DE102016203906A1 - Semiconductor component, in particular power transistor - Google Patents

Semiconductor component, in particular power transistor Download PDF

Info

Publication number
DE102016203906A1
DE102016203906A1 DE102016203906.7A DE102016203906A DE102016203906A1 DE 102016203906 A1 DE102016203906 A1 DE 102016203906A1 DE 102016203906 A DE102016203906 A DE 102016203906A DE 102016203906 A1 DE102016203906 A1 DE 102016203906A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
metallization
source
region
drain
semiconductor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102016203906.7A
Other languages
German (de)
Inventor
Sebastian Mansfeld
Stephan SCHWAIGER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102016203906.7A priority Critical patent/DE102016203906A1/en
Priority to TW106107559A priority patent/TWI732831B/en
Priority to CN201710141729.4A priority patent/CN107180859A/en
Publication of DE102016203906A1 publication Critical patent/DE102016203906A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/20Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/417Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/41725Source or drain electrodes for field effect devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/417Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/41725Source or drain electrodes for field effect devices
    • H01L29/41758Source or drain electrodes for field effect devices for lateral devices with structured layout for source or drain region, i.e. the source or drain region having cellular, interdigitated or ring structure or being curved or angular

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

Es wird ein Halbleiterbauelement (1), insbesondere ein Leistungstransistor beschrieben, mit einem Substrat, einem aktiven Halbleiterbereich, der zumindest einen Sourcebereich (8) und zumindest einen Drainbereich (10) aufweist, und mit einem einen ersten Teil des Substrats überdeckenden Sourcepad (2) und mit einem einen zweiten Teil des Substrats überdeckenden Drainpad (4), wobei zwischen dem Sourcepad (2) beziehungsweise dem Drainpad (4) und dem zumindest einen Sourcebereich (8) beziehungsweise dem zumindest einen Drainbereich (10) eine sich im Wesentlichen horizontal erstreckende strukturierte Metallisierungsebene (30) angeordnet ist, wobei das Sourcepad (2) und das Drainpad (4) mittels sich im Wesentlichen vertikal erstreckenden Metallisierungen (51, 52) mit der Metallisierungsebene (30) verbunden ist, und wobei die Metallisierungsebene (30) mittels sich im Wesentlichen vertikal erstreckenden Metallisierungen (53, 54) mit dem Sourcebereich (8) und mit dem Drainbereich (10) verbunden ist. Die Metallisierungsebene (30) kann zumindest 50%, zumindest 70% oder zumindest 90% der Fläche des aktiven Halbleiterbereichs überdecken, um einen geringen Gesamtwiderstand zu ermöglichen.A semiconductor component (1), in particular a power transistor, is described, having a substrate, an active semiconductor region which has at least one source region (8) and at least one drain region (10), and a source pad (2) covering a first part of the substrate. and a drain pad (4) covering a second part of the substrate, wherein a substantially horizontally extending pattern is arranged between the source pad (2) or the drain pad (4) and the at least one source region (8) or the at least one drain region (10) Metallization level (30) is arranged, wherein the source pad (2) and the drain pad (4) by means of substantially vertically extending metallizations (51, 52) is connected to the metallization (30), and wherein the metallization (30) by means in Substantially vertically extending metallizations (53, 54) to the source region (8) and to the drain region (10) n is. The metallization level (30) can cover at least 50%, at least 70%, or at least 90% of the area of the active semiconductor region in order to allow a low total resistance.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement, bevorzugt einen Leistungstransistor, insbesondere einen Galliumnitrid-Leistungstransistor.The present invention relates to a semiconductor device, preferably a power transistor, in particular a gallium nitride power transistor.

Stand der TechnikState of the art

Ein wichtiger Parameter zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit von Halbleiterbauelementen ist der Gesamtwiderstand im eingeschalteten Zustand. Für Transistoren beziehungsweise MOSFETs (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren) wird dieser Widerstand für gewöhnlich mit RDSon bezeichnet. Ein Teil dieses Widerstands wird durch die Metallisierung von Source und Drain gebildet. Es ist dabei wünschenswert, einen möglichst niedrigen Widerstand zu erreichen.An important parameter for evaluating the performance of semiconductor devices is the total on-state resistance. For transistors or MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors), this resistance is usually referred to as R DSon . Part of this resistance is formed by the metallization of the source and drain. It is desirable to achieve the lowest possible resistance.

Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, ein Halbleiterbauelement, insbesondere einen Leistungstransistor, mehrschichtig aufzubauen. Es ist dabei üblich, den aktiven Halbleiterbereich in einem Substrat auszubilden und vertikal darüber sich horizontal erstreckende Pads für Source und Drain anzuordnen. Oftmals liegen in einem Halbleiterbauelement eine Vielzahl von Source- und Drainbereichen vor, die die Form dünner Streifen aufweisen. Die Pads für Source und Drain überdecken dann regelmäßig eine Vielzahl sowohl von Source- als auch von Drainbereichen. Um einen Stromfluss beispielsweise von einem Drainbereich zum Drainpad zu ermöglichen, werden zwischen den aktiven Halbleiterbereich und die Pads sich vertikal erstreckende Metallisierungen als Verbindungen eingefügt. Durch diese vertikalen Verbindungen kann der Strom so aus dem Drainbereich beziehungsweise in den Sourcebereich und in das Drainpad beziehungsweise aus dem Sourcepad fließen. Ein Pad ist dabei insbesondere ein flächiger, im Wesentlichen ohmscher Kontakt, mit dem sich das Halbleiterbauelement extern beschalten lässt.It is known from the prior art to construct a semiconductor component, in particular a power transistor, in a multilayered manner. It is customary to form the active semiconductor region in a substrate and to arrange vertically above it horizontally extending pads for source and drain. Often, there are a plurality of source and drain regions in a semiconductor device which are in the form of thin strips. The source and drain pads then regularly cover a plurality of both source and drain regions. In order to allow a current to flow, for example, from a drain region to the drain pad, vertically extending metallizations are inserted as connections between the active semiconductor region and the pads. Through these vertical connections, the current can thus flow from the drain region or into the source region and into the drain pad or from the source pad. A pad is in particular a flat, essentially ohmic contact with which the semiconductor component can be externally connected.

Da das Sourcepad und das Drainpad konstruktionsbedingt jeweils nicht den gesamten aktiven Halbleiterbereich überdecken können, ist es notwendig, dass ein Teil des Stroms lateral durch das Halbleiterbauelement transportiert wird, um zu dem entsprechenden Pad zu gelangen. Ein lateraler Stromtransport findet dann so lange statt, bis eine Position erreicht ist, die von dem entsprechenden Sourcepad oder Drainpad überdeckt wird. Dort findet dann ein Stromfluss durch die vertikalen Verbindungen zwischen dem aktiven Halbleiterbereich und dem entsprechenden Pad statt. Der laterale Stromtransport kann dabei innerhalb des aktiven Halbleiterbereichs oder in den für gewöhnlich mit den jeweiligen Source- beziehungsweise Drainbereichen deckungsgleichen ohmschen Kontakten der Source- und Drainbereiche stattfinden.Since the source pad and the drain pad can not cover the entire active semiconductor region by design, it is necessary that a part of the current is transported laterally through the semiconductor device in order to reach the corresponding pad. Lateral current transport then takes place until a position is reached which is covered by the corresponding source pad or drain pad. There then takes place a current flow through the vertical connections between the active semiconductor region and the corresponding pad. The lateral current transport can take place here within the active semiconductor region or in the ohmic contacts of the source and drain regions which usually coincide with the respective source or drain regions.

