DE102016104256B3 - Transistorzellen und Kompensationsstruktur aufweisende Halbleitervorrichtung mit breitem Bandabstand - Google Patents

Transistorzellen und Kompensationsstruktur aufweisende Halbleitervorrichtung mit breitem Bandabstand Download PDF

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Abstract

Eine Halbleitervorrichtung (500) umfasst Transistorzellen (TC) in einem Halbleiterteil (100) aus Siliziumcarbid, wobei die Transistorzellen (TC) elektrisch mit einer Gatemetallisierung (330), einer Sourceelektrode (310) und einer Drainelektrode (320) verbunden sind. Die Halbleitervorrichtung (500) umfasst weiterhin einen dotierten Bereich (180) in dem Halbleiterteil (100). Der dotierte Bereich (180) ist elektrisch mit der Sourceelektrode (310) verbunden. Ein Widerstand des dotierten Bereiches (180) hat einen negativen Temperaturkoeffizienten. Ein Zwischenschichtdielektrikum (210) trennt die Gatemetallisierung (330) von dem dotierten Bereich (180). Eine Drainstruktur (120) in dem Halbleiterteil (100) verbindet elektrisch die Transistorzellen (TC) mit der Drainelektrode (320) und bildet einen pn-Übergang (pnx) mit dem dotierten Bereich (180).

Description

  • HINTERGRUND
  • SiC-MOSFETs (Siliziumcarbid-Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren) weisen einen niedrigeren Einschaltwiderstand bei hohen Temperaturen, geringere Schaltverluste und kleinere Leckströme im Vergleich mit herkömmlichen Silizium-MOSFETs auf. Das Gatedielektrikum von SiC-MOSFETs kann wirtschaftlich durch thermisches Oxidieren des SiC-Substrats gebildet werden, um eine Schicht von Siliziumoxid SiO2 zu erhalten, wobei Kohlenstoffreste bzw. -rückstände darin resultieren können, so dass eine Dichte von Grenzflächenzuständen an der SiO2/SiC-Grenzfläche um mehr als zwei Größenordnungen höher ist als an typischen Si/SiO2-Grenzflächen. Die Grenzflächenzustände, die sich auch an Grenzflächen zwischen SiC und aufgetragenem bzw. abgeschiedenem Siliziumoxid entwickeln können, können nachteilhaft das Betriebsverhalten bzw. die Performance von SiC-MOSFETs beeinträchtigen.
  • Die Druckschrift DE 10 2012 111 832 A1 beschreibt eine im Bauteil integrierte Schutzschaltung gegen das Überhitzen von Leistungshalbleitern. Die Schutzschaltung umfasst einen Hilfstransistor, zwischen dessen Gate und Source ein Kondensator angeordnet ist. Die Dielektrikumsschicht des Kondensators ist aus einem Material, dessen relative Dielektrizitätskonstante einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweist. Der Kondensator ist thermisch an den Leistungsteil des Bauteils gekoppelt. Steigt die Temperatur über einen Schwellenwert, so erreicht die Spannung am Gate des Hilfstransistors dessen Schwellenspannung. Der Hilfstransistor schaltet durch und zieht das Gatepotential des Leistungsteils unter dessen Schwellenspannung. Die Druckschrift US 2015/0 155 355 A1 beschreibt einen SiC-MOSFET mit einem Layout mit niedriger Eingangskapazität Crss und kleiner Ausgangskapazität Coss.
  • Es ist wünschenswert, einen breiten bzw. großen Bandabstand aufweisende Halbleitervorrichtungen mit wirtschaftlich gebildeten Gatedielektrika und mit stabilen und temperaturunabhängigen Vorrichtungsparametern vorzusehen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Die abhängigen Patentansprüche betreffen weitere Ausführungsbeispiele.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst eine Halbleitervorrichtung Transistorzellen, die in einem Halbleiterteil eines Materials mit breitem Bandabstand gebildet sind. Die Transistorzellen sind elektrisch mit einem Gateanschluss, einem Sourceanschluss und einem Drainanschluss verbunden. Eine Kompensationsstruktur ist elektrisch mit dem Gateanschluss und mit wenigstens einem Anschluss aus dem Sourceanschluss und dem Drainanschluss verbunden. Eine wirksame Kapazität bzw. Betriebskapazität der Kompensationsstruktur hat einen Temperaturkoeffizienten, der wenigstens teilweise einen Temperaturkoeffizienten eines Verhältnisses zwischen einer Gate-Drain-Kapazität und einer Gate-Source-Kapazität der Transistorzellen kompensiert.
  • Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst eine Halbleitervorrichtung Transistorzellen in einem Halbleiterteil aus Siliziumcarbid. Die Transistorzellen sind elektrisch mit einer Gatemetallisierung, einer Sourceelektrode und einer Drainelektrode verbunden. Ein dotierter Bereich in dem Halbleiterbereich ist elektrisch mit der Sourceelektrode verbunden. Ein Widerstand des dotierten Bereiches hat einen negativen Temperaturkoeffizienten. Ein Grenzflächendielektrikum trennt die Gatemetallisierung von dem dotierten Bereich. Eine Drainstruktur in dem Halbleiterteil verbindet elektrisch die Transistorzellen mit der Drainelektrode und bildet einen pn-Übergang mit dem dotierten Bereich.
  • Der Fachmann wird zusätzliche Merkmale und Vorteile nach Lesen der folgenden Detailbeschreibung und Betrachten der begleitenden Zeichnungen erkennen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die begleitenden Zeichnungen sind beigeschlossen, um ein weiteres Verständnis der Erfindung vorzusehen, und sie sind in die Offenbarung einbezogen und bilden einen Teil von dieser.
  • Die Zeichnungen veranschaulichen die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zum Erläutern von Prinzipien der Erfindung. Andere Ausführungsbeispiele der Erfindung und beabsichtigte Vorteile werden sofort gewürdigt, da sie unter Hinweis auf die folgende Detailbeschreibung besser verstanden werden.
  • 1A ist ein Ersatzschaltungsdiagramm einer Halbleitervorrichtung mit einer Kompensationsstruktur, die eine Kapazität mit einem Temperaturkoeffizienten vorsieht, der einen negativen Temperaturkoeffizienten einer Gate-Source-Kapazität von Transistorzellen gemäß einem Ausführungsbeispiel mit der zwischen Drain- und Gateanschluss verbundenen Kompensationsstruktur kompensiert.
  • 1B ist ein Ersatzschaltungsdiagramm einer Halbleitervorrichtung mit einer Kompensationsstruktur, die eine Kapazität mit einem Temperaturkoeffizienten vorsieht, der einen negativen Temperaturkoeffizienten einer Gate-Source-Kapazität von Transistorzellen gemäß einem Ausführungsbeispiel mit der zwischen Gate- und Sourceanschluss verbundenen Kompensationsstruktur kompensiert.
  • 2 ist ein Ersatzschaltungsdiagramm einer Halbleitervorrichtung einschließlich einer Kompensationsstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einer Thermistorstruktur mit einem negativen Temperaturkoeffizienten.
  • 3A ist ein schematisches Diagramm, das eine Grenzflächenzustandsdichte längs einer SiC-SiO2-Grenzfläche veranschaulicht, um einen Hintergrund zu diskutieren, der für ein Verständnis der Ausführungsbeispiele nützlich ist.
  • 3B ist ein schematisches Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Gateladung und einer Gate-Source-Spannung als Funktion einer Temperatur einer SiC-Halbleitervorrichtung veranschaulicht, um einen für ein Verständnis der Ausführungsbeispiele nützlichen Hintergrund zu diskutieren.
  • 3C ist ein schematisches Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Drain-Source-Kapazität und einer Drain-Source-Spannung als Funktion einer Temperatur für eine SiC-Halbleitervorrichtung veranschaulicht, um einen für ein Verständnis der Ausführungsbeispiele nützlichen Hintergrund zu diskutieren.
  • 4A ist eine schematische vertikale Schnittdarstellung eines Teiles einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel einschließlich einer Kompensationsstruktur, die auf einem dotierten Bereich mit einem spezifischen Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten beruht.
  • 4B ist ein schematisches Diagramm, das den spezifischen Widerstand eines Aluminium enthaltenden dotierten Bereiches als eine Funktion einer reziproken Temperatur zeigt.
  • 5A ist ein schematisches Diagramm zum Veranschaulichen einer Beziehung zwischen einer Drain-Gate-Kapazität und einer Drain-Source-Spannung als Funktion einer Temperatur für eine Halbleitervorrichtung gemäß den Ausführungsbeispielen.
