite Halbleiterkontaktregion (123-2), die in Kontakt mit dem zweiten Lastkontakt (13) ist, umfasst; – jede der ersten Halbleiter-Body-Region (121-1) und der zweiten Halbleiter-Body-Region (123-1) mit zweiten Dotierstoffen des zweiten zum ersten Leitfähigkeitstyp komplementären Leitfähigkeitstyps dotiert ist; – jede der ersten Halbleiterkontaktregion (121-2) und der zweiten Halbleiterkontaktregion (123-2) mit dritten Dotierstoffen des ersten Leitfähigkeitstyps dotiert ist.
  3. Halbleiterbauelement (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Steuerelektrode (141) ein proximales Ende (141-1) und ein distales Ende (141-2) aufweist und sich vom proximalen Ende (141-1) zu dem distalen Ende (141-2) entlang der Erstreckungsrichtung (Y) über mehr als 100% der Gesamterstreckung der Halbleiterdriftzone (122) erstreckt.
  4. Halbleiterbauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sperrspannung mindestens 40 V beträgt.
  5. Halbleiterbauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Isolator (142) zum Isolieren einer Spannung ausgelegt ist, die mindestens 100% der Sperrspannung beträgt.
  6. Halbleiterbauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Isolator (142) mindestens teilweise als ein topologischer Isolator implementiert ist.
  7. Halbleiterbauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Isolator (142) in einer Richtung senkrecht zu der Erstreckungsrichtung (Y) eine Dicke (T) von mindestens 1 µm aufweist.
  8. Halbleiterbauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Isolator (142) in einer Richtung senkrecht zu der Erstreckungsrichtung (Y) eine Dicke (T) aufweist, die entlang der Erstreckungsrichtung (Y) zunimmt.
  9. Halbleiterbauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerelektrode (141) von dem erstem Lastkontakt (12) und von dem zweiten Lastkontakt (13) isoliert ist.
  10. Halbleiterbauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Halbleiterbauelement (1) ein unipolares Halbleiterbauelement ist.
  11. Halbleiterbauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerelektrode (141) ausgelegt ist zum Empfangen eines Gate-Steuersignals und zum gleichzeitigen Induzieren von sowohl einem Inversionskanal innerhalb der ersten Halbleiterkontaktzone (121) als auch einem Akkumulationskanal innerhalb der Halbleiterdriftzone (122) in Abhängigkeit von dem Gate-Steuersignal.
  12. Halbleiterbauelement (1) nach Anspruch 11, wobei der induzierte Inversionskanal und der induzierte Akkumulationskanal einen Laststromkanal bilden, der die erste Halbleiterkontaktzone (121) und die zweite Halbleiterkontaktzone (123) zumindest teilweise miteinander verbindet.
  13. Halbleiterbauelement (1) nach Anspruch 1, wobei die Halbleiterkontaktzone (121) mit zweiten Dotierstoffen eines zweiten Leitfähigkeitstyps dotiert ist, der zu dem ersten Leitfähigkeitstyp komplementär ist.
  14. Halbleiterbauelement (1) nach Anspruch 13, wobei die Dotierungskonzentration innerhalb der ersten Halbleiterkontaktzone (121) mindestens zehnmal so hoch ist wie die Driftzonen-Dotierungskonzentration.
  15. Halbleiterbauelement (1) nach Anspruch 1, wobei die zweite Halbleiterkontaktzone (123) mit dritten Dotierstoffen entweder des ersten oder des zweiten Leitfähigkeitstyps dotiert ist.
  16. Halbleiterbauelement (1) nach Anspruch 15, wobei die Dotierungskonzentration innerhalb der zweiten Halbleiterkontaktzone (123) mindestens zehnmal so hoch ist wie die Driftzonen-Dotierungskonzentration.
  17. Schaltungsanordnung (2), die Folgendes umfasst: – eine Stromversorgung (21), wobei die Stromversorgung (21) einen ersten Leistungsausgang (211) und einen zweiten Leistungsausgang (212) aufweist und ausgelegt ist zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung von größer als 40 V zwischen dem ersten Leistungsausgang (211) und dem zweiten Leistungausgang (212); – einen Laststrompfad (23), wobei der Laststrompfad (23) ausgelegt ist zum Koppeln einer Last (22) an den ersten Leistungsausgang (211) und an den zweiten Leistungsausgang (212); – ein Halbleiterbauelement (1), das in dem Laststrompfad (23) eingeschlossen ist, wobei das Halbleiterbauelement (1) einen Steueranschluss (17), einen ersten Lastanschluss (18) und einen zweiten Lastanschluss (19) umfasst, wobei das Halbleiterbauelement (1) angeordnet ist, um mittels des ersten Lastanschlusses (18) und des zweiten Lastanschlusses (19) mit der Last (22) in Serie geschaltet zu werden; – einen Steuerstrompfad (26), wobei der Steuerstrompfad (26) die Stromversorgung (21) mit dem Steueranschluss (17) verbindet; – einen steuerbaren Schalter (24), der in dem Steuerstrompfad (26) eingeschlossen ist, wobei der steuerbare Schalter (24) ausgelegt ist zum Empfangen eines Schaltersteuersignals (24-1) und, in Abhängigkeit von dem Schaltersteuersignal (24-1), zum elektrischen Verbinden des Steueranschlusses (17) mit entweder dem ersten Leistungsausgang (211) oder dem zweiten Leistungsausgang (212).