Problematisch an dieser Konstruktion sind die sich ergebenden relativ hohen Widerstände für den lateralen Stromtransport, die unvorteilhaft zum Gesamtwiderstand des Halbleiterbauelements beitragen.The problem with this construction is the resulting relatively high lateral current transfer resistances, which disadvantageously contribute to the overall resistance of the semiconductor device.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird ein Halbleiterbauelement, insbesondere ein Leistungstransistor, zur Verfügung gestellt, mit einem Substrat, einem aktiven Halbleiterbereich, der zumindest einen Sourcebereich und zumindest einen Drainbereich aufweist, und mit einem einen ersten Teil des Substrats überdeckenden Sourcepad und mit einem einen zweiten Teil des Substrats überdeckenden Drainpad, wobei zwischen dem Sourcepad beziehungsweise dem Drainpad und dem zumindest einen Sourcebereich beziehungsweise dem zumindest einen Drainbereich eine sich im Wesentlichen horizontal erstreckende strukturierte Metallisierungsebene angeordnet ist, wobei das Sourcepad mittels zumindest einer ersten sich im Wesentlichen vertikal erstreckenden Metallisierung mit zumindest einem ersten Teil der Metallisierungsebene verbunden und das Drainpad mittels zumindest einer zweiten sich im Wesentlichen vertikal erstreckenden Metallisierung mit zumindest einem zweiten Teil der Metallisierungsebene verbunden ist, und wobei der zumindest eine erste Teil der Metallisierungsebene mittels einer dritten sich im Wesentlichen vertikal erstreckenden Metallisierung mit dem zumindest einen Sourcebereich verbunden ist und wobei der zumindest eine zweite Teil der Metallisierungsebene mittels einer vierten sich im Wesentlichen vertikal erstreckenden Metallisierung mit dem zumindest einen Drainbereich verbunden ist. Unter „im Wesentlichen vertikalen“ Verbindungen werden dabei insbesondere Verbindungen verstanden, die einen Winkel von mehr als 45°, bevorzugt von mehr als 75°, zur Horizontalen bilden. Besonders bevorzugt verlaufen die Verbindungen exakt vertikal. Der Begriff „im Wesentlichen horizontal“ ist analog zu verstehen.According to the invention, a semiconductor component, in particular a power transistor, is provided with a substrate, an active semiconductor region having at least one source region and at least one drain region, and with a source pad covering a first part of the substrate and with a second part covering the substrate Drainpad, wherein between the source pad or the drain pad and the at least one source region or the at least one drain region, a substantially horizontally extending structured metallization is arranged, wherein the source pad by means of at least a first substantially vertically extending metallization with at least a first part of the metallization connected and the drain pad is connected by means of at least a second substantially vertically extending metallization with at least a second part of the metallization, and wherein d at least a first part of the metallization plane is connected to the at least one source region by means of a third substantially vertically extending metallization, and wherein the at least one second part of the metallization plane is connected to the at least one drain region by means of a fourth substantially vertically extending metallization. By "substantially vertical" connections are meant in particular compounds which form an angle of more than 45 °, preferably of more than 75 °, to the horizontal. Particularly preferably, the compounds are exactly vertical. The term "essentially horizontal" is to be understood analogously.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement hat den Vorteil, dass ein geringer und homogener Gesamtwiderstand erzielt wird. Gleichzeitig können Halbleiterbauelemente mit einer hohen Stromtragfähigkeit von über 50 A hergestellt werden. Unter einer Metallisierungsebene wird dabei insbesondere nicht lediglich eine geometrische Ebene verstanden, sondern ein räumliches Gebilde, das aus elektrisch leitfähigem Material, beispielsweise aus einem Metall, besteht. Es handelt sich dabei insbesondere um eine im Vergleich zum gesamten Halbleiterbauelement dünne Schicht aus Metall, die zweidimensional strukturiert ist und durch Angabe der Orte oder Bereiche, an denen aus einer Richtung senkrecht zur Ebene betrachtet Material vorhanden ist, charakterisiert werden kann. Insbesondere hat die Metallisierungsebene eine annähernd homogene Dicke, ist also im Wesentlichen ein zweidimensionales Gebilde. The semiconductor device according to the invention has the advantage that a low and homogeneous total resistance is achieved. At the same time, semiconductor devices with a high current carrying capacity of more than 50 A can be produced. In this case, a metallization level is understood to mean, in particular, not merely a geometric plane but a spatial structure which consists of electrically conductive material, for example of a metal. In particular, this is a thin layer of metal, which is structured in two dimensions in comparison to the entire semiconductor component, and by specifying the locations or regions at which they are perpendicular to one direction Considered level material is present, can be characterized. In particular, the metallization has an approximately homogeneous thickness, so is essentially a two-dimensional structure.

Die Metallisierungsebene wird durch zwei dielektrische Zwischenschichten isoliert, sodass nur an den vertikalen Metallisierungen elektrische Verbindungen zwischen den einzelnen Ebenen vorhanden sind. Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist, dass es keine Bereiche der Sourcebereiche und der Drainbereiche gibt, in denen der Strom eine lange Distanz zurücklegt, ohne eine Ausweichmöglichkeit auf eine darüber liegende Metallebene zu haben. Eine Erhöhung des Widerstands durch einen solchen Effekt wird dadurch wirkungsvoll vermieden.The metallization level is isolated by two dielectric interlayers, so that only at the vertical metallizations electrical connections between the individual levels are present. A particular advantage of the invention is that there are no regions of the source regions and the drain regions in which the current travels a long distance, without having an alternative possibility to an overlying metal plane. An increase of the resistance by such an effect is thereby effectively avoided.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Metallisierungsebene eine Struktur auf derart, dass zumindest 50% der Fläche des aktiven Halbleiterbereichs, vorzugsweise zumindest 70% der Fläche des aktiven Halbleiterbereichs und besonders bevorzugt zumindest 90% der Fläche des aktiven Halbleiterbereichs von der Metallisierungsebene überdeckt werden. Je größer der Anteil der von der Metallisierungsebene überdeckten Fläche ist, desto größer ist der durchschnittliche für laterale Stromtransporte zur Verfügung stehende Querschnitt. Dies verbessert die angesprochene Reduktion des In a preferred embodiment, the metallization level has a structure such that at least 50% of the area of the active semiconductor area, preferably at least 70% of the area of the active semiconductor area, and more preferably at least 90% of the area of the active semiconductor area, is covered by the metallization level. The larger the fraction of the area covered by the metallization level, the larger the average cross-section available for lateral power transports. This improves the mentioned reduction of the

WiderstandsieheSee resistance

Vorteilhafterweise können der zumindest eine Sourcebereich und der zumindest eine Drainbereich als zueinander parallele Streifen ausgeführt sein. Hierdurch ergibt sich ein einfach strukturiertes Layout, das ohne große Änderungen in bereits bestehende Prozesse eingegliedert werden kann.Advantageously, the at least one source region and the at least one drain region can be designed as strips parallel to one another. This results in a simply structured layout that can be incorporated into existing processes without major changes.

Dabei kann die Metallisierungsebene Streifen aufweisen, die zumindest die einfache, zumindest die dreifache oder zumindest die fünffache Breite der Streifen der Source- und Drainbereiche aufweisen. Auch durch diese Maßnahme wird sichergestellt, dass für lateralen Stromtransport ein ausreichend großer Querschnitt zur Verfügung steht. Die Orientierung der Streifen der Metallisierungsebene kann einen Winkel zur Orientierung der Source- und Drainpads von 30° bis 150°, insbesondere von 80° bis 100° und in einem Spezialfall von 90°, bilden. Der Strom kann dann besonders effektiv im Halbleiterbauelement verteilt werden.In this case, the metallization level can have strips which have at least the simple, at least three times or at least five times the width of the strips of the source and drain regions. This measure also ensures that a sufficiently large cross-section is available for lateral current transport. The orientation of the strips of the metallization plane can form an angle to the orientation of the source and drain pads of 30 ° to 150 °, in particular from 80 ° to 100 ° and in a special case of 90 °. The current can then be distributed particularly effectively in the semiconductor component.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Metallisierungsebene trapezförmig ausgestaltete Streifen auf. Dabei kann das schmale Ende des Trapezes sich an den Stellen befinden, an denen eine direkte Verbindung zwischen den Trapezen, die Teil der Metallisierungsebene sind, und den Kontaktpads mittels der ersten oder zweiten vertikalen Verbindungen möglich ist. Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist ein reduzierter Gesamtwiderstand durch ein größeres Metallvolumen der vergrabenen Bereiche der Metallisierungsebene.In a development of the invention, the metallization plane has trapezoidal stripes. In this case, the narrow end of the trapezoid can be located at the places where a direct connection between the trapezoids, which are part of the metallization, and the contact pads by means of the first or second vertical connections is possible. An advantage of this embodiment is a reduced total resistance by a larger metal volume of the buried regions of the metallization.