  • 5B ist ein schematisches Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Gateladung und einer Gate-Source-Spannung als Funktion einer Temperatur für eine Halbleitervorrichtung gemäß den Ausführungsbeispielen veranschaulicht.
  • 6A ist eine schematische vertikale Schnittdarstellung eines Teiles eines SiC-MOSFET gemäß einem Ausführungsbeispiel, das eine Gestaltung bzw. ein Layout mit asymmetrischen Transistorzellen betrifft.
  • 6B ist eine schematische Draufsicht des Halbleitervorrichtungsteiles von 6A.
  • 7 ist eine schematische Draufsicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, das auf eine um ein Gatepad bzw. -kissen gebildete Kompensationsstruktur bezogen ist.
  • DETAILBESCHREIBUNG
  • Der Begriff ”elektrisch verbunden” beschreibt eine permanente niederohmige Verbindung zwischen elektrisch verbundenen Elementen, beispielsweise einen direkten Kontakt zwischen den betreffenden Elementen oder eine niederohmige Verbindung durch ein Metall und/oder einen hochdotierten Halbleiter. Der Begriff ”elektrisch gekoppelt” umfasst, dass ein oder mehrere dazwischenliegende Elemente, die für eine Signalübertragung geeignet sind, zwischen den elektrisch gekoppelten Elementen vorgesehen sein können, beispielsweise Elemente, die steuerbar sind, um zeitweise eine niederohmige Verbindung in einem ersten Zustand und eine hochohmige elektrische Entkopplung in einem zweiten Zustand vorzusehen.
  • 1A bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung 500, die eine Transistorzellanordnung 510 mit einer Vielzahl elektrisch parallel verbundener Transistorzellen umfasst. Die Halbleitervorrichtung 500 kann ein IGFET (Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate), beispielsweise ein MOSFET in der üblichen Bedeutung einschließlich FETs mit Metallgates sowie FETs mit halbleitenden Gates, beispielsweise dotiertem Silizium oder amorphem Silizium, ein IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate) oder eine MCD (MOS-gesteuerte Diode) als Beispiel sein oder einen solchen bzw. eine solche umfassen. Die Transistorzellen TC können Feldeffekttransistorzellen sein, beispielsweise Feldeffekttransistorzellen des Anreicherungstyps.
  • Die Halbleitervorrichtung 500 beruht auf einem Halbleiterteil aus einem Halbleiter mit breitem Bandabstand, wobei der Bandabstand wenigstens 2,0 eV bei einer Temperatur von 300 K beträgt. Beispielsweise ist das Halbleitermaterial des Halbleiterteiles Siliziumcarbid des 4H-Polytyps (4H-SiC) mit einem Bandabstand von 3,21 eV bei 300 K.
  • Das Ersatzschaltungsdiagramm der Halbleiterzellanordnung 510 kann einen kapazitätsfreien Transistor 440 aufweisen, der beispielsweise ein IGFET des Anreicherungstyps sein kann. Eine Kapazität cgd (Gate-Drain-Kapazität) 430 ist wirksam zwischen einem Drain und einem Gate der Transistorzellanordnung 510. Eine Kapazität Cgs (Gate-Source-Kapazität) 410 ist wirksam zwischen dem Gate und der Source. Eine Kapazität Cds (Drain-Source-Kapazität) 420 ist wirksam zwischen der Drain und der Source.
  • Der kapazitätsfreie Transistor 440 ist gekennzeichnet unter anderem durch eine Schwellenspannungsladung Qth, die die Menge an Ladung definiert, die notwendig ist, um das Potential bei dem Gate des kapazitätsfreien Transistors 440 auf eine Schwellenspannung anzuheben, bei welcher ein Laststrompfad zwischen Drain und Source des kapazitätsfreien Transistors 440 leitend wird. Mit zunehmender Temperatur verbleiben weniger Grenzflächenzustände längs einer Grenzfläche bzw. Zwischenfläche zwischen einem Gatedielektrikum der Transistorzellen und dem Halbleiterteil elektrisch aktiv, so dass die Schwellenspannungsladung Qth abnimmt.
  • Ein Laden der Millerladung Cgd 430 kann unbeeinträchtigt bleiben oder auch in einem bestimmten Grad abnehmen. Jedoch ist die Reduktion der Schwellenspannungsladung Qth merklich größer als irgendeine potentielle Reduktion der Millerladung Qgd, so dass ein Verhältnis Qgd/Qth einen positiven Temperaturkoeffizienten hat. Irgendeine Veränderung des Verhältnisses zwischen der Millerladung Qgd und der Schwellenspannungsladung Qth beeinflusst merklich die Vorrichtungsperformance hinsichtlich unbeabsichtigtem Einschalten und unbeabsichtigter Schwingungen.
  • Typischerweise beeinträchtigt das Verhältnis Qgd/Qth die Wahrscheinlichkeit dafür, dass der SiC-MOSFET unbeabsichtigt einschaltet, wenn Spannungsspitzen, die während eines Ausschaltens des SiC-MOSFET erzeugt sein können, mit dem Gateeingang durch die Millerkapazität Cgd gekoppelt sind. Je größer die Millerkapazität Cgd ist in Bezug auf Cgs, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit und das Risiko, dass der SiC-MOSFET unbeabsichtigt einschaltet. Ein unbeabsichtigtes Einschalten vermindert die Wirksamkeit bzw. Effizienz eines den SiC-MOSFET aufweisenden Schaltkreises. Wenn der SiC-MOSFET ein High-Side- bzw. Hochseiten-Schalter oder ein Low-Side- bzw. Niedrigseiten-Schalter in einer Halbbrückenschaltung ist, kann eine Kurzschlussbedingung mit beiden eingeschalteten Schaltern auftreten. Andererseits nimmt mit abnehmendem Verhältnis Qgd/Qth die Wahrscheinlichkeit zum Auslösen bzw. Triggern unerwünschter Schwingungen in der Anwendung zu. Es folgt, dass SiC-MOSFETs sich bei verschiedenen Temperaturen unterschiedlich verhalten. Abhängig von dem Design des SiC-MOSFET ist entweder die Gefahr für ein unbeabsichtigtes Einschalten bei einem oberen Ende der Nennbetriebstemperaturspanne hoch oder die Gefahr von unbeabsichtigten Schwingungen ist hoch bei dem unteren Ende der Nennbetriebstemperaturspanne.
  • Eine Kompensationsstruktur 450 ist elektrisch mit dem Gateanschluss G und wenigstens einem Anschluss aus dem Sourceanschluss S und dem Drainanschluss D der Halbleitervorrichtung 500 verbunden. Eine wirksame Kapazität der Kompensationsstruktur 450 wird mit einer Kompensationsladung Qcmp aufgeladen. Die wirksame Kapazität der Kompensationsstruktur 450 ist mit einem Temperaturkoeffizienten versehen, der wenigstens teilweise den positiven Temperaturkoeffizienten von Qgd/Qth kompensiert. Mit anderen Worten, der Temperaturkoeffizient der wirksamen Kapazität der Kompensationsstruktur 450 kompensiert die Temperaturabhängigkeit des Verhältnisses Cgd/Cgs derart, dass durch das Verhältnis Cgd/Cgs beeinflusste Vorrichtungsparameter stabiler über der gesamten Betriebstemperaturspanne als ohne die Kompensationsstruktur 450 verbleiben.
  • In 1A stellt eine erste kapazitive Struktur 451, die elektrisch zwischen dem Drainanschluss D und dem Gateanschluss G verbunden ist, die wirksame Kapazität der Kompensationsstruktur 450 dar. Die wirksame Kapazität der Kompensationsstruktur 450 ist mit einem negativen Temperaturkoeffizienten versehen. Mit steigender Temperatur lädt weniger Kompensationsladung Qcmp die wirksame Kapazität der Kompensationsstruktur 450 auf. Der negative Temperaturkoeffizient von Qcmp ist derart gewählt, dass das Verhältnis (Qgd + Qcmp)/Qth zwischen der Summe der Millerladung Qgd und der Kompensationsladung Qcmp einerseits und der Schwellenspannungsladung Qth andererseits ungefähr konstant innerhalb der Betriebstemperaturspanne ist, für die die Halbleitervorrichtung 500 ausgelegt ist. Der negative Temperaturkoeffizient der Kompensationsstruktur 450 in dem Drain-Gate-Zweig kompensiert wenigstens teilweise den negativen Temperaturkoeffizienten der Schwellenspannungsladung Qth innerhalb der Betriebstemperaturspanne.