  18. Schaltungsanordnung (2) nach Anspruch 17, wobei die Schaltungsanordnung (2) eine Ladungspumpe (27) umfasst, die der Stromversorgung (21) nachgeschaltet und dem steuerbaren Schalter (24) vorgeschaltet angeordnet ist, wobei die Ladungspumpe (27) ausgelegt ist zum Empfangen der Ausgangsspannung von der Stromversorgung (21) und, in Abhängigkeit von der empfangenen Ausgangsspannung, zum Erzeugen einer Ladungspumpen-Ausgangsspannung und zum Zuführen der Ladungspumpen-Ausgangsspannung zu dem steuerbaren Schalter (24).
  19. Schaltungsanordnung (2) nach Anspruch 17 oder Anspruch 18, wobei das Halbleiterbauelement (1) einen ersten Lastkontakt (11) in elektrischem Kontakt mit dem ersten Lastanschluss (18), einen zweiten Lastkontakt (13) in elektrischem Kontakt mit dem zweiten Lastanschluss (19) und eine Halbleiterregion (12), die zwischen dem ersten Lastkontakt (11) und dem zweiten Lastkontakt (13) positioniert ist, umfasst, wobei die Halbleiterregion (12) Folgendes beinhaltet: – eine erste Halbleiterkontaktzone (121), wobei die erste Halbleiterkontaktzone (121) in Kontakt mit dem ersten Lastkontakt (11) ist; – eine zweite Halbleiterkontaktzone (123), wobei die zweite Halbleiterkontaktzone (123) in Kontakt mit dem zweiten Lastkontakt (13) ist; – eine Halbleiterdriftzone (122), wobei die Halbleiterdriftzone (122) zwischen der ersten Halbleiterkontaktzone (121) und der zweiten Halbleiterkontaktzone (123) positioniert ist und mit ersten Dotierstoffen eines ersten Leitfähigkeitstyps dotiert ist, wobei die Halbleiterdriftzone (122) die erste Halbleiterkontaktzone (121) an die zweite Halbleiterkontaktzone (123) koppelt, wobei das Halbleiterbauelement (1) ferner Folgendes umfasst: – einen Graben (14), der sich entlang einer Erstreckungsrichtung (Y), die von der ersten Halbleiterkontaktzone (121) zu der zweiten Halbleiterkontaktzone (123) zeigt, in die Halbleiterregion (12) erstreckt, wobei der Graben (14) eine Steuerelektrode (141) und einen Isolator (142) umfasst, wobei die Steuerelektrode (141) in elektrischem Kontakt mit dem Steueranschluss (17) ist und wobei der Isolator (142) die Steuerelektrode (141) von der Halbleiterregion (12) isoliert, und wobei – sich die Steuerelektrode (141) innerhalb des Grabens (14) entlang der Erstreckungsrichtung (Y) mindestens so weit wie 75% der Gesamterstreckung der Halbleiterdriftzone (122) in der Erstreckungsrichtung (Y) erstreckt; – die Halbleiterdriftzone (122) eine Driftzonen-Dotierungskonzentration von ersten Dotierstoffen aufweist, wobei die Driftzonen-Dotierungskonzentration und die Gesamterstreckung der Halbleiterdriftzone (122) eine Sperrspannung des Halbleiterbauelements (1) definieren, – der Isolator (142) zum Isolieren einer Spannung ausgelegt ist, die mindestens 50% der Sperrspannung beträgt.
  20. Verfahren zum Steuern eines Halbleiterbauelements (1), wobei das Halbleiterbauelement (1) einen ersten Lastkontakt (11), einen zweiten Lastkontakt (13) und eine Halbleiterregion (12), die zwischen dem ersten Lastkontakt (11) und dem zweiten Lastkontakt (13) positioniert ist, umfasst, wobei die Halbleiterregion (12) Folgendes beinhaltet: – eine erste Halbleiterkontaktzone (121), wobei die erste Halbleiterkontaktzone (121) in Kontakt mit dem ersten Lastkontakt (11) ist; – eine zweite Halbleiterkontaktzone (123), wobei die zweite Halbleiterkontaktzone (123) in Kontakt mit dem zweiten Lastkontakt (13) ist; – eine Halbleiterdriftzone (122), wobei die Halbleiterdriftzone (122) zwischen der ersten Halbleiterkontaktzone (121) und der zweiten Halbleiterkontaktzone (123) positioniert ist und mit ersten Dotierstoffen eines ersten Leitfähigkeitstyps dotiert ist, wobei die Halbleiterdriftzone (122) die erste Halbleiterkontaktzone (121) an die zweite Halbleiterkontaktzone (123) koppelt, wobei das Halbleiterbauelement (1) ferner Folgendes umfasst: – einen Graben (14), der sich entlang einer Erstreckungsrichtung (Y), die von der ersten Halbleiterkontaktzone (121) zu der zweiten Halbleiterkontaktzone (123) zeigt, in die Halbleiterregion (12) erstreckt, wobei der Graben (14) eine Steuerelektrode (141) und einen Isolator (142) umfasst, wobei der Isolator (142) die Steuerelektrode (141) von der Halbleiterregion (12) isoliert, und wobei – sich die Steuerelektrode (141) innerhalb des Grabens (14) entlang der Erstreckungsrichtung (Y) mindestens so weit wie 75% der Gesamterstreckung der Halbleiterdriftzone (122) in der Erstreckungsrichtung (Y) erstreckt; – die Halbleiterdriftzone (122) eine Driftzonen-Dotierungskonzentration von ersten Dotierstoffen aufweist, wobei die Driftzonen-Dotierungskonzentration und die Gesamterstreckung der Halbleiterdriftzone (122) eine Sperrspannung des Halbleiterbauelements (1) definieren, und wobei das Verfahren Folgendes umfasst: – Bereitstellen eines Gate-Steuersignals mit einer Spannung, die mindestens 50% der Sperrspannung beträgt, an der Steuerelektrode (141).
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