In einer alternativen Ausführungsform ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Metallisierungsebene eine gitter- oder netzartige Struktur aufweist. Die Periodizität kann minimal etwa den zweifachen Abstand der Sourcebereiche von den Drainbereichen betragen und beispielsweise im Bereich zwischen 10 µm und 1 mm liegen. Es kann dann eines der Pads das andere Pad ringförmig umschließen. Mit anderen Worten umschließt das Sourcepad das Drainpad vollständig, oder umgekehrt. Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist eine konzentrische Anordnung von Sourcepad und Drainpad. In der beschriebenen Geometrie können Source- und Drainpotenzial ohne Verlust der Funktionalität vertauscht werden.In an alternative embodiment, it is advantageously provided that the metallization level has a grid or net-like structure. The periodicity may be at least about twice the distance of the source regions from the drain regions and, for example, in the range between 10 .mu.m and 1 mm. It can then enclose one of the pads ring the other pad. In other words, the source pad completely encloses the drain pad, or vice versa. An advantage of this embodiment is a concentric arrangement of source pad and drain pad. In the described geometry, source and drain potentials can be reversed without loss of functionality.

In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst das Halbleiterbauelement eine Metallisierung in einer Zwischenschicht, die zur Metallisierungsebene gleichartig aufgebaut ist und ebenfalls eine stromverteilende Funktion erfüllt, jedoch unterhalb oder oberhalb der Metallisierungsebene angeordnet ist. Es wird so möglich, die Stromverteilung für die Sourcebereiche/das Sourcepad und für die Drainbereiche/das Drainpad unabhängig voneinander zu optimieren, da sich die Wege des Sourcestroms und des Drainstroms in Draufsicht gesehen auch überkreuzen können.In one development of the invention, the semiconductor component comprises a metallization in an intermediate layer, which has a similar structure to the metallization level and also fulfills a current-distributing function, but is arranged below or above the metallization level. It thus becomes possible to optimize the current distribution for the source regions / source pad and for the drain regions / drain pad independently of one another, since the paths of the source current and the drain current can also cross over one another in plan view.

Ebenfalls ist es möglich, dass die Metallisierungsebene zumindest zwei auf unterschiedlichem Potential liegende Bereiche aufweist, die so strukturiert sind, dass sie zahn- oder zinnenartig ineinander greifen. Hierdurch kann eine Reduktion des Gesamtwiderstands durch eine kompaktere Bauweise der zusätzlichen Metallisierungsebene erreicht werden.It is also possible for the metallization plane to have at least two regions lying at different potential, which are structured in such a way that they mesh with one another like a tooth or crenellation. In this way, a reduction of the total resistance can be achieved by a more compact construction of the additional metallization level.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims and described in the description.

Zeichnungendrawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings and the description below. Show it:

1 eine schematische Draufsicht auf sowie einen Querschnitt durch ein Halbleiterbauelement gemäß dem Stand der Technik, 1 1 is a schematic plan view and a cross section through a semiconductor device according to the prior art,

2 eine schematische Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, 2 a schematic plan view of a first embodiment of the invention,

3 eine schematische Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, 3 a schematic plan view of a second embodiment of the invention,

4 eine schematische Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, 4 a schematic plan view of a third embodiment of the invention,

5 eine schematische Draufsicht auf ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung, 5 a schematic plan view of a fourth embodiment of the invention,

6 eine schematische Draufsicht auf ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung, und 6 a schematic plan view of a fifth embodiment of the invention, and

7 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel. 7 an enlarged section of the in 6 shown embodiment.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt ein Halbleiterbauelement, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Im oberen Bereich der Figur ist eine schematische Draufsicht auf das Halbleiterbauelement 100 dargestellt. Zu sehen sind das Sourcepad 102 und das Drainpad 104, die sich jeweils horizontal von rechts nach links erstrecken und die oberste Schicht des Halbleiterbauelements 100 bilden. Hier kann das Halbleiterbauelement 100 extern kontaktiert und somit in eine Schaltung eingebunden werden. Weiterhin sind die jeweils senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Pads 102, 104 verlaufenden Sourcebereiche 106 und Drainbereiche 108 zu erkennen. Die Sourcebereiche 106 und Drainbereiche 108 sind Teil des aktiven Halbleiterbereichs und an ihrer Oberfläche jeweils mit ohmschen Kontakten versehen. Ebenfalls eingezeichnet sind die hier nicht weiter thematisierten Gatebereiche 110. 1 shows a semiconductor device, as is known in the prior art. In the upper part of the figure is a schematic plan view of the semiconductor device 100 shown. You can see the sourcepad 102 and the drainpad 104 each extending horizontally from right to left and the uppermost layer of the semiconductor device 100 form. Here, the semiconductor device 100 contacted externally and thus integrated into a circuit. Furthermore, they are each perpendicular to the extension direction of the pads 102 . 104 extending source areas 106 and drainage areas 108 to recognize. The source areas 106 and drainage areas 108 are part of the active semiconductor region and each provided on its surface with ohmic contacts. Also marked are the gate areas not discussed here 110 ,

Die Sourcebereiche 108 werden durch erste vertikale Verbindungen 112 mit dem Sourcepad 102 verbunden. Die Drainbereiche 110 sind analog zu den Sourcebereichen 108 durch zweite vertikale Verbindungen 114 mit dem Drainpad 104 verbunden. The source areas 108 become through first vertical connections 112 with the sourcepad 102 connected. The drain areas 110 are analogous to the source regions 108 through second vertical connections 114 with the drainpad 104 connected.

Im gezeigten Beispiel handelt es sich um das Layout zur Herstellung eines Galliumnitrid-Leistungs-Transistors (GaN-Transistor). 1 zeigt im oberen Bereich die Draufsicht auf die Maskenebenen. Diese repräsentieren die lateralen Dimensionen der verschiedenen Metalle und Dielektrika. Die Sourcebereiche 106 definieren die Bereiche in denen der Strom in den Halbleiter eingeprägt wird. Unter dem Strom wird in diesem Fall der Elektronenfluss verstanden. Diese Bereiche enthalten ohmsche Kontakte, die über erste vertikale Verbindungen 112 mit dem Sourcepad 102 verbunden sind. Die Drainbereiche 108 definieren die Bereiche, in denen der Strom, also wiederum der Elektronenfluss, den Halbleiter verlässt. Auch diese enthalten ohmsche Kontakte, die über zweite vertikale Verbindungen 114 mit dem Drainpad 104 verbunden sind. The example shown is the layout for producing a gallium nitride power transistor (GaN transistor). 1 shows in the upper area the plan view of the mask levels. These represent the lateral dimensions of the various metals and dielectrics. The source areas 106 define the areas in which the current is impressed into the semiconductor. Under the current in this case, the electron flow is understood. These areas contain ohmic contacts that have first vertical connections 112 with the sourcepad 102 are connected. The drain areas 108 define the areas in which the current, in turn the flow of electrons, leaves the semiconductor. These also contain ohmic contacts, which have second vertical connections 114 with the drainpad 104 are connected.

Die Gatebereiche 110 stellen die metallischen oder halbleitenden Gateelektroden dar, welche zur Steuerung des Transistors verwendet werden. Diese werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht weiter betrachtet. Bei den ersten vertikalen Verbindungen 112 und den zweiten vertikalen Verbindungen 114 handelt sich hier um Durchkontakte aus Metall, die in eine Schicht aus isolierendem Material eingebettet sind. The gate areas 110 represent the metallic or semiconductive gate electrodes used to control the transistor. These are not considered further in the context of the present invention. At the first vertical connections 112 and the second vertical connections 114 These are through contacts made of metal, which are embedded in a layer of insulating material.