  • In 1B stellt eine zweite kapazitive Struktur 452, die elektrisch zwischen dem Gateanschluss G und dem Sourceanschluss S verbunden ist, die wirksame Kapazität der Kompensationsstruktur 450 dar. Die wirksame Kapazität der Kompensationsstruktur 450 ist mit einem positiven Temperaturkoeffizienten versehen. Mit steigender Temperatur lädt mehr Kompensationsladung Qcmp die wirksame Kapazität der Kompensationsstruktur 450 auf. Der positive Temperaturkoeffizient von Qcmp ist derart gewählt, dass das Verhältnis Qgd/(Qth + Qcmp) zwischen der Millerladung Qgd und der Summe der Schwellenspannungsladung Qth und der Kompensationsladung Qcmp angenähert konstant innerhalb der Betriebstemperaturspanne ist, für die die Halbleitervorrichtung 500 ausgelegt ist. Der positive Temperaturkoeffizient der Kompensationsstruktur 450 in dem Gate-Source-Zweig kompensiert wenigstens teilweise den negativen Temperaturkoeffizienten der Schwellenspannungsladung Qth innerhalb der Betriebstemperaturspanne. Die Ausführungsbeispiele von 1A und 1B können miteinander kombiniert werden.
  • In 2 umfasst die Kompensationsstruktur 450 eine erste kapazitive Struktur 451 und eine zweite kapazitive Struktur 452, die elektrisch in Reihe zwischen dem Drainanschluss D und dem Gateanschluss G verbunden sind. Eine Thermistorstruktur 456 mit negativem Temperaturkoeffizienten ist elektrisch zwischen dem Sourceanschluss S und einem Verbindungsknoten 455 zwischen den ersten und zweiten kapazitiven Strukturen 451, 452 verbunden.
  • Wenn der Widerstandswert der Thermistorstruktur 456 hoch ist, ist ein Spannungsabfall über der Thermistorstruktur 456 vergleichsweise hoch, und die Reihenverbindung der ersten und zweiten kapazitiven Strukturen 451, 452 ist elektrisch hauptsächlich parallel mit Cgd angeordnet, so dass die Gesamtkapazität zwischen Drain und Gate hoch ist. Zusätzlich ist die zweite kapazitive Struktur 452 hoch von dem Sourceanschluss S entkoppelt, so dass die zweite kapazitive Struktur 452 lediglich in einem geringen Grad zu einer Gesamtkapazität zwischen dem Gateanschluss G und dem Sourceanschluss beiträgt.
  • Mit zunehmender Temperatur nimmt der Widerstandswert der Thermistorstruktur 456 ab, und der Spannungsabfall über der Thermistorstruktur 456 wird kleiner, so dass während eines Schaltbetriebes ein zunehmender Teil des Laststromes die zweite kapazitive Struktur 452 als eine Kapazität parallel zu Cgs auflädt. Mit zunehmender Temperatur trägt die zweite kapazitive Struktur 452 zunehmend zu der Gesamtkapazität Cgs bei. Mit anderen Worten, die Thermistorstruktur 456 und die zweite kapazitive Struktur 452 bilden eine Kompensationsstruktur 450 mit einer wirksamen Kapazität zwischen dem Gateanschluss G und dem Sourceanschluss S, wobei die wirksame Kapazität einen positiven Temperaturkoeffizienten hat, wie dies anhand von 1B diskutiert wurde.
  • Zusätzlich wird mit abnehmendem Widerstandswert der Thermistorstruktur 456 die erste kapazitive Struktur 451 besser mit dem Sourceanschluss S gekoppelt, während ein Kopplungsgrad mit dem Gateanschluss G abnimmt. Die erste kapazitive Struktur 451 wendet sich anwachsend in eine zwischen dem Drainanschluss D und dem Sourceanschluss S wirksame Kapazität und trägt abnehmend zu der gesamten Gate-Drain-Kapazität Cgd bei. Mit anderen Worten, die erste kapazitive Struktur 451 und die Thermistorstruktur 456 bilden eine Kompensationsstruktur 450 mit einer wirksamen Kapazität zwischen dem Drainanschluss D und dem Gateanschluss G, wobei die wirksame Kapazität einen negativen Temperaturkoeffizienten hat, wie dies anhand von 1A diskutiert wurde. Auf das Verhältnis Qgd/Qth bezogene Vorrichtungsparameter werden in einer weiteren Temperaturspanne stabiler.
  • Die rechte Seite von 3A zeigt eine elektronische Bandstruktur eines Bandabstandmaterials. Eine obere Kante Ev des Valenzbandes 610 stellt die höchste Energie von Elektronen dar, die in dem Bandabstandmaterial bei absoluter Nulltemperatur vorhanden ist. Die untere Kante Ec des Leitungsbandes 620 ist der niedrigste Energiepegel von vakanten elektronischen Zuständen in dem Bandabstandmaterial. Innerhalb des Bandabstandes bzw. der Bandlücke 615 zwischen Ev und Ec existieren typischerweise keine vakanten Elektronenzustände.
  • Die linke Seite von 3A zeigt die Dichte von Grenzflächenzuständen Dit längs einer SiC/SiO2-Grenzfläche, wobei die Grenzflächenzustände hauptsächlich aus überschüssigen Kohlenstoffatomen resultieren. Die Energiepegel der Grenzflächenzustände sind auf die elektronische Bandstruktur des Bandabstandmaterials eingestellt. Die Grenzflächenzustände stellen Energiepegel für Elektronen dar und sind als Akzeptorzustände wirksam, die negativ geladen sind, wenn sie mit Elektronen besetzt sind.
  • Falls ein IGFET mit einer Gateelektrode, die einen MOS-Kanal in einem SiC-Kristall steuert, ein Gatedielektrikum mit einer SiC/SiO2-Grenzfläche umfasst, beeinträchtigt die Zahl von solchen Grenzflächenzuständen die Schwellenspannung. Je weniger Grenzflächenzustände insbesondere innerhalb des Bandabstandes 615 vorhanden sind, desto niedriger ist eine negative Vorspannung, die durch Elektronen induziert ist, die die Grenzflächenzustände bei dem Gatedielektrikum einnehmen, desto niedriger ist eine Schwellenspannung Vth, die ausreicht, um den MOS-Kanal in dem SiC-Kristall zu öffnen, und desto geringer ist die Schwellenspannungsladung Qth.
  • Bei einer Temperatur Tx = 300 K überlappt ein großer Teil der Verteilung der Grenzflächenzustandsdichte Dit den Bandabstand 615. Mit zunehmender Temperatur fällt der untere Rand Ec des Leitungsbandes 620 ab, und ein kleinerer Teil der Verteilung der Grenzflächenzustandsdichte Dit überlappt den Bandabstand 615 bei einer Temperatur Ty > Tx. Die Schwellenspannung Vth sowie die Schwellenladung Qth fallen demgemäß ab.
  • Die folgenden 3B und 3C beziehen sich auf ein vereinfachtes Modell von Transistorzellen und Discounteffekten von anderen Strukturen, wie Abschlusskonstruktionen und Gateverbindungen, beispielsweise Gatepads bzw. -kissen.
  • In 3B stellt eine Linie 710 VGS als eine Funktion der Gateladung Qg bei einer Temperatur T1 = –40°C, eine Linie 702 bei T2 = 25°C und eine Linie 703 bei T3 = 100°C dar. Biegungen zwischen steileren Teilen der Linien 701, 702, 703 auf der linken Seite und weniger steilen Teilen auf der rechten Seite zeigen eine Gate-Source-Spannung V1 und eine Gateladung Q1 an, bei welcher die Öffnung eines MOS-Kanals merklich die VGS/QG-Kennlinie beeinträchtigt. Eine Änderung von V1 mit der Temperatur gibt eine analoge Änderung der Schwellenspannung Vth mit der Temperatur an, wobei die Schwellenspannung Vth, die in Datenblättern gegeben ist, typischerweise für einen Zustand definiert ist, in welchem der MOS-Kanal einen gegebenen Drainstrom leitet. Demgemäß verändert sich die Schwellenladung Qth mit Q1. Ein abnehmendes V1 resultiert in einem Abfall der Schwellenladung Qth mit zunehmender Temperatur, was eine sich verringernde Anwesenheit von wirksamen Grenzflächenzuständen in der Bandlücke anzeigt.
  • Die Länge des Miller-Plateaus, das durch die Projektion der weniger steilen Teile der Linien 701, 702, 703 auf die Abszisse dargestellt ist und Qgd darstellt, ändert sich nicht oder ändert sich nur in einem sehr geringen Grad, um dadurch anzuzeigen, dass Qgd angenähert stabil über die einschlägige Temperaturspanne ist.