Mittels des Sourcepads 102 und des Drainpads 104 sowie des nicht dargestellten Gatepads lässt sich der Transistor mit der Peripherie verbinden.By means of the sourcepads 102 and the drainpads 104 As well as the gate pad, not shown, the transistor can be connected to the periphery.

Die Source- und Drainbereiche 106, 108 sind meist in zum Beispiel 0,1 mm bis 10 mm langen und oft die gesamte Chiplänge einnehmenden, dünnen, beispielsweise 0,2 µm bis 10 µm breiten Streifen alternierend mit gleichen Abständen, beispielsweise 5 µm bis 30 µm, angeordnet, sodass der Stromfluss durch den Halbleiter die gleiche Distanz an jeder Position des Wafers zurücklegt. The source and drain regions 106 . 108 are usually arranged in, for example, 0.1 mm to 10 mm long and often the entire chip length, thin, for example, 0.2 .mu.m to 10 .mu.m wide strips alternately at equal intervals, for example 5 .mu.m to 30 .mu.m, so that the current flow through the semiconductor covers the same distance at each position of the wafer.

Im gezeigten Beispiel aus dem Stand der Technik wurde eine Ausrichtung der Kontaktpads, also des Sourcepads 102 und des Drainpads 104, um 90° gegenüber Sourcebereichen 106 und den Drainbereichen 108 gewählt. Um für den Anschluss der Peripherie genügend Fläche zu bieten, haben die Kontaktpads Dimensionen von etwa (0,1 mm–10 mm) × (0,1 mm–10 mm). In the example shown in the prior art, an orientation of the contact pads, so the source pads 102 and the drainpads 104 , 90 ° to source areas 106 and the drain areas 108 selected. To provide sufficient area for peripheral connection, the contact pads have dimensions of about (0.1mm-10mm) × (0.1mm-10mm).

Problematisch ist, dass der einzuprägende beziehungsweise der zu entnehmende Strom teilweise weite Wege zwischen dem aktiven Halbleiterbereich und dem entsprechenden Pad 102, 104 zurücklegen mussiehe Elektronen, die beispielsweise im zentralen Bereich der 1 durch den Kanal zwischen Sourcebereich 106 und Drainbereich 108 fließen, müssen nun erst in den in der Figur im unteren Bereich dargestellten Teil des Halbleiterbauelements fließen, um das Bauelement durch das Drainpad 104 verlassen zu können. Der Widerstand für diese Ströme kann einen deutlichen Beitrag zum Gesamtwiderstand des Bauteils 100 leisten. Zusätzlich führt dieser Effekt auch zu einer Inhomogenisierung des Widerstands des Bauteils 100. The problem is that the current to be impressed or the current to be extracted partially covers long distances between the active semiconductor region and the corresponding pad 102 . 104 The electrons must be covered, for example, in the central area of the 1 through the channel between source area 106 and drainage area 108 flow, must now flow only in the part of the semiconductor device shown in the figure in the lower part to the device through the drain pad 104 to be able to leave. The resistance for these currents can make a significant contribution to the overall resistance of the component 100 Afford. In addition, this effect also leads to an inhomogenization of the resistance of the component 100 ,

Im unteren Bereich der 1 ist ein Querschnitt durch das Halbleiterbauelement 100 zu sehen. Zu erkennen sind wiederum die Sourcebereiche 106, die Drainbereiche 108, die Gatebereiche 110 sowie die ersten vertikalen Verbindungen 114. Diese verbinden die Drainbereiche 108 mit dem Drainpad 104.At the bottom of the 1 is a cross section through the semiconductor device 100 to see. In turn, the source areas can be seen 106 , the drain areas 108 , the gate areas 110 as well as the first vertical connections 114 , These connect the drain areas 108 with the drainpad 104 ,

2 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wenn keine abweichenden Angaben gemacht sind, kann für die Elemente der in 2 beschriebenen Ausführungsform das gleiche, wie für das in 1 beschriebene Halbleiterbauelement gelten. Insbesondere können die genannten Dimensionen der Pads, Source- und Drainbereiche usw. sowie die Konstruktion der vertikalen Verbindungen übernommen werden. 2 shows a schematic plan view of a first embodiment of the invention. Unless otherwise stated, the elements of the 2 described Embodiment the same as for the in 1 apply described semiconductor device. In particular, the mentioned dimensions of the pads, source and drain regions, etc. as well as the construction of the vertical connections can be adopted.

Ähnlich wie in 1 sind Sourcebereiche 8 und Drainbereiche 10 zu erkennen, die als parallele Streifen ausgeführt sind und in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind. Ebenfalls zu sehen sind die benachbart zu den Sourcebereichen 8 liegenden Gatebereiche 12. Im linken Teil der Figur ist das Sourcepad 2 eingezeichnet, im rechten Bereich der Figur ist das Drainpad 4 zu sehen. Die beiden Pads 2, 4 sind im Vergleich zu den entsprechenden Pads aus 1 um 90° gedreht angeordnet und verlaufen in der Figur von oben nach unten anstatt von rechts nach linksiehe Die Pads 2, 4 verlaufen somit parallel zu den Sourcebereichen 8 und zu den Drainbereichen 10. Darüber hinaus sind die Pads 2, 4 flächenmäßig vergrößert und überdecken einen großen Teil der Fläche des Halbleiterbauelements 1. Im Wesentlichen entsprechen die Dimensionen der Pads 2, 4 denen aus dem Stand der Technik bekannten.Similar to in 1 are source areas 8th and drainage areas 10 to recognize, which are designed as parallel strips and are arranged in a common plane. Also visible are those adjacent to the source regions 8th lying gate areas 12 , In the left part of the figure is the Sourcepad 2 drawn in the right part of the figure is the drain pad 4 to see. The two pads 2 . 4 are out compared to the corresponding pads 1 rotated 90 ° and run in the figure from top to bottom instead of from right to left the pads 2 . 4 thus run parallel to the source regions 8th and to the drainage areas 10 , In addition, the pads are 2 . 4 enlarged in area and cover a large part of the surface of the semiconductor device 1 , In essence, the dimensions of the pads match 2 . 4 those known from the prior art.

Als im rechten Winkel zu den Sourcebereichen 8 und den Gatebereichen 10 verlaufend ist die Metallisierungsebene 30 eingezeichnet. Die Metallisierungsebene besteht aus mehreren im gezeigten Fall parallelen Streifen 32, 34, die den größten Teil der Substratoberfläche überdecken. Die einzelnen Streifen 32, 34 sind innerhalb der Metallisierungsebene 30 jeweils nicht leitend mit den anderen Streifen 32, 34 verbunden. Jeder Streifen 32, 34 ist entweder den Sourcebereichen 8 oder den Drainbereichen 10 zugeordnet und elektrisch leitend mit diesen verbunden. So sind die Streifen 32 mittels der dritten vertikalen Verbindungen 53 mit den Sourcebereichen 8 verbunden, und die Streifen 34 sind mittels der vierten vertikalen Verbindungen 54 mit den Drainbereichen 10 verbunden. Die Metallisierungsebene 30 ist somit zumindest teilweise sowohl mit den Sourcebereichen 8 als auch mit den Drainbereichen 10 ebenso wie mit dem Sourcepad 2 und dem Drainpad 4 verbunden. Jeweils separate Abschnitte, im gezeigten Fall also jeweils einer der Streifen 32, 34, ist sowohl mit dem Sourcebereich 8 als auch mit dem Sourcepad 2 verbunden, wohingegen andere Abschnitte sowohl mit dem Drainbereich 10 als auch mit dem Drainpad 4 verbunden sind. Man kann die Streifen 32 somit als Sourceabschnitte der Metallisierungsebene 30 oder als Sourcestreifen und die Streifen 34 analog als Drainabschnitte der Metallisierungsebene 30 oder als Drainstreifen bezeichnen.As at right angles to the source areas 8th and the gate areas 10 running is the metallization level 30 located. The metallization level consists of several parallel strips in the case shown 32 . 34 that cover most of the substrate surface. The individual stripes 32 . 34 are within the metallization level 30 each non-conductive with the other strips 32 . 34 connected. Every strip 32 . 34 is either the source areas 8th or the drainage areas 10 assigned and electrically connected to these. Such are the stripes 32 by means of the third vertical connections 53 with the source areas 8th connected, and the stripes 34 are by means of the fourth vertical connections 54 with the drainage areas 10 connected. The metallization level 30 is thus at least partially with both the source regions 8th as well as with the drainage areas 10 as well as the sourcepad 2 and the drainpad 4 connected. In each case separate sections, in the case shown in each case one of the strips 32 . 34 , is both with the source area 8th as well as with the sourcepad 2 whereas other sections connect both to the drain region 10 as well as with the drainpad 4 are connected. You can get the stripes 32 thus as source sections of the metallization level 30 or as a source strip and the stripes 34 analogous to drain sections of the metallization plane 30 or denote drainpipe.

Die Sourcestreifen 32 und die Drainstreifen 34 erstrecken sich der Länge nach über die Breite des Chips (0,1 mm–10 mm). Ihre Breite entlang der Chiplänge kann zwischen ca. 5 µm und 1 mm variieren. Ihr Abstand kann zum Beispiel etwa 5 µm bis 30 µm betragen. Es sind aber auch kleinere Abstände im Bereich um 1 µm möglich. Durch die Anordnung der vertikalen Verbindungen 51, 52, 53 und 54 wird erreicht, dass zwei benachbarte Streifen 32, 34 unterschiedliches Potential (Source und Drain) aufweisen. Die Bezeichnungen „Länge“ und „Breite“ des Chips sind hierbei willkürlich gewählt und gegeneinander austauschbar. Mann könnte „Länge“ und „Breite“ auch „erste Seite“ und „zweite Seite“ nennen.The source stripes 32 and the drains 34 extend lengthwise across the width of the chip (0.1mm-10mm). Their width along the chip length can vary between approx. 5 μm and 1 mm. Their distance can be, for example, about 5 microns to 30 microns. But there are also smaller distances in the range of 1 micron possible. By the arrangement of the vertical connections 51 . 52 . 53 and 54 is achieved that two adjacent stripes 32 . 34 have different potential (source and drain). The terms "length" and "width" of the chip are chosen arbitrarily and interchangeable. Man could call "length" and "width" also "first page" and "second page".

In den Bereichen, in denen sich die Sourcestreifen 32 und die Sourcegebiete 8 überlappen, sind dritte vertikale Verbindungen 53 angeordnet, um einen Stromfluss zwischen den Sourcegebieten 8 und den Sourcestreifen 32 zu ermöglichen. Analog hierzu sind zwischen den Drainstreifen 34 und den Draingebieten 10 vierte vertikale Verbindungen 54 angeordnet.In the areas where the source stripes 32 and the source areas 8th overlap, are third vertical links 53 arranged to allow a current flow between the source regions 8th and the source strip 32 to enable. Analogous to this are between the drain strips 34 and the drainage areas 10 fourth vertical connections 54 arranged.

In ähnlicher Art und Weise wird die elektrische Verbindung zwischen der Metallisierungsebene 30 und dem Sourcepad 2 sowie dem Drainpad 4 realisiert. Auch hier wird der entsprechende Überlappungsbereich zur Platzierung von vertikalen Verbindungen 51, 52 genutzt. So sind in dem Bereich, in dem das Sourcepad 2 und die Sourcestreifen 32 einander überlappen, erste vertikale Verbindungen 51 angeordnet. Im Bereich, in dem sich das Drainpad 4 und die Drainstreifen 34 überlappen, sind zweite vertikale Verbindungen 52 angeordnet.In a similar way, the electrical connection between the metallization level 30 and the sourcepad 2 as well as the drainpad 4 realized. Again, the appropriate overlap area for placement of vertical connections 51 . 52 used. So are in the area where the sourcepad 2 and the source stripes 32 overlap each other, first vertical connections 51 arranged. In the area where the drainpad 4 and the drains 34 overlap, are second vertical links 52 arranged.

Die vertikalen Verbindungen 51, 52, 53 und 54 können einfache Metallisierungen, die von einer dünnen isolierenden Schicht umschlossen werden, sein. Sie können, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel, jeweils einen quadratischen Querschnitt (alternativ auch kreisförmig) aufweisen und äquidistant über die entsprechende Fläche verteilt sein. Je nach geometrischer Form der Überlappfläche kann sich eine linienförmige Anordnung wie bei den ersten und zweiten vertikalen Verbindungen 51, 52 oder eine zweidimensionale Rasteranordnung wie bei den dritten und vierten vertikalen Verbindungen 53, 54 anbieten.The vertical connections 51 . 52 . 53 and 54 may be simple metallizations enclosed by a thin insulating layer. They can, as in the illustrated embodiment, each have a square cross-section (alternatively also circular) and be distributed equidistantly over the corresponding surface. Depending on the geometric shape of the overlap surface may be a linear arrangement as in the first and second vertical connections 51 . 52 or a two-dimensional grid arrangement as in the third and fourth vertical connections 53 . 54 to offer.

Einige Streifen 32 der Metallisierungsebene 30 sind mit dem Sourcepad 2 mittels der ersten vertikalen Verbindungen 51 verbunden. Die anderen Streifen 34 der Metallisierungsebene sind mittels der zweiten vertikalen Verbindungen 52 mit dem Drainpad 4 verbunden. Some stripes 32 the metallization level 30 are with the sourcepad 2 by means of the first vertical connections 51 connected. The other stripes 34 the metallization level are by means of the second vertical connections 52 with the drainpad 4 connected.

3 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Wesentlichen entspricht der Aufbau des Halbleiterbauelements 1 dem in 2 gezeigten. Dementsprechend sind die einzelnen Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen wie in 2 versehen. Der wesentliche Unterschied liegt in der Strukturierung der Metallisierungsebene 30. Die Sourcestreifen 32 und Drainstreifen 34 sind nicht rechteckig wie in 2, sondern trapezförmig ausgeführt. In anderen Worten weisen die Streifen 32, 34 keine konstante Breite auf, sondern werden zu der Seite hin, an der sie mittels der ersten vertikalen Verbindungen 51 beziehungsweise mittels der zweiten vertikalen Verbindungen 52 mit dem Sourcepad 2 beziehungsweise mit dem Drainpad 4 verbunden sind, schmaler. 3 shows a schematic plan view of a second embodiment of the invention. In essence, the structure of the semiconductor device corresponds 1 the in 2 shown. Accordingly, the individual elements are each denoted by the same reference numerals as in FIG 2 Mistake. The main difference lies in the Structuring of the metallization level 30 , The source stripes 32 and drainpipe 34 are not rectangular as in 2 but trapezoidal. In other words, the stripes show 32 . 34 do not have a constant width but are directed to the side where they reach by means of the first vertical links 51 or by means of the second vertical connections 52 with the sourcepad 2 or with the drainpad 4 are connected, narrower.