  • Zusätzlich gibt in 3C die Linie 711 Cgd als eine Funktion der Drain-Source-Spannung VDS bei einer Temperatur T1 = –40°C, eine Linie 712 bei T2 = 25°C und eine Linie 713 bei T3 = 100°C an. Für ein gegebenes VDS zeigt auch 3C, dass Cgd und Qgd sich nicht merklich mit der Temperatur verändern. Als eine Folge davon, dass Cgd stabiler als Qth ist, ändern sich die Verhältnisse Qgd/Qth und Cgd/Cgs mit der Temperatur.
  • Wie oben diskutiert wurde, verhalten sich herkömmliche SiC-MOSFETs mit Gatedielektrika, die durch thermische Oxidation oder Auftragung bzw. Abscheidung von Siliziumoxid gebildet sind, verschieden bei unterschiedlichen Temperaturen, wobei abhängig von dem Design bzw. der Gestaltung des SiC-MOSFET entweder die Gefahr für ein unbeabsichtigtes Einschalten hoch ist an einem oberen Ende der Nennbetriebstemperaturspanne oder die Gefahr von unbeabsichtigten Schwingungen hoch ist bei dem unteren Ende der Nennbetriebstemperaturspanne.
  • Dagegen kompensieren die Kompensationsstrukturen 450, wie beispielsweise anhand von 1A, 1B und 2 beschrieben, Effekte, die aus einem Abfall der Schwellenspannung Qth mit zunehmender Temperatur resultieren, so dass der SiC-MOSFET eine geringe Gefahr eines unbeabsichtigten Einschaltens und ein niedriges Auftreten von Schwingungen über der gesamten Betriebstemperaturspanne, also beide Wirkungen, hat.
  • Die Kompensationsstruktur 450 von 1A, 1B und 2 kann außerhalb eines Gehäuses einer Halbleitervorrichtung 500 realisiert sein oder kann in und/oder auf dem gleichen Halbleiterteil integriert sein, in welchem die Transistorfunktionalität realisiert ist. Die Kompensationsstruktur 450 kann zugeordnete Strukturen umfassen, die lediglich zum Kompensieren der Temperaturdrift des Verhältnisses Qgd/Qth dienen. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Kompensationsstruktur 450 Elemente umfassen, die auch für andere Zwecke vorgesehen sind.
  • Die Halbleitervorrichtung 500 von 4A verwendet einen Teil einer Gatemetallisierung 330, der ein Gatepad bzw. -kissen oder eine Gateverbindungsleitung, beispielsweise eine Gateschiene bzw. -bahn, ein Gatefinger oder ein Gatering sein kann, als eine erste Elektrode der ersten kapazitiven Struktur 451 von 2.
  • Die Halbleitervorrichtung 500 umfasst Transistorzellen, die in einem Halbleiterteil 100 gebildet sind, und kann ein IGFET, beispielsweise ein MOSFET, ein IGBT oder eine MCD sein oder einen solchen bzw. eine solche umfassen. Der Halbleiterteil 100 ist aus einem kristallinen Halbleitermaterial mit breitem Bandabstand gebildet, wie SiC, beispielsweise 4H-SiC.
  • An einer Vorder- bzw. Frontseite hat der Halbleiterteil 100 eine erste Oberfläche 101, die koplanare Oberflächenabschnitte umfassen kann. Die erste Oberfläche 101 kann mit einer Hauptkristallebene zusammenfallen oder zu einer Hauptkristallebene um einen Versetzungsachswinkel bzw. Winkel zur Achse geneigt sein, dessen Absolutwert wenigstens 2° und höchstens 12°, beispielsweise etwa 4°, sein kann. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die erste Oberfläche 101 gezahnt sein und umfasst parallele erste Oberflächenabschnitte, die voneinander verschoben und zu einer horizontalen Ebene geneigt sind, sowie zweite Oberflächenabschnitte, die zu den ersten Oberflächenabschnitten geneigt sind und die ersten Oberflächenabschnitte so verbinden, dass eine Schnittlinie der gezahnten ersten Oberfläche 101 sich an eine Sägezahnlinie annähert.
  • Auf der Rückseite des Halbleiterteiles 100 kann sich eine entgegengesetzte zweite Oberfläche 102 parallel zu der ersten Oberfläche 101 erstrecken. Ein Abstand zwischen der ersten. Oberfläche 101 an der Vorderseite und einer zweiten Oberfläche 102 auf der Rückseite ist auf eine Nennsperrfähigkeit der Halbleitervorrichtung 500 bezogen. Eine Gesamtdicke des Halbleiterteiles 100 zwischen den ersten und zweiten Oberflächen 101, 102 kann in einer Spanne von einigen hundert nm bis einigen hundert μm sein. Die Normale zu der ersten Oberfläche 101 definiert eine vertikale Richtung, und Richtungen parallel zu der ersten Oberfläche 101 sind horizontale Richtungen.
  • Der Halbleiterteil 100 umfasst einen dotierten Bereich 180, der elektrisch mit einer Sourceelektrode 310 verbunden ist, wobei der dotierte Bereich 180 mit der Sourceelektrode 310 auf einer Seite der Gatemetallisierung 330 oder auf entgegengesetzten Seiten der Gatemetallisierung 330 verbunden sein kann. Der dotierte Bereich 180 kann direkt an die erste Oberfläche 101 angrenzen oder kann von der ersten Oberfläche 101 beabstandet sein, wobei ein oder mehrere unipolare Homoübergänge oder pn-Übergänge zwischen der ersten Oberfläche 101 und dem dotierten Bereich 180 gebildet sein können. Ein spezifischer Widerstand von wenigstens einem Teil des dotierten Bereiches 180 hat einen negativen Temperaturkoeffizienten. Gemäß einem Ausführungsbeispiel enthält der gesamte dotierte Bereich 180 oder ein Teil des dotierten Bereiches 180 Aluminium-(Al-)Atome bei einer Dichte in beispielsweise einer Spanne von wenigstens 5E17 cm–3 bis zu 1E19 cm–3. Zusätzlich zu Aluminium kann der dotierte Bereich 180 weitere Dotierstoffe enthalten, beispielsweise Bor-(B-)Atome. Der dotierte Bereich 180 bildet eine Thermistorstruktur 456, wie anhand von 2 beschrieben ist.
  • Eine Drainstruktur 120 bildet einen pn-Übergang pnx mit dem dotierten Bereich 180 und kann den dotierten Bereich 180 von einer Drainelektrode 320 an der Rückseite trennen. Die Drainstruktur 120 kann wenigstens eine stark dotierte Kontaktschicht, die einen ohmschen Kontakt mit einer Drainelektrode 320 direkt angrenzend an die zweite Oberfläche 102 bildet, und eine schwach dotierte Driftzone zwischen der stark dotierten Kontaktschicht und dem pn-Übergang pnx umfassen.
  • Ein Teil eines Zwischenschichtdielektrikums 210 trennt die Gatemetallisierung 330 von dem Halbleiterteil 100. Das Zwischenschichtdielektrikum 210 kann beispielsweise eine oder mehrere dielektrische Schichten aus Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxynitrid, dotierten oder undotiertem Silikatglas, beispielsweise BSG (Borsilikatglas), PSG (Phosphorsilikatglas), BPSG (Borphosphorsilikatglas), FSG (Fluorsilikatglas) oder einem Spin-on-Glas umfassen. Wenigstens ein Teil der Gatemetallisierung 330 ist in einer vertikalen Projektion von wenigstens einem Teil des Al enthaltenden dotierten Bereiches 180. Die Gatemetallisierung 330 und der dotierte Bereich 180 bilden die Elektroden einer ersten kapazitiven Struktur 451, wie anhand von 2 beschrieben ist.
  • Der dotierte Bereich 180 und die Drainstruktur 120 bilden Elektroden der zweiten kapazitiven Struktur 452 von 2, wobei die Kapazität der zweiten kapazitiven Struktur 452 durch die Übergangskapazität des pn-Übergangs pnx zwischen dem dotierten Bereich 180 und der Drainstruktur 120 gegeben ist.
  • Der spezifische Widerstand des dotierten Bereiches 180 hat einen negativen Temperaturkoeffizienten. Bei niedrigen Betriebstemperaturen ist der Widerstandswert des dotierten Bereiches 180 hoch, und der sich ergebende laterale Spannungsabfall über dem dotierten Bereich 180 in Richtung der Mittelachse der Gatemetallisierung 330 ist vergleichsweise hoch, so dass eine kapazitive Kopplung zwischen der Gatemetallisierung 330 und der Drainelektrode 320 hoch ist. Mit zunehmender Temperatur fließt ein anwachsender Teil eines Stromes, der die Übergangskapazität des pn-Überganges pnx auflädt, zur Sourceelektrode 310, so dass der dotierte Bereich 180 zunehmend die Gatemetallisierung 330 gegenüber der Drainelektrode 320 abschirmt. Die wirksame Kapazität zwischen der Gatemetallisierung 330 und der Drainelektrode 320 fällt mit zunehmender Temperatur ab.