Die Längen der zueinander parallelen Seiten der Trapeze weisen dabei ein Verhältnis von etwa 2 zu 1 auf. Andere Verhältnisse im Bereich zwischen 10 zu 1 und 1 zu 1 sind ebenfalls möglich, zum Beispiel also 1:1, 5:1 oder 10:1. Beispielsweise ist also die lange Seite des Sourcestreifens 32 diejenige, die unterhalb des Drainpads 4 angeordnet ist. Diese Seite ist etwa doppelt so lang wie die dazu parallele Seite, die den Streifen gegenüber begrenzt und die unterhalb des Sourcepads 2 angeordnet ist. Durch eine solche Ausgestaltung ergibt sich im Bereich, in dem die Metallisierungsebene 30 mit dem aktiven Halbleiterbereich, mit anderen Worten also mit dem Sourcebereich 8 beziehungsweise dem Drainbereich 10 verbunden ist, ein besonders kleiner Widerstand durch die Metallisierungsebene 30. Dies ist von Vorteil, da in diesen Bereichen bei herkömmlichen Halbleiterbauelementen ein relativ großer Widerstand entsteht.The lengths of the mutually parallel sides of the trapeze have a ratio of about 2 to 1. Other ratios in the range between 10 to 1 and 1 to 1 are also possible, for example, 1: 1, 5: 1 or 10: 1. For example, so is the long side of the source strip 32 the one below the drainpads 4 is arranged. This page is about twice as long as the parallel side that bounds the strip opposite and the one below the source pad 2 is arranged. Such a configuration results in the area in which the metallization level 30 with the active semiconductor region, in other words with the source region 8th or the drainage area 10 is connected, a particularly small resistance through the metallization 30 , This is advantageous, since in these areas a relatively large resistance arises in conventional semiconductor components.

Im gegenüberliegenden Bereich, in dem die Streifen 32, 34 mit den Pads 2, 4 verbunden sind, ergibt sich durch die gegenüber rechteckigen Streifen wie in 2 verminderte Breite der Streifen zwar ein leicht höherer Widerstand, der Gesamtwiderstand wird durch das Design mit trapezförmigen Streifen 32, 34 gegenüber rechteckigen Streifen jedoch reduziert.In the opposite area where the stripes 32 . 34 with the pads 2 . 4 are connected, results from the opposite rectangular strip as in 2 Although the width of the strip is slightly lower, the overall resistance is due to the design with trapezoidal stripes 32 . 34 but reduced to rectangular strips.

4 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel aus 3. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen wiederum gleichnamige Elemente. Gegenüber dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind jedoch Sourcepad 2 und Drainpad 4 ebenso wie die Sourcestreifen 32 und die Drainstreifen 34 um 90° gedreht. Die Sourcestreifen 32 und die Drainstreifen 34 verlaufen somit parallel zu den Sourcebereichen 8 und den Drainbereichen 10, wohingegen die Pads 2, 4 rechtwinklig zu den Sourcebereichen 8 und den Drainbereichen 10 verlaufen. Die Sourcebereiche 8 und die Drainbereiche 10 sind jeweils äquidistant über ihre volle Länge mittels dritter und vierter vertikaler Verbindungen 53, 54 mit den Sourcestreifen 32 beziehungsweise den Drainstreifen 34 verbunden. 4 shows a schematic plan view of a third embodiment of the invention. The embodiment shown substantially corresponds to the embodiment of 3 , Like reference numerals indicate elements of the same name. Opposite the in 3 However, the embodiment shown are Sourcepad 2 and drainpad 4 as well as the source stripes 32 and the drains 34 turned by 90 degrees. The source stripes 32 and the drains 34 thus run parallel to the source regions 8th and the drain areas 10 whereas the pads 2 . 4 perpendicular to the source regions 8th and the drain areas 10 run. The source areas 8th and the drain areas 10 are each equidistant over their full length by means of third and fourth vertical connections 53 . 54 with the source stripes 32 or the drainage strip 34 connected.

5 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Zu erkennen ist das Drainpad 4, welches zentral angeordnet ist und von dem Sourcepad 2 vollständig umschlossen wird. Die Metallisierungsebene 30 nimmt im gezeigten Ausführungsbeispiel den Großteil der Fläche des Halbleiterbauelements 2 ein und weist lediglich unterhalb des Drainpads 4 einige Lücken 6 auf, in denen also kein zu der Metallisierungsebene 30 gehörendes Material zwischen dem Drainpad 4 und dem aktiven Halbleiterbereich, insbesondere den Sourcebereichen 8, vorhanden ist. Das Sourcepad 2 liegt dabei vollständig außerhalb des aktiven Halbleiterbereichs, überdeckt diesen also nicht. Alternativ kann der aktive Halbleiterbereich auch unterhalb des Sourcepads 2 weitergeführt werden. 5 shows a schematic plan view of a fourth embodiment of the invention. You can see the drain pad 4 , which is centrally located and from the sourcepad 2 is completely enclosed. The metallization level 30 takes in the embodiment shown, the majority of the surface of the semiconductor device 2 and only points below the drainpads 4 some gaps 6 on, so where none to the metallization level 30 belonging material between the drainpad 4 and the active semiconductor region, in particular the source regions 8th , is available. The sourcepad 2 lies completely outside the active semiconductor region, so does not cover it. Alternatively, the active semiconductor region may also be below the source pad 2 be continued.

Mittels zweiter vertikaler Verbindungen 52 und vierter vertikaler Verbindungen 54 sind die Drainbereiche 10 mit dem Drainpad 4 verbunden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die zweiten vertikalen Verbindungen 52 und die vierten vertikalen Verbindungen 54 direkt übereinander angeordnet. Die zweiten vertikalen Verbindungen 52 weisen einen größeren Querschnitt auf, als die vierten vertikalen Verbindungen 54. Dies ist für die Funktionalität nicht von Bedeutung, kann aber produktionstechnische Vorteile bieten, da somit die dritten und vierten vertikalen Verbindungen 53, 54 ebenso wie die ersten und zweiten vertikalen Verbindungen 51, 52 gleichartig ausgestaltet sind.By means of second vertical connections 52 and fourth vertical links 54 are the drain areas 10 with the drainpad 4 connected. In the embodiment shown, the second vertical connections 52 and the fourth vertical links 54 arranged directly above one another. The second vertical connections 52 have a larger cross-section than the fourth vertical links 54 , This is not important for the functionality, but can offer production advantages, since thus the third and fourth vertical connections 53 . 54 as well as the first and second vertical connections 51 . 52 are designed similar.

Umlaufend um das Halbleiterbauelement 1 sind die ersten vertikalen Verbindungen 51 angeordnet, die die Metallisierungsebene 30 mit dem Sourcepad 2 verbinden. Sie sind im gezeigten Ausführungsbeispiel äquidistant in zwei parallelen Reihen angeordnet, können aber auch in anderen Mustern angeordnet sein.Surrounding the semiconductor device 1 are the first vertical connections 51 arranged the metallization level 30 with the sourcepad 2 connect. They are arranged equidistantly in two parallel rows in the embodiment shown, but can also be arranged in other patterns.

6 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wiederum ist das Drainpad 4 zentral angeordnet und wird von dem Sourcepad 2 umschlossen. Das Sourcepad 2 überdeckt damit im Gegensatz zum in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel wieder einen Teil des aktiven Halbleitergebiets. Die Metallisierungsebene ist zweigeteilt in einen Sourceanteil 36 und einen Drainanteil 38. Der Sourceanteil 36 weist grob eine „Doppel-T-Struktur“ auf: In der Figur oben und unten erstreckt er sich bis zum Rand des Halbleiterbauelements 1, am rechten Rand und am linken Rand ist der Sourceanteil um etwa ein Viertel der Breite des Halbleiterbauelements 1 zurückgezogen, sodass der Sourceanteil 36 hier etwa die halbe Breite des Halbleiterbauelements 2 abdeckt. In den Bereichen rechts und links in der Figur, in die sich der Sourceanteil 36 nicht erstreckt ist der Drainanteil 38 angeordnet. 6 shows a schematic plan view of a fifth embodiment of the invention. Again, the drainpad 4 centrally located and accessed by the sourcepad 2 enclosed. The sourcepad 2 thus, unlike in 5 shown embodiment again a part of the active semiconductor region. The metallization level is divided in two into a source 36 and a drain portion 38 , The source part 36 has roughly a "double-T-structure": In the figure above and below it extends to the edge of the semiconductor device 1 , on the right edge and on the left edge of the source portion is about one quarter of the width of the semiconductor device 1 withdrawn, so that the source part 36 here about half the width of the semiconductor device 2 covers. In the areas right and left in the figure, in which the source part 36 not extending is the drain portion 38 arranged.