  • In SiC-Halbleitervorrichtungen ist das Chipgebiet bzw. die Chipfläche merklich kleiner als in Siliziumvorrichtungen, so dass der Beitrag der Gatemetallisierung 330 zu der gesamten Cgd vergleichsweise hoch ist und eine vergleichsweise kleine Änderung des Beitrags der Gatemetallisierung 330 zu der gesamten Cgd ausreicht, um die Änderung der Schwellenpotentialladung Qth zu kompensieren.
  • 4B zeigt schematisch die Temperaturabhängigkeit des Widerstandswertes eines Aluminiumatome enthaltenden SiC-Kristalls, wobei die Dichte von Aluminiumatomen beispielsweise in einer Spanne von wenigstens 5E17 cm–3 bis 1E19 cm–3 ist und wobei der Maßstab des Widerstandes ein logarithmischer Maßstab ist. Als eine Folge des tiefen Akzeptorenergiepegels von Aluminium von etwa 200 meV ionisieren Aluminiumatome nicht vollständig an dem unteren Ende der Betriebstemperaturspanne. Mit zunehmender Temperatur nimmt die Lochkonzentration bis zu einem Grad zu, dass die Leitfähigkeit in dem dotierten SiC-Kristall trotz abnehmender Beweglichkeit von Löchern mit zunehmender Temperatur zunimmt.
  • Die 5A bis 5B veranschaulichen den Effekt bzw. die Wirkung der Kompensationsstruktur 450 von 4A für eine funktionale Halbleitervorrichtung mit einer Sperrfähigkeit von 650 V und einer gesamten Chipfläche von 4 mm2 und berücksichtigen Effekte der Transistorzellen und anderen Strukturen sowie. der Abschlusskonstruktionen und Gateverbindungen. Ein Mitte-zu-Mitte-Abstand zwischen benachbarten Transistorzellen ist in einer Spanne von beispielsweise 2,5 μm bis 6,5 μm.
  • In 5A zeigt eine Linie 721 bei logarithmischem Maßstab die gesamte Cgd als eine Funktion von VDS bei einer Temperatur T1 = –40°C, eine Linie 722 bei einer Temperatur T2 = 25°C und eine Linie 723 bei einer Temperatur T3 = 100°C. Bei einer Sperrspannung von 300 V ist Cgd bei –40°C etwa 2,5-fach die Cgd bei 100°C. Da sich der Beitrag der Transistorzellen zu Cgd nicht mit der Temperatur ändert, wie in 3C gezeigt ist, resultiert die Temperaturabhängigkeit exklusiv aus der Kompensationsstruktur 450.
  • In 5B zeigt eine Linie 731 VGS als eine Funktion von QG für eine Temperatur T1 = –40°C, eine Linie 732 für eine Temperatur T2 = 25°C und eine Linie 733 für eine Temperatur T3 = 100°C. Die relative Änderung von Vth und als eine Folge von Qth ist merklich kleiner als in 3A.
  • Die 6A und 6B beziehen sich auf ein Ausführungsbeispiel einer Halbleitervorrichtung 500, in welcher die Kompensationsstruktur 450 Teile einer Gatemetallisierung 330 umfasst, die ein Gatepad oder eine Gateschiene bzw. ein Gaterunner sein können. Die Halbleitervorrichtung 500 kann ein IGFET, beispielsweise ein MOSFET, ein IGBT oder eine MCD sein oder einen solchen bzw. eine solche umfassen und weist einen Halbleiterteil 100 mit einem dotierten Bereich 180, der eine Thermistorstruktur bildet, eine Gatemetallisierung 330 und ein Zwischenschichtdielektrikum 210 auf, das die Gatemetallisierung 330 von dem Halbleiterteil 100 trennt, wie dies in Einzelheiten anhand von 4A beschrieben ist.
  • Die Halbleitervorrichtung 500 umfasst weiterhin Transistorzellen TC, die in dem Halbleiterteil 100 längs Trenchgatestrukturen 150 gebildet sind, die sich von der ersten Oberfläche 101 in den Halbleiterteil 100 erstrecken, wobei Mesaabschnitte 170 des Halbleiterteiles 100 benachbarte Trenchgatestrukturen 150 trennen.
  • Eine Längsausdehnung der Trenchgatestrukturen 150 längs einer ersten horizontalen Richtung kann größer sein als eine Querausdehnung längs einer zweiten horizontalen Richtung senkrecht zu der ersten horizontalen Richtung. Die Trenchgatestrukturen 150 können lange Streifen sein, die sich von einer Seite eines Transistorzellbereiches zu einer entgegengesetzten Seite erstrecken, wobei die Länge der Trenchgatestrukturen 150 bis zu einigen Millimetern betragen kann. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen kann eine Vielzahl von getrennten Trenchgatestrukturen 150 längs einer Linie angeordnet sein, die sich von einer Seite des Transistorzellbereiches zu der entgegengesetzten Seite erstreckt, oder die Trenchgatestrukturen 150 können ein Gitter mit Mesaabschnitten 170 bilden, die in den Maschen des Gitters gebildet sind.
  • Die Trenchgatestrukturen 150 können gleich beabstandet sein, können eine gleiche Breite haben oder können ein regelmäßiges Muster bzw. eine regelmäßige Struktur bilden, wobei eine Teilung bzw. ein Pitch (Mitte-zu-Mitte-Abstand) der Trenchgatestrukturen 150 in einer Spanne von 1 μm bis 10 μm, beispielsweise von 2 μm bis 5 μm, sein kann. Eine vertikale Ausdehnung der Trenchgatestrukturen 150 kann in einer Spanne von 0,3 μm bis 5 μm, beispielsweise in einer Spanne von 0,5 μm bis 2 μm, sein.
  • Die Trenchgatestrukturen 150 umfassen eine leitende Gateelektrode 155, die eine stark dotierte polykristalline Siliziumschicht und/oder eine Metall enthaltende Schicht umfassen oder aus einer solchen bestehen kann. Die Trenchgatestrukturen 150 umfassen weiterhin ein Gatedielektrikum 151, das die Gateelektrode 155 von dem Halbleiterteil 100 längs wenigstens einer Seite der Trenchgatestruktur 150 trennt. Das Gatedielektrikum 151 kann ein Halbleiterdielektrikum, beispielsweise ein thermisch gewachsenes oder aufgetragenes Halbleiteroxid, z. B. Siliziumoxid, ein Halbleiternitrid, beispielsweise aufgetragenes oder thermisch gewachsenes Siliziumnitrid, ein Halbleiteroxynitrid, beispielsweise Siliziumoxynitrid, irgendein anderes aufgetragenes oder abgeschiedenes dielektrisches Material oder irgendeine Kombination hiervon umfassen oder aus einem solchen bestehen. Das Gatedielektrikum 151 kann für eine Schwellenspannung der Transistorzellen TC in einer Spanne von 1,5 V bis 6 V gebildet sein.
  • Die Trenchgatestrukturen 150 können exklusiv die Gateelektrode 155 und das Gatedielektrikum 151 umfassen oder können weitere leitende und/oder dielektrische Strukturen zusätzlich zu der Gateelektrode 155 und dem Gatedielektrikum 151, beispielsweise Kompensationsstrukturen, aufweisen.
  • Die Trenchgatestrukturen 150 können vertikal zu der ersten Oberfläche 101 sein oder können mit zunehmendem Abstand zu der ersten Oberfläche 101 spitz bzw. kegelförmig zulaufen. Beispielsweise kann ein spitz zulaufender Winkel der Trenchgatestrukturen 150 bezüglich der vertikalen Richtung gleich zu dem Versetzungsachswinkel sein oder kann von dem Versetzungsachswinkel um nicht mehr als ±1° abweichen, so dass wenigstens eine von zwei entgegengesetzten Mesa-Seitenwänden durch eine Kristallebene gebildet ist, die eine hohe Ladungsträgerbeweglichkeit vorsieht.
  • Die Mesaabschnitte umfassen Sourcezonen 110, die zu der Vorderseite ausgerichtet sind und die direkt an wenigstens eine der Seitenwände des jeweiligen Mesaabschnitts 170 angrenzen. In dem Mesaabschnitt 170 können die Sourcezonen 110 direkt an die erste Oberfläche 101 angrenzen, können direkt an die entgegengesetzte Mesaseitenwand angrenzen oder können von der entgegengesetzten Mesaseitenwand beabstandet sein.
  • Die Mesaabschnitte 170 umfassen weiterhin Bodyzonen 115, die die Sourcezonen 110 von einer Drainstruktur 120 trennen, wobei die Bodyzonen 115 erste pn-Übergänge pn1 mit der Drainstruktur 120 und zweite pn-Übergänge pn2 mit den Sourcezonen 110 bilden. Die Bodyzonen 115 grenzen direkt an eine Mesaseitenwand an oder können direkt an beide Mesaseitenwände angrenzen. Das Gatedielektrikum 151 koppelt kapazitiv Teile der Bodyzonen 115 mit der Gateelektrode 155. Die Bodyzonen 110 und die Bodyzonen 115 sind beide elektrisch mit einer Sourceelektrode 310 an der Vorderseite verbunden. Eine vertikale Ausdehnung der Bodyzonen 115 entspricht einer Kanallänge der Transistorzellen TC und kann in einer Spanne von 0,2 μm bis 1,5 μm sein.
  • Der Halbleiterteil 100 kann weiterhin Diodenbereiche 116 umfassen, die dritte pn-Übergänge pn3 mit der Drainstruktur 120 bilden. Die Diodenbereiche 116 sind elektrisch mit der Sourceelektrode 110 verbunden oder gekoppelt und können vertikal mit den Trenchgatestrukturen 150 überlappen, so dass Teile der Diodenbereiche 116 in der vertikalen Projektion der Trenchgatestrukturen 150 gebildet sind und aktive Teile des Gatedielektrikums 151 gegenüber dem hohen Potential der Drainelektrode 320 in einem Sperrzustand der Halbleitervorrichtung 500 abschirmen. Die Diodenbereiche 116 bilden dritte pn-Übergänge pn3 mit der Drainstruktur 120 und sehen eine Flybackbzw. Rücklaufdiodenfunktionalität vor, die in die Halbleitervorrichtung 500 integriert ist. Ein Abstand zwischen entgegengesetzten Rändern von benachbarten Diodenbereichen 116 kann beispielsweise in einer Spanne von 2 μm bis 3 μm sein.
  • Die Drainstruktur 120 ist zu der Rückseite ausgerichtet, kann direkt an die zweite Oberfläche 102 angrenzen und ist elektrisch mit einer Drainelektrode 320 durch einen ohmschen Kontakt verbunden oder gekoppelt. Die Drainstruktur 120 kann eine leicht bzw. schwach dotierte Driftzone 121 aufweisen, die die ersten und dritten pn-Übergänge pn1, pn3 sowie den pn-Übergang pnx mit dem dotierten Bereich 180 bilden kann und die weiterhin eine stark dotierte Kontaktschicht 129 zwischen der Driftzone 121 und der zweiten Oberfläche 102 aufweisen kann.
  • Die Nettodotierstoffkonzentration in der Driftzone 121 kann in einer Spanne von 1E14 cm–3 bis 3E16 cm–3 sein, falls der Halbleiterteil 100 aus Siliziumcarbid gebildet ist. Eine mittlere Dotierstoffkonzentration in der Kontaktschicht 129 ist ausreichend hoch, um einen ohmschen Kontakt mit der Drainelektrode 320 zu gewährleisten, die direkt an die zweite Oberfläche 102 angrenzt. Falls die Halbleitervorrichtung 500 eine MCD oder ein IGFET ist, hat die Kontaktschicht 129 den gleichen Leitfähigkeitstyp wie die Driftzone 121. Falls die Halbleitervorrichtung 500 ein IGBT ist, hat die Kontaktschicht 129 den komplementären Leitfähigkeitstyp der Driftzone 121 oder umfasst Zonen des komplementären Leitfähigkeitstyps.
  • Die Drainstruktur 120 kann auch Stromspreizzonen 125 umfassen, die direkt an die Bodyzonen 115 angrenzen können. Die Stromspreizzonen 125 können sich zwischen benachbarten Diodenbereichen 116 ausdehnen, wobei unipolare Homoübergänge zwischen den Stromspreizzonen 125 und der Driftzone 121 einen größeren Abstand zu der ersten Oberfläche 101 haben können als die dritten pn-Übergänge pn3, die zwischen den Diodenbereichen 116 und der Driftzone 121 gebildet sind. Teile der Stromspreizzonen 125 können mit der vertikalen Projektion der Diodenbereiche 116 überlappen und können sich zwischen benachbarten Diodenbereichen 116 ausdehnen.
  • Eine mittlere Nettodotierstoffkonzentration in den Stromspreizzonen 125 ist wenigstens zehn Mal so groß wie eine mittlere Nettodotierstoffkonzentration in der Driftzone 121. Der reduzierte horizontale Widerstand der Stromspreizzonen 129 spreizt lateral einen Einschaltstrom der Transistorzellen TC, so dass eine Stromverteilung in der Driftzone 121 gleichmäßiger ist.
  • Jede aus Stromelektrode 310, der Gatemetallisierung 330 und der Drainelektrode 320 kann als Hauptbestandteil bzw. Hauptbestandteile aus Aluminium (Al), Kupfer (Cu) oder Legierungen von Aluminium oder Kupfer, wie AlSi, AlCu oder AlSiCu bestehen oder diese enthalten. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen kann wenigstens eine Elektrode aus den Source- und Drainelektroden 310, 320 als Hauptbestandteil bzw. Hauptbestandteile Nickel (Ni), Titan (Ti), Wolfram (W), Tantal (Ta), Vanadium (V), Silber (Ag), Gold (Au), Zinn (Sn), Platin (Pt) und/oder Palladium (Pd) enthalten. Eine Elektrode aus den Source- und Drainelektroden 310, 320 oder beide Elektroden können zwei oder mehr Unterschichten umfassen, wobei jede Unterschicht einen oder mehrere Stoffe aus Ni, Ti, V, Ag, Au, W, Sn, Pt und Pd als Hauptbestandteil bzw. Hauptbestandteile, beispielsweise ein Silizid, ein Nitrid und/oder eine Legierung, enthält.
  • Beispielsweise können die Sourceelektrode 310 und die Gatemetallisierung 330 eine dünne Metall enthaltende Grenzflächenschicht 341 aus Titan und eine Hauptschicht 342 aus beispielsweise Aluminium, Kupfer, Nickel oder einer Kombination oder Legierung hiervon umfassen.
  • Die Sourceelektrode 310 kann einen Sourceanschluss S bilden oder kann elektrisch mit einem solchen verbunden oder gekoppelt sein. Die Drainelektrode 320 kann einen Drainanschluss D bilden oder kann elektrisch mit einem solchen verbunden sein, und die Gatemetallisierung 330 kann einen Gateanschluss G bilden oder kann elektrisch mit einem solchen gekoppelt oder verbunden sein.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Transistorzellen TC n-Kanal-FET-Zellen des Anreicherungstyps mit p-dotierten Bodyzonen 115 und n-dotierten Sourcezonen 110, wobei die Diodenbereiche 116 p-dotiert sind und die Driftzone 121 n-dotiert ist. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel sind die Transistorzellen TC p-Kanal-FET-Zellen des Anreicherungstyps mit n-dotierten Bodyzonen 115 und p-dotierten Sourcezonen 110, wobei die Diodenbereiche 116 n-dotiert sind und die Driftzone 121 p-dotiert ist.
  • Wenn ein Potential an der Gateelektrode 155 eine Schwellenspannung der Halbleitervorrichtung 500 überschreitet oder unter diese abfällt, bilden Minoritätsladungsträger in den Bodyzonen 115 Inversionskanäle, die die Sourcezonen 110 mit der Drainstruktur 120 verbinden, um dadurch die Halbleitervorrichtung 500 einzuschalten. Im Einschaltzustand fließt der Laststrom durch den Halbleiterteil 100 angenähert längs der vertikalen Richtung zwischen den Source- und Drainelektroden 310, 320.
  • Erste Kontaktstrukturen 315 erstrecken sich von der Sourceelektrode 310 durch Öffnungen in dem Zwischenschichtdielektrikum 210 zu dem Halbleiterteil 100 und grenzen direkt an die Sourcezonen 110 und die Diodenbereiche 116 an. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel enden die ersten Kontaktstrukturen 315 auf der ersten Oberfläche 101. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen können sich die ersten Kontaktstrukturen 315 in den Halbleiterteil 100 erstrecken. Zweite Kontaktstrukturen 316. erstrecken sich durch das Zwischenschichtdielektrikum 210 und verbinden elektrisch die Sourceelektrode 310 mit dem dotierten Bereich 180.