Im Grenzbereich zwischen Sourceanteil 36 und Drainanteil 38 sind diese miteinander „verzahnt“. In anderen Worten weisen sowohl Sourceanteil 36 als auch Drainanteil 36 eine zinnenartige Struktur auf, wobei die Zinnen des einen Teils der Metallisierungsebene zu den Zinnen des anderen Teils der Metallisierungsebene korrespondierend ausgeformt sind und in diese eingreifen. Dabei wird jedoch in jedem Fall ein kleiner horizontaler Abstand eingehalten, sodass es zu keinem elektrischen Kontakt zwischen Sourceanteil 36 und Drainanteil 38 kommt. Anstatt einer zinnenförmigen Ausgestaltung ist beispielsweise auch eine sägezahnartige Form denkbar. Selbstverständlich sind wie in allen dargestellten Ausführungsbeispielen alle Metallisierungsanteile, die mit dem Sourcepad 2 in Kontakt stehen, elektrisch von dem Drainpad 4 isoliert.In the border area between source part 36 and drainage share 38 they are "interlocked" with each other. In other words, both source share 36 as well as drainage share 36 a crenellated structure, wherein the battlements of one part of the metallization are formed corresponding to the battlements of the other part of the metallization and engage in this. However, in each case a small horizontal distance is maintained so that there is no electrical contact between the source component 36 and drainage share 38 comes. Instead of a crenellated embodiment, for example, a sawtooth-like shape is conceivable. Of course, as in all illustrated embodiments, all the metallization components associated with the source pad 2 in contact, electrically from the drain pad 4 isolated.

Die in der Figur mittleren beiden Drainbereiche 10.1 und 10.2 sind mittels der zweiten vertikalen Verbindungen 52 (siehe 7) und der vierten vertikalen Verbindungen 54 (siehe 7) mit dem Drainpad 4 verbunden. Die weiteren Drainbereiche 10 sind hingegen über die vierten vertikalen Verbindungen 54 (siehe 7) wie in den anderen Ausführungsbeispielen auch mit der Metallisierungsebene, hier in Form des Drainabschnitts 38, verbunden. The middle two drainage areas in the figure 10.1 and 10.2 are by means of the second vertical connections 52 (please refer 7 ) and the fourth vertical connections 54 (please refer 7 ) with the drain pad 4 connected. The other drainage areas 10 are on the other hand, over the fourth vertical connections 54 (please refer 7 ) as in the other embodiments also with the metallization, here in the form of the drain section 38 , connected.

7 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Halbleiterbauelement 1 gemäß 6. Es sind hier besonders gut die Verzahnung des Sourceanteils 36 mit dem Drainanteil 38 der Metallisierungsebene sowie die Grenzen des Sourcepads 2 und des Drainpads 4 zu erkennen. 7 shows an enlarged section of the semiconductor device 1 according to 6 , It is particularly good here the teeth of the source part 36 with the drainage portion 38 the metallization level as well as the boundaries of the sourcepads 2 and the drainpads 4 to recognize.

Alle beschriebenen Strukturen können sich beliebig oft über das gesamte Halbleiterbauelement wiederholen und somit als Einheitszellen angesehen werden. Ebenso ist es möglich, jeweils die geometrischen Positionen der Elemente mit Sourcefunktionalität mit den Elementen mit Drainfunktionalität zu vertauschen, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Es wird dadurch lediglich die Stromrichtung umgekehrt. Auch können in den Einheitszellen mehr einzelne Elemente, beispielsweise mehr parallele Source- und Drainbereiche, als gezeigt vorhanden sein. Der Übersichtlichkeit halber ist in den Figuren jeweils nur eine relativ geringe Anzahl von Strukturen gezeigt.All structures described can be repeated as often as desired over the entire semiconductor component and thus be regarded as unit cells. It is also possible to exchange the respective geometric positions of the elements with source functionality with the elements with drain functionality, without deviating from the idea of the invention. It is thereby reversed only the current direction. Also, more individual elements, for example, more parallel source and drain regions than shown may be present in the unit cells. For the sake of clarity, only a relatively small number of structures are shown in the figures.

Claims (10)

Halbleiterbauelement (1), insbesondere Leistungstransistor, mit einem Substrat, einem aktiven Halbleiterbereich, der zumindest einen Sourcebereich (8) und zumindest einen Drainbereich (10) aufweist, und mit einem einen ersten Teil des Substrats überdeckenden Sourcepad (2) und mit einem einen zweiten Teil des Substrats überdeckenden Drainpad (4), dadurch gekennzeichnet, dass i. zwischen dem Sourcepad (2) beziehungsweise dem Drainpad (4) und dem zumindest einen Sourcebereich (8) beziehungsweise dem zumindest einen Drainbereich (10) eine sich im Wesentlichen horizontal erstreckende strukturierte Metallisierungsebene (30) angeordnet ist, wobei ii. das Sourcepad (2) mittels zumindest einer ersten sich im Wesentlichen vertikal erstreckenden Metallisierung (51) mit zumindest einem ersten Teil der Metallisierungsebene (30) verbunden und das Drainpad (4) mittels zumindest einer zweiten sich im Wesentlichen vertikal erstreckenden Metallisierung (52) mit zumindest einem zweiten Teil der Metallisierungsebene (30) verbunden ist, und wobei iii. der zumindest eine erste Teil der Metallisierungsebene (30) mittels einer dritten sich im Wesentlichen vertikal erstreckenden Metallisierung (53) mit dem zumindest einen Sourcebereich (8) verbunden ist und wobei der zumindest eine zweite Teil der Metallisierungsebene (30) mittels einer vierten sich im Wesentlichen vertikal erstreckenden Metallisierung (54) mit dem zumindest einen Drainbereich (10) verbunden ist.Semiconductor device ( 1 ), in particular power transistor, having a substrate, an active semiconductor region, which has at least one source region ( 8th ) and at least one drain region ( 10 ) and with a source pad covering a first part of the substrate ( 2 ) and with a drain pad covering a second part of the substrate ( 4 ), characterized in that i. between the sourcepad ( 2 ) or the drainpad ( 4 ) and the at least one source region ( 8th ) or the at least one drain region ( 10 ) has a substantially horizontally extending structured metallization plane ( 30 ), wherein ii. the sourcepad ( 2 ) by means of at least one first substantially vertically extending metallization ( 51 ) with at least a first part of the metallization plane ( 30 ) and the drainpad ( 4 ) by means of at least one second substantially vertically extending metallization ( 52 ) with at least a second part of the metallization level ( 30 ), and wherein iii. the at least one first part of the metallization level ( 30 ) by means of a third substantially vertically extending metallization ( 53 ) with the at least one source region ( 8th ) and wherein the at least one second part of the metallization level ( 30 ) by means of a fourth substantially vertically extending metallization ( 54 ) with the at least one drain region ( 10 ) connected is. Halbleiterbauelement (1) nach Anspruch 1, wobei die Metallisierungsebene (30) eine Struktur aufweist derart, dass zumindest 50% der Fläche des aktiven Halbleiterbereichs, vorzugsweise zumindest 70% der Fläche des aktiven Halbleiterbereichs und besonders bevorzugt zumindest 90% der Fläche des aktiven Halbleiterbereichs von der Metallisierungsebene (30) überdeckt werden. Semiconductor device ( 1 ) according to claim 1, wherein the metallization plane ( 30 ) has a structure such that at least 50% of the area of the active semiconductor region, preferably at least 70% of the area of the active semiconductor region and more preferably at least 90% of the area of the active semiconductor region of the metallization plane ( 30 ) are covered. Halbleiterbauelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zumindest eine Sourcebereich (8) und der zumindest eine Drainbereich (10) als zueinander parallel ausgerichtete Streifen ausgeführt sind, die zumindest die einfache Breite der Streifen der Source- und Drainbereiche (8, 10) aufweisen.Semiconductor device ( 1 ) according to claim 1 or 2, wherein the at least one source region ( 8th ) and the at least one drain region ( 10 ) are designed as mutually parallel aligned strips which at least the simple width of the strips of the source and drain regions ( 8th . 10 ) exhibit. Halbleiterbauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Metallisierungsebene (30) trapezförmig ausgestaltete Streifen (32, 34) aufweist.Semiconductor device ( 1 ) according to any one of the preceding claims, wherein the metallization level ( 30 ) trapezoidal stripes ( 32 . 34 ) having. Halbleiterbauelement (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 4, wobei die Orientierung der Streifen (32, 34) der Metallisierungsebene (30) einen Winkel zur Orientierung der Source- und Drainpads (2, 4) einen Winkel von 30° bis 150°, insbesondere von 90°, bildet.Semiconductor device ( 1 ) according to one of claims 3 to 4, wherein the orientation of the strips ( 32 . 34 ) of the metallization level ( 30 ) an angle to the orientation of the source and drainpads ( 2 . 4 ) forms an angle of 30 ° to 150 °, in particular of 90 °. Halbleiterbauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Metallisierungsebene (30) eine gitter- oder netzartige Struktur aufweist.Semiconductor device ( 1 ) according to any one of the preceding claims, wherein the metallization level ( 30 ) has a grid or net-like structure. Halbleiterbauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei entweder das Sourcepad (2) das Drainpad (4) oder das Drainpad (4) das Sourcepad (2) ringförmig oder kastenförmig umschließt.Semiconductor device ( 1 ) according to any one of the preceding claims, wherein either the source pad ( 2 ) the drainpad ( 4 ) or the drainpad ( 4 ) the sourcepad ( 2 ) encloses annular or box-shaped. Halbleiterbauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Halbleiterbauelement (1) eine weitere Metallisierung in einer Zwischenschicht aufweist, welche zur Metallisierungsebene (30) gleichartig aufgebaut ist, wobei die weitere Metallisierung eine stromverteilende Funktion erfüllt und unterhalb oder oberhalb der Metallisierungsebene (30) angeordnet ist.Semiconductor device ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein the semiconductor component ( 1 ) another metallization in one Intermediate layer, which to the metallization ( 30 ) is constructed similarly, wherein the further metallization fulfills a current-distributing function and below or above the metallization ( 30 ) is arranged. Halbleiterbauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Metallisierungsebene (30) zumindest zwei in einer gemeinsamen Ebene auf unterschiedlichem Potential liegende Bereiche (36, 38) aufweist, die so strukturiert sind, dass sie zahn- oder zinnenartig ineinander greifen.Semiconductor device ( 1 ) according to any one of the preceding claims, wherein the metallization level ( 30 ) at least two areas lying in a common plane at different potential ( 36 . 38 ), which are structured so that they mesh with each other like a tooth or crenelated. Steuergerät für ein Fahrzeug, umfassend zumindest ein Halbleiterbauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche. Control device for a vehicle, comprising at least one semiconductor component ( 1 ) according to any one of the preceding claims.
DE102016203906.7A 2016-03-10 2016-03-10 Semiconductor component, in particular power transistor Pending DE102016203906A1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016203906.7A DE102016203906A1 (en) 2016-03-10 2016-03-10 Semiconductor component, in particular power transistor
TW106107559A TWI732831B (en) 2016-03-10 2017-03-08 Semiconductor component, in particular power transistor
CN201710141729.4A CN107180859A (en) 2016-03-10 2017-03-10 Semiconductor structure element, especially power transistor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016203906.7A DE102016203906A1 (en) 2016-03-10 2016-03-10 Semiconductor component, in particular power transistor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102016203906A1 true DE102016203906A1 (en) 2017-09-28