  • Gemäß anderen Ausführungsbeispielen kann das Layout bzw. die Gestaltung des Transistorzellfeldes symmetrische Transistorzellen umfassen, wobei die Source- und Bodyzonen symmetrisch zu einer Längsmittelachse der Trench- bzw. Grabengatestrukturen gebildet sind. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen sind die Diodenbereiche getrennt von der ersten Oberfläche gebildet und Kontakte, die die Trenchgatestrukturen in halbe Trenchstrukturen spalten bzw. teilen, verbinden elektrisch die Diodenbereiche mit der Sourceelektrode. Alternativ oder zusätzlich können die Transistorzellen mit anderen Strukturen, beispielsweise Diodenbereichen, längs zwei orthogonalen horizontalen Richtungen abwechseln. Die Gatestrukturen 150 können planare Gates sein, die außerhalb des Halbleiterteiles 100 gebildet sind, wobei das Gatedielektrikum 151 direkt angrenzend an die erste Oberfläche 101 oder wenigstens parallel zu dieser gebildet sein kann.
  • Die Halbleitervorrichtung 500 von 7 umfasst einen Halbleiterteil 100 mit einer äußeren lateralen Oberfläche 103 und mit einer Vielzahl von streifenförmigen Trenchgatestrukturen 150. Zwei streifenförmige Gateschienen 332 verlaufen senkrecht zu den Gatetrenchstrukturen 150. Ein rechteckförmiges Gatepad bzw. -kissen 331 ist in einer rechteckförmigen Öffnung der Sourceelektrode 310 gebildet. Das Gatepad 331 überlappt mit den Gateschienen 332 und den Gatekontakten 335, also mit beiden, wobei die Kontakte 335 die Gateschienen 332 und das Gatepad 331 verbinden.
  • Ein dotierter Bereich 180, der Aluminiumatome enthält, ist in einer vertikalen Projektion des Gatepads 331 gebildet und kann auf zwei entgegengesetzten Seiten des Gatepads 331 mit der. Sourceelektrode 310 überlappen. Zweite Kontaktstrukturen 316 erstrecken sich von der Sourceelektrode 310 in den dotierten Bereich 180 und verbinden elektrisch den dotierten Bereich 180 mit der Sourceelektrode 331.
  • Die zweiten Kontaktstrukturen 316 können streifenförmig sein oder können Punkte bzw. kleine Flecken sein, können auf beiden Seiten des Gatepads 331 oder auf einer einzigen Seite gebildet sein. Eine laterale Ausdehnung zwischen einer Mittelachse des Gatepads 331 und den zweiten Kontaktstrukturen 316 und eine minimale aktive horizontale Ausdehnung des dotierten Bereiches 180 ergebend ist merklich größer als eine Teilung der Gatetrenchstrukturen 150, beispielsweise in einer Spanne von etwa 100 μm bis etwa 500 μm. Die aktive horizontale Ausdehnung ist die Ausdehnung längs welcher die Kompensationsspannung abfällt.
  • Abmessung und Lage der zweiten Kontaktstrukturen 360 relativ zu dem dotierten Bereich 180 beziehen sich auf den Widerstandswert des dotierten Bereiches 180 derart, dass der Widerstandswert des dotierten Bereiches 180 fein eingestellt werden kann.

Claims (19)

  1. Halbleitervorrichtung, umfassend: Transistorzellen (TC), die in einem Halbleiterteil (100) aus einem Material mit breitem Bandabstand gebildet sind und elektrisch mit einem Gateanschluss (G), einem Sourceanschluss (S) und einem Drainanschluss (D) verbunden sind, eine Kompensationsstruktur (450), die elektrisch mit dem Gateanschluss (G) und wenigstens einem Anschluss aus dem Sourceanschluss (S) und dem Drainanschluss (D) verbunden ist, wobei eine wirksame Kapazität der Kompensationsstruktur (450) einen Temperaturkoeffizienten aufweist, der wenigstens teilweise einen negativen Temperaturkoeffizienten eines Verhältnisses zwischen einer Gate-Drain-Kapazität und einer Gate-Source-Kapazität der Transistorzellen (TC) kompensiert.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Kompensationsstruktur (450) eine erste kapazitive Struktur (451) mit einer ersten Kapazität, die zwischen dem Drainanschluss (D) und dem Gateanschluss (G) wirksam ist, aufweist, wobei die erste Kapazität einen negativen Temperaturkoeffizienten hat.
  3. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der die Kompensationsstruktur (450) eine zweite kapazitive Struktur (452) mit einer Kapazität, die zwischen dem Gateanschluss (G) und dem Sourceanschluss (S) wirksam ist, aufweist, wobei die Kapazität einen positiven Temperaturkoeffizienten hat.
  4. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Kompensationsstruktur (450) aufweist: (i) eine Reihenverbindung einer ersten kapazitiven Struktur (451) und einer zweiten kapazitiven Struktur (452) zwischen dem Gateanschluss (G) und dem Drainanschluss (D) und (ii) eine Thermistorstruktur (456) mit einem negativen Temperaturkoeffizienten zwischen dem Sourceanschluss (S) und einem Verbindungsknoten (455) zwischen den ersten und zweiten kapazitiven Strukturen (451, 452).
  5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Thermistorstruktur (456) einen dotierten Bereich (180) in dem Halbleiterteil (100) aufweist.
  6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5, bei der der dotierte Bereich (180) Aluminium bei einer Konzentration von wenigstens 5E17 cm–3 enthält.
  7. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, weiterhin umfassend: eine Kontaktstruktur (316), die sich durch ein Zwischenschichtdielektrikum (210) erstreckt und elektrisch eine Sourceelektrode (310) mit dem dotierten Bereich (180) verbindet, wobei das Zwischenschichtdielektrikum die Sourceelektrode (310) und den Halbleiterteil (100) trennt.
  8. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei der eine erste Elektrode der ersten kapazitiven Struktur (451) ein Teil einer Gatemetallisierung (330) ist, die von dem Halbleiterteil (100) durch einen Teil eines Zwischenschichtdielektrikums (210) getrennt ist.
  9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, bei der ein Gatepad (331) die erste Elektrode der ersten kapazitiven Struktur (451) bildet.
  10. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei der der dotierte Bereich (180) eine zweite Elektrode der ersten kapazitiven Struktur (451), den Verbindungsknoten (455) und eine erste Elektrode der zweiten kapazitiven Struktur (452) bildet.
  11. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, weiterhin umfassend: eine Drainstruktur (120) in dem Halbleiterteil (100), wobei die Drainstruktur (120) elektrisch die Transistorzellen (TC) mit einer Drainelektrode (320) verbindet, wobei die Drainstruktur (120) einen pn-Übergang (pnx) mit dem dotierten Bereich (180) bildet und eine zweite Elektrode der zweiten kapazitiven Struktur (452) bildet.
  12. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, wobei der Halbleiterteil (100) aus Siliziumcarbid gebildet ist und die Transistorzellen (TC) elektrisch mit einer Gatemetallisierung (330), einer Sourceelektrode (310) und einer Drainelektrode (320) verbunden sind; der dotierte Bereich (180) elektrisch mit der Sourceelektrode (310) verbunden ist und ein Widerstand des dotierten Bereiches (180) einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweist; ein Zwischenschichtdielektrikum (210) die Gatemetallisierung (330) von dem dotierten Bereich (180) trennt; und eine Drainstruktur (120) in dem Halbleiterteil (100) die Transistorzellen (TC) mit der Drainelektrode (320) elektrisch verbindet und einen pn-Übergang (pnx) mit dem dotierten Bereich (180) bildet.
  13. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 12, bei der der dotierte Bereich (180) Aluminium bei einer Konzentration von wenigstens 5E17 cm–3 enthält.
  14. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, weiterhin umfassend: eine Kontaktstruktur (316), die sich durch das Zwischenschichtdielektrikum (210) erstreckt und direkt an die Sourceelektrode (310) und den dotierten Bereich (180) angrenzt.
  15. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14, bei der zwei der Kontaktstrukturen (316) an entgegengesetzten Seiten der Gatemetallisierung angeordnet sind.
  16. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, bei der die Gatemetallisierung (330) ein Gatepad (331) aufweist.
  17. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, bei der der dotierte Bereich (180) eine kleinste aktive horizontale Ausdehnung von wenigstens 100 μm hat.
  18. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, bei der der dotierte Bereich (180) direkt an eine erste Oberfläche (101) des Halbleiterteiles (100) angrenzt.
  19. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, bei der die Drainstruktur (120) eine stark dotierte Kontaktschicht (129) und eine schwach dotierte Driftzone (121) hat, die einen pn-Übergang (pnx) mit dem dotierten Bereich (180) bildet und den dotierten Bereich (180) von der Kontaktschicht (129) trennt.
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DE (1) DE102016104256B3 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018103550A1 (de) * 2018-02-16 2019-08-22 Infineon Technologies Ag Halbleitervorrichtung mit einem halbleiterkörper aus siliziumcarbid

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3232479B1 (de) * 2016-04-15 2020-05-06 STMicroelectronics (Tours) SAS Diodenstruktur
DE102017122634A1 (de) * 2017-09-28 2019-03-28 Infineon Technologies Ag Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung mit Graben-Gatestruktur und vertikalem Pn-Übergang zwischen einem Bodygebiet und einer Driftstruktur
DE102018106689B4 (de) * 2018-03-21 2020-10-15 Infineon Technologies Ag Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung mit einer Graben-Gatestruktur und horizontal angeordneten Kanal- und Stromausbreitungsgebieten
JP2019169579A (ja) * 2018-03-23 2019-10-03 株式会社東芝 半導体装置及びその製造方法
CN108493239A (zh) * 2018-03-28 2018-09-04 珠海格力电器股份有限公司 绝缘栅双极型晶体管器件及其制作方法、电力电子设备
IT201800007780A1 (it) * 2018-08-02 2020-02-02 St Microelectronics Srl Dispositivo mosfet in carburo di silicio e relativo metodo di fabbricazione
DE102018216998B4 (de) 2018-10-04 2023-01-12 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Leistungsmodul mit unipolarem Halbleiterbauelement für hohe Lebensdauer
DE102018127797B4 (de) * 2018-11-07 2022-08-04 Infineon Technologies Ag Einen siliziumcarbid-körper enthaltende halbleitervorrichtung
IT201900006709A1 (it) 2019-05-10 2020-11-10 St Microelectronics Srl Dispositivo mosfet di potenza a super giunzione con affidabilita' migliorata, e metodo di fabbricazione
US11579030B2 (en) 2020-06-18 2023-02-14 Cirrus Logic, Inc. Baseline estimation for sensor system
US11835410B2 (en) 2020-06-25 2023-12-05 Cirrus Logic Inc. Determination of resonant frequency and quality factor for a sensor system
US11869762B2 (en) 2020-10-13 2024-01-09 Alpha Power Solutions Limited Semiconductor device with temperature sensing component
EP4040500A1 (de) * 2021-02-04 2022-08-10 Infineon Technologies AG Transistorvorrichtung und verfahren zur herstellung

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012111832A1 (de) * 2011-12-06 2013-06-06 Infineon Technologies Austria Ag Integrierte Schaltung mit einem Leistungstransistor und einem Hilfstransistor
US20150155355A1 (en) * 2013-12-04 2015-06-04 General Electric Company Systems and methods for semiconductor devices

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3757245A (en) * 1972-06-02 1973-09-04 Western Electric Co Temperature compensated field effect transistor crystal oscillator
JPS61125208A (ja) * 1984-11-21 1986-06-12 Alps Electric Co Ltd 温度補償型水晶発振回路
JPH03175814A (ja) * 1989-12-05 1991-07-30 Mitsubishi Electric Corp Ｃｒ積分回路
JP3287173B2 (ja) * 1995-04-07 2002-05-27 三菱電機株式会社 赤外線検出素子
GB9513420D0 (en) * 1995-06-30 1995-09-06 Philips Electronics Uk Ltd Power semiconductor devices
DE19526902A1 (de) * 1995-07-22 1997-01-23 Bosch Gmbh Robert Monolithisch integrierte planare Halbleiteranordnung
JP2002231721A (ja) * 2001-02-06 2002-08-16 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
JP2004014547A (ja) * 2002-06-03 2004-01-15 Toshiba Corp 半導体装置及び容量調節回路
JP2005166930A (ja) * 2003-12-02 2005-06-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd ＳｉＣ−ＭＩＳＦＥＴ及びその製造方法
DE10361714B4 (de) * 2003-12-30 2009-06-10 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelement
DE102006005033B4 (de) * 2006-02-03 2013-12-05 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelementanordnung mit einem Leistungstransistor und einer Temperaturmessanordnung
KR100825760B1 (ko) * 2006-06-02 2008-04-29 한국전자통신연구원 급격한 ｍｉｔ 소자, 그 소자를 이용한 ｍｉｔ 센서 및 그ｍｉｔ 센서를 포함한 경보기 및 이차전지 폭발 방지 회로
KR100821127B1 (ko) * 2006-09-28 2008-04-14 한국전자통신연구원 열전대를 구비하는 고전력 소자 및 그 제조방법
DE102007001107B4 (de) * 2007-01-04 2009-06-10 Infineon Technologies Ag Schaltungsanordnung mit einem Leistungstransistor und mit dessen Ansteuerschaltung
DE102007020657B4 (de) * 2007-04-30 2012-10-04 Infineon Technologies Austria Ag Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper und Verfahren zur Herstellung desselben
JP5221976B2 (ja) * 2008-02-19 2013-06-26 株式会社日立製作所 半導体装置及びその製造方法
US8203181B2 (en) * 2008-09-30 2012-06-19 Infineon Technologies Austria Ag Trench MOSFET semiconductor device and manufacturing method therefor
US8420987B2 (en) * 2008-11-18 2013-04-16 Electronics And Telecommunications Research Institute Thermistor with 3 terminals, thermistor-transistor, circuit for controlling heat of power transistor using the thermistor-transistor, and power system including the circuit
US8004806B2 (en) * 2009-05-04 2011-08-23 United Silicon Carbide, Inc. Solid-state disconnect device
US7990749B2 (en) * 2009-06-08 2011-08-02 Radiant Technology, Inc. Variable impedance circuit controlled by a ferroelectric capacitor
JP2011066139A (ja) * 2009-09-16 2011-03-31 Sanken Electric Co Ltd 複合半導体装置
DE102011007271B4 (de) * 2010-04-19 2022-08-11 Electronics And Telecommunications Research Institute Feldeffekttransistor mit variablem Gate
DE102012224348A1 (de) * 2012-06-25 2014-01-02 Osram Gmbh Beleuchtungsanlage mit einer Schnittstelle aufweisend ein Netzgerät und mindestens ein Lichtquellenmodul
US20140177304A1 (en) * 2012-12-24 2014-06-26 Laurence P. Sadwick Constant Current Source
JP5955452B2 (ja) * 2013-02-28 2016-07-20 三菱電機株式会社 半導体装置
KR20150131195A (ko) * 2013-03-13 2015-11-24 디3 세미컨덕터 엘엘씨 수직 전계 효과 디바이스들의 온도 보상을 위한 디바이스 아키텍처 및 방법
JP6157338B2 (ja) * 2013-12-11 2017-07-05 三菱電機株式会社 半導体装置
US9553179B2 (en) * 2014-01-31 2017-01-24 Infineon Technologies Ag Semiconductor device and insulated gate bipolar transistor with barrier structure
US9513318B2 (en) * 2014-05-29 2016-12-06 Infineon Technologies Ag Current or voltage sensing
US9871126B2 (en) * 2014-06-16 2018-01-16 Infineon Technologies Ag Discrete semiconductor transistor
DE102014117954B4 (de) * 2014-12-05 2020-09-24 Infineon Technologies Ag Halbleitervorrichtungen mit Transistorzellen und thermoresistivem Element
DE112015006008B4 (de) * 2015-01-14 2022-05-05 Mitsubishi Electric Corporation Halbleitervorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung
JP6924555B2 (ja) * 2015-03-02 2021-08-25 晶元光電股▲ふん▼有限公司Ｅｐｉｓｔａｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ Ｌｅｄドライブ及び関連する照明システム
DE102015112919B4 (de) * 2015-08-06 2019-12-24 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelemente, eine Halbleiterdiode und ein Verfahren zum Bilden eines Halbleiterbauelements
DE102016120292A1 (de) * 2016-10-25 2018-04-26 Infineon Technologies Ag Halbleitervorrichtung, die eine Transistorvorrichtung enthält

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012111832A1 (de) * 2011-12-06 2013-06-06 Infineon Technologies Austria Ag Integrierte Schaltung mit einem Leistungstransistor und einem Hilfstransistor
US20150155355A1 (en) * 2013-12-04 2015-06-04 General Electric Company Systems and methods for semiconductor devices

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018103550A1 (de) * 2018-02-16 2019-08-22 Infineon Technologies Ag Halbleitervorrichtung mit einem halbleiterkörper aus siliziumcarbid
US10943979B2 (en) 2018-02-16 2021-03-09 Infineon Technologies Ag Semiconductor device having a semiconductor body composed of silicon carbide
DE102018103550B4 (de) 2018-02-16 2021-08-12 Infineon Technologies Ag Halbleitervorrichtung mit einem halbleiterkörper aus siliziumcarbid

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