Family

ID=59814549

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016203906.7A Pending DE102016203906A1 (en) 2016-03-10 2016-03-10 Semiconductor component, in particular power transistor

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN107180859A (en)
DE (1) DE102016203906A1 (en)
TW (1) TWI732831B (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112670280A (en) * 2019-10-16 2021-04-16 珠海零边界集成电路有限公司 Power line structure, power chip and power supply module
CN112951788A (en) * 2019-12-10 2021-06-11 圣邦微电子(北京)股份有限公司 Power tube

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5744843A (en) * 1996-08-28 1998-04-28 Texas Instruments Incorporated CMOS power device and method of construction and layout
DE102006050087A1 (en) * 2006-10-24 2008-04-30 Austriamicrosystems Ag Semiconductor body for use in diode and transistor such as FET and bi-polar transistor, has connecting line for contacting semiconductor region, where conductivity per unit of length of connecting line changes from value to another value

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3144330B2 (en) * 1996-12-26 2001-03-12 日本電気株式会社 Semiconductor device
US7265448B2 (en) * 2004-01-26 2007-09-04 Marvell World Trade Ltd. Interconnect structure for power transistors
DE102009028240A1 (en) * 2009-08-05 2011-02-10 Robert Bosch Gmbh Field effect transistor with integrated TJBS diode
TWI370537B (en) * 2009-09-24 2012-08-11 Green Solution Tech Co Ltd Mosfet transistor layout and method of making the same
US8836029B2 (en) * 2012-02-29 2014-09-16 Smsc Holdings S.A.R.L. Transistor with minimized resistance
FR3004057B1 (en) * 2013-03-26 2017-02-17 Valeo Systemes Thermiques CONTROL MODULE OF AN ELECTRICAL APPARATUS

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5744843A (en) * 1996-08-28 1998-04-28 Texas Instruments Incorporated CMOS power device and method of construction and layout
DE102006050087A1 (en) * 2006-10-24 2008-04-30 Austriamicrosystems Ag Semiconductor body for use in diode and transistor such as FET and bi-polar transistor, has connecting line for contacting semiconductor region, where conductivity per unit of length of connecting line changes from value to another value

Also Published As

Publication number Publication date
TW201803112A (en) 2018-01-16
TWI732831B (en) 2021-07-11
CN107180859A (en) 2017-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102016105765B4 (en) REVERSE CONDUCTING IGBT
DE112005001675B4 (en) Power semiconductor device having a top drain using a sinker trench and method of manufacture
DE10350684B4 (en) Method for producing a power transistor arrangement and power transistor arrangement produced by this method
DE19811297B4 (en) High breakdown voltage MOS semiconductor device
DE102007017002B4 (en) SiC semiconductor device and method of manufacturing the same
DE19620021A1 (en) U=shaped trench MOS semiconductor power transistor device
DE4037876A1 (en) LATERAL DMOS FET DEVICE WITH REDUCED OPERATING RESISTANCE
WO1997035346A1 (en) Field effect-controlled semiconductor component
DE10322594A1 (en) Metal-insulator-semiconductor component, especially power MOSFET, includes second drain region also serving as drift region
DE102008020452B4 (en) A semiconductor circuit with a matching structure and a method for generating a layout of a semiconductor circuit with a matching structure
DE102014113465B4 (en) electronic component
DE102016114784A1 (en) Improved IC density with active atomic reservoir
DE102020116653B4 (en) SILICON CARBIDE SEMICONDUCTOR COMPONENT
DE102019104424A1 (en) Semiconductor device
DE10012610C2 (en) Vertical high-voltage semiconductor component
DE102018118875A1 (en) Semiconductor device and method for its production
DE102007048982A1 (en) Semiconductor component comprises semiconductor substrate with conductivity, and base region of another conductivity in semiconductor substrate
DE102016203906A1 (en) Semiconductor component, in particular power transistor
DE102007046556A1 (en) Semiconductor device with copper metallizations
DE1614250B2 (en) CONDUCTOR ARRANGEMENT WITH GROUPS OF CROSSING CONNECTIONS
DE102018108561B3 (en) TRANSISTOR COMPONENT WITH GATE RESISTANCE
WO2008155085A1 (en) Electric circuit with vertical contacts
DE112020004667T5 (en) semiconductor device
DE102007020249A1 (en) Semiconductor component e.g. power field effect transistor, has contact surface enclosing opening region exhibits transverse opening region with elongated extension that cuts measuring strip transversely or perpendicularly
DE19613409B4 (en) Power component arrangement

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed