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Die
Erfindung betrifft ein Transistor-Halbleiterbauteil.
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Auf
dem Gebiet der Leistungs-Halbleiterbauteile ist es bekannt, mehrere
Halbleiter-Funktionselemente, beispielsweise Transistoren oder Dioden
parallel bzw. seriell miteinander zu verschalten und die verschalteten
Halbleiter-Funktionselemente in einem Halbleiterbauteil zu konzentrieren.
Eine derartige Parallel- bzw. Reihenschaltung von Halbleiter-Funktionselementen
ist notwendig, um die Halbleiterbauteile auch bei hohen elektrischen
Strömen
bzw. Spannungen, die im Leistungs-Halbleiterbereich auftreten, einsetzen
zu können.
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Im
Folgenden soll unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 eine
bekannte Ausführungsform
eines Transistor-Halbleiterbauteils näher beschrieben werden.
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Ein
Halbleiterbauteil 1, das in 1 in
Querschnittsdarstellung und in 2 als
Draufsicht schematisch angedeutet ist, weist eine Halbleiterstruktur 2,
eine Source-Kontaktschicht 3, die üblicherweise aus Metall besteht,
eine Drain-Rückseitenmetallisierungsschicht,
mehrere Source-Gebiete S, mehrere Body-/Körpergebiete B, ein Draingebiet 5 und
mehrere Gate-Strukturen 6 auf. Die Gate-Strukturen 6 sind in
Form von Gräben
realisiert, die senkrecht zur Zeichenebene verlaufen, und die teilweise
mit einem isolierenden Material 7 gefüllt sind. In das isolierende Material 7 ist
ein leitfähiges
Material 8 eingeschlossen (z. B. Poly-Silizium), wobei
das leitende Material 8 nach oben zur Source-Kontaktschicht 3 hin
durch eine Isolationsschicht 11 gegenüber der Source-Kontaktschicht 3 elektrisch
isoliert ist.
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Die
Body- bzw. Körper-Gebiete
B sind miteinander verbunden und bilden somit ein zusammenhängendes
Bodygebiet, wobei Teile des zusammenhängenden Bodygebiets unterhalb
der Source-Gebiete
S verlaufen. Wie aus 2 ersichtlich
ist, wechseln Source-Gebiete S und Body-Gebiete B miteinander ab,
wobei die Body- bzw. Körpergebiete
B diejenigen Teile des zusammenhängenden
Bodygebiets sind, die an eine Oberfläche der Halbleiterstruktur 2 herausgeführt werden.
Zwischen zwei Gate-Strukturen 6 existiert
also einerseits ein zusammenhängendes
Body-Gebiet B, das in regelmäßigen Abständen zur
Oberfläche
der Halbleiterstruktur 2 herausgeführt wird, andererseits befinden
sich zwischen zwei Gate-Strukturen 6 mehrere, durch die
Body- bzw. Körpergebiete
B voneinander getrennte Source-Gebiete
S.
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Die
Gate-Strukturen 6 werden aus der Halbleiterstruktur 2 herausgeführt und
sind über
entsprechende Kontakte 9 mit einer Anschlussleitung 10 verbunden.
Die Anschlussleitung 10 ist Teil einer Gate-Ansteuereinrichtung,
die hier nicht gezeigt ist.
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Die
Halbleiterstruktur 2 ist mit der Source-Kontaktschicht 3,
die vorzugsweise aus Metall besteht, überzogen, d. h. sämtliche
in 2 gezeigten Source-Gebiete
bzw. Body-Gebiete B sowie die Isolierschichten 11 sind
von der Source-Kontaktschicht 3 bedeckt.
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Bevor
das Halbleiterbauteil in Betrieb genommen werden kann, muss auf
der Source-Kontaktschicht 3 ein Bonddraht 12 aufgebracht
werden, wie in 3 gezeigt
ist. Um einen SOA-Schutz
(Save-Operating-Area) des Halbleiterbauteils zu realisieren, kann
es notwendig sein, Information über
das Potenzial zu haben, das entlang des Bonddrahts 12 abfällt. Hierzu
wäre es
streng genommen notwendig, direkt unter einem auf der Source-Kontaktschicht 3 aufliegenden
Ende des Bonddrahts 12 einen Messdraht 13 vorzusehen,
um die genaue Potenzialdifferenz, die durch den Bonddraht 12 bewirkt
wird, zu messen. Da dies nicht möglich
ist, wird üblicherweise der
Messdraht 13 mit einem gewissen Versatz V von dem Bonddraht 12 entfernt
auf die Source-Kontaktschicht 3 aufgebondet. Die Größe des Versatzes
V ist hierbei von fertigungstechnischen Faktoren abhängig, d.
h. fertigungstechnische Gründe
bedingen, dass der Messdraht 13 nicht beliebig nahe an
bzw. neben dem Bonddraht 12 auf die Source-Kontaktschicht 3 aufgebracht
werden kann. Da der Messstrom zusätzlich eine dem Versatz V entsprechende Strecke
innerhalb der Source-Kontaktschicht 3 zurücklegen
muss und damit zusätzlichen
Widerstand zu überwinden
hat, bewirkt der Versatz V einen Potenzial-Messfehler, was unerwünscht ist.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, ein Transistor-Halbleiterbauteil
anzugeben, mit dem auf einfache Art und Weise das Potenzial, das
an der Schnittstelle zwischen dem Bonddraht 12 und der
Source-Kontaktschicht 3 auftritt, gemessen werden kann,
ohne dass die Gefahr einer Messwertverfälschung besteht.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe stellt die Erfindung ein Transistor-Halbleiterbauteil
gemäß Patentanspruch
1 bereit. Vorteilhafte Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen des
Erfindungsgedankens finden sich in den Unteransprüchen.
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Das
erfindungsgemäße Halbleiterbauteil weist
eine Halbleiterstruktur auf, auf/in der mehrere voneinander isolierte,
mit einer Gate-Ansteuereinrichtung verbundene Gates vorgesehen sind.
Wenigstens ein Gate ist von der Gate-Ansteuereinrichtung getrennt und mit
einer Potenzial- Messeinrichtung
verbindbar und dient somit als Potenzial-Messleitung.
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Die
als Messleitung dienenden Gates sind mit bestimmten Punkten in/auf
dem Transistor-Halbleiterbauteil verbunden, so dass über die
als Messleitung dienenden Gates die an diesen Punkten vorherrschenden
Potenziale abgreifbar sind.
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Vorzugsweise
weist das Transistor-Halbleiterbauteil eine Kontaktschicht auf,
die auf der Halbleiterstruktur aufgebracht ist und mehrere Source-
bzw. Body-Gebiete der Halbleiterstruktur kontaktiert. Die als Messleitung
dienenden Gates sind mit der Kontaktschicht elektrisch verbunden,
wohingegen die restlichen Gates von der Kontaktschicht isoliert
sind. Unter "Kontaktschicht" ist insbesondere
eine Source-Kontaktschicht
zu verstehen. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, unter
diesen Begriff fallen auch andere Leistungs-Kontaktschichten bzw. Emitterschichten,
beispielsweise eine Drain-Kontaktschicht.
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Wenigstens
ein auf/in der Halbleiterstruktur vorgesehenes Gate wird also als
Messleitung "zweckentfremdet", was den Vorteil
hat, dass beispielsweise über
den Kontakt zwischen einer Source-Kontaktschicht und dem Gate direkt
auf das Potenzial an der Schnittstelle zwischen dem Bonddraht 12 und
der Source-Kontaktschicht 3 (d. h. das Potenzial unmittelbar
unter dem Bonddraht 12) zugegriffen werden kann. Die durch
den Versatz V bewirkten Potenzial-Messfehler entfallen somit, da
keine lateralen Ströme
durch die Source-Kontaktschicht 3 mehr zu berücksichtigen
sind. Zwar tritt auch innerhalb des leitenden Materials des Gates,
das als Messleitung dient, ein gewisser Widerstand auf, jedoch ist
der durch das als Messleitung dienende Gate fließende Messstrom um Größenordnungen
geringer als die Ströme,
die zwischen einem auf die Source- Kontaktschicht aufgebondeten Messdraht
und einem auf der Source-Kontaktschicht aufgebondeten Leistungs-Bonddraht
durch die Source-Kontaktschicht hindurchfließen würden. Damit ist der durch den
Widerstand des Gates bewirkte Potenzialabfall verglichen zu dem
Potenzialabfall innerhalb der Source-Kontaktschicht im herkömmlichen
Potenzial-Messverfahren vernachlässigbar
klein. Die als Potenzial-Messleitungen dienenden Gates werden aus der
Halbleiterstruktur herausgeführt
und mit einer Potenzial-Messeinrichtung verbunden. Es müssen also lediglich
die Enden der "zweckentfremdeten" Gates mit einer
Potenzial-Messeinrichtung verbunden werden.
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Im
vorangehenden Absatz wurde ein Potenzial an der Schnittstelle zwischen
dem Bonddraht und der Source-Kontaktschicht abgegriffen. Wie bereits erwähnt, ist
die Erfindung nicht auf das Abgreifen dieses speziellen Potenzials
beschränkt.
Es können
beliebige Potenziale innerhalb des Transistor-Halbleiterbauteils abgegriffen werden,
beispielsweise Potenziale in der Nähe einer Drain-Kontaktschicht.
Hierzu muss analog zum obigen Beispiel ein entsprechender Kontakt
zwischen dem als Messleitung dienendem Gate und der interessierenden
Stelle nahe bzw. in/an der Drain-Kontaktschicht hergestellt werden.
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Die
Erfindung kann besonders vorteilhaft auf solche Halbleiterbauteile
angewandt werden, deren Gates im Wesentlichen parallel zueinander
verlaufen und eine längliche
Form aufweisen. Vorzugsweise sind die Gates innerhalb von Gräben, die
in die Halbleiterstruktur eingeprägt sind, ausgebildet. Die Gates können jedoch
auch auf beliebige andere Art und Weise ausgestaltet sein. Bei einem
Planartransistor-Halbleiterbauteil
ist in der Regel ein einziges zusammenhängendes, flächenförmiges Gate vorgesehen, das
in Form einer Polysiliziumschicht auf einer Halbleiterstruktur aufgebracht ist,
die die Source- und Bodygebiete enthält. In diesem Fall muss, um
ein als Messleitung dienendes Gate zu erzeugen, ein Teil des Gates
aus dem flächenförmigen Gate "herausgeschnitten" werden, das heißt vom Rest
des Gates isoliert werden. Das flächenförmige Gate wird also in mehrere
voneinander isolierte Flächenbereiche
aufgeteilt, beispielsweise durch einen Ätzprozess. Allgemein gesagt
wird also ein Teil einer beliebig ausgestalteten Gatestruktur von
dem Rest der Gatestruktur elektrisch isoliert und als Messleitung
verwendet.
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Um
den Widerstand innerhalb des als Messleitung dienenden Gates weiter
zu verringern, werden vorteilhafterweise mehrere Gates nebeneinander
angeordnet (parallelgeschaltet). Dadurch kann sich der Messstrom
auf mehrere Potenzial-Messleitungen verteilen, was zu einer Reduktion
des Widerstands und damit zur Reduktion eines Potenzial-Messfehlers
führt.
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Wie
bereits erwähnt
wurde, sollten die Kontaktierungen zwischen der Source-Kontaktschicht und
den als Potenzial-Messleitung dienenden Gates unterhalb einer Kontaktfläche liegen,
die durch das Bonden eines Source-Anschlussdrahts auf der Source-Kontaktschicht
zwischen der Source-Kontaktschicht und dem Source-Anschlussdraht
ausgebildet wird. Auf diese Art und Weise lässt sich das über den Source-Anschlussdraht
(Bonddraht) abfallende Potenzial relativ genau ermitteln. Jedoch
ist es auch möglich,
die Source-Kontaktschicht an anderen Positionen zu kontaktieren,
insbesondere dann, wenn andere Potenziale gemessen werden sollen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind diejenigen Gates, die unmittelbar neben den als Potenzial-Messeinrichtung
dienenden Gates verlaufen, deaktiviert. Auf diese Art und Weise
können
aufgrund von Übersprech-
bzw. Durchbrucheffekten bewirkte Potenzial-Messfehler vermieden
werden. Die Deaktivie rung eines Gates erfolgt vorzugsweise durch
eine elektrische Isolierung des zu deaktivierenden Gates gegenüber der
Gateansteuerungseinrichtung und der Potenzial-Messeinrichtung und
optional über
einen Kontakt zwischen der Kontaktschicht, beispielsweise der Source-Kontaktschicht,
und dem zu deaktivierenden Gate.
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Um
die erwähnten Übersprech-
bzw. Durchbrucheffekte weiter zu reduzieren, ist es vorteilhaft, wenigstens
die zwischen den als Potenzial-Messleitungen dienenden Gates liegenden
Mesagebiete und/oder die die als Potenzial-Messleitungen dienenden
umgebenden Mesagebiete zu deaktivieren. Dies erfolgt vorzugsweise
dadurch, dass die Source-Gebiete der zu deaktivierenden Mesagebiete
durch Body-Gebiete (vorzugsweise hochdotiert) ersetzt werden. Unter "Mesagebiet" werden hierbei diejenigen Halbleitergebiete
verstanden, die zwischen den Gates liegen, also die dotierten/undotierten
Substrat-Erhebungen zwischen den Gate-Gräben.
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Um
die zweckentfremdeten Gates an die Potenzial-Messeinrichtung anzuschließen, weist
diese vorzugsweise eine Messleitung auf, die die Gates bekreuzt,
wobei an den Kreuzungspunkten entsprechende Verbindungskontakte
vorgesehen sind. Es ist auch möglich,
mehrere separate Anschlussleitungen vorzusehen, über die dann mehrere interessierende Potenzialpunkte
durch jeweils daran angeschlossene Gates (gleichzeitig) abgegriffen
und weiter ausgewertet (z. B. gewichtet) werden können.
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Die
Erfindung lässt
sich auch wie folgt ausdrücken:
Aufgabe ist, das Potenzial an einer bestimmten Stelle an der Oberflächenmetallisierung
eines Leistungshalbleiters (mit Trench oder ohne Trench (Planartransistor))
abzugreifen. Üblicherweise
wurde das Problem dadurch gelöst,
indem an der abzugreifenden Stelle einer dünner Bonddraht platziert wurde.
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Nachteilig
hieran ist jedoch, dass es in Abhängigkeit vom Abstand zum Leistungs-Bonddraht einen
Versatz gibt. Außerdem
kann das Potenzial direkt unter dem Source-Bonddraht nicht abgegriffen werden.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe gelöst, indem
eine leitende Verbindung, z. B. zwischen der Stelle unter dem Bonddraht
und einem zusätzlichen Pad,
erzeugt wird. Dazu wird einem oder mehreren Trenches (Gräben) die
eigentliche Funktion, nämlich als
Gate zu wirken, genommen, und sie werden als leitende Verbindungen
zu dem gewünschten
Punkt am Source verwendet. Vorteilhaft hieran ist, dass der Source-Punkt
quasi direkt "von
unten" abgegriffen wird
und die gewünschte
Spannung (Potenzialdifferenz) ohne Versatz durch die Source-Metallisierung detektiert
werden kann.
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Vorzugsweise
wird zwischen der Leistungs-Metallisierung (hier "Source-Metallisierung", kann aber auch
bei anderen Halbleitern, z. B. IGBTs mit oder ohne Trench verwendet
werden) und einem Pad für
einen Bonddraht ("Source-Metallisierung") ein Gatebereich
als leitende Verbindung eingesetzt. Dadurch kann ein bestimmter
Potenzialpunkt auf der Source-Metallisierung abgegriffen werden.
Hier wird als Beispiel der Abgriff direkt unter der Source-Bondung
gezeigt. Insbesondere zur Verringerung des Trench-Widerstands können mehrere
Trenches parallel geschaltet werden.
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Die
Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden
Figuren in beispielsweiser Ausführungsform
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine Querschnittsdarstellung
eines Transistor-Halbleiterbauteils
gemäß dem Stand
der Technik.
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2 eine Draufsicht des in 1 gezeigten Transistor-Halbleiterbauteils.
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3 eine Querschnittsdarstellung
des in 1 und 2 gezeigten Transistor-Halbleiterbauteils.
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4 eine Querschnittsdarstellung
einer bevorzugten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Transistor-Halbleiterbauteils.
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5 eine Draufsicht der in 4 gezeigten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Transistor-Halbleiterbauteils.
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6 eine Querschnittsdarstellung
des in 4 und 5 gezeigten Transistor-Halbleiterbauteils.
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7 eine Querschnittsdarstellung
einer ersten Ausführungsform
einer Schnittstelle zwischen einer Source-Kontaktschicht und einer
Halbleiterstruktur in einem erfindungsgemäßen Transistor-Halbleiterbauteil.
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8 eine zweite Ausführungsform
einer Schnittstelle zwischen einer Source-Kontaktschicht und einer
Halbleiterstruktur in einem erfindungsgemäßen Transistor-Halbleiterbauteil.
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9 eine Draufsicht eines
erfindungsgemäßen Transistor-Halbleiterbauteils.
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10 eine Querschnittsdarstellung
eines herkömmlichen
Planartransistor-Halbleiterbauelements.
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11 eine Draufsicht eines
Teils eines herkömmlichen
Planartransistor-Halbleiterbauteils.
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12 eine Querschnittsdarstellung
eines erfindungsgemäßen Planartransistor-Halbleiterbauelements
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13 eine Draufsicht eines
Teils eines erfindungsgemäßen Planartransistor-Halbleiterbauteils.
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Die
in 4 und 5 gezeigte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Transistor-Halbleiterbauteils
entspricht im Wesentlichen der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform
gemäß dem Stand der
Technik. Deshalb sollen hier nur die wesentlichen Unterschiede erläutert werden.
Wie in 4 zu sehen ist,
sind bei zwei der Gate-Strukturen 6 in der jeweiligen Isolierschicht 11,
die das leitende Material 8 von der Source-Kontaktschicht 3 trennt,
Kontakte bzw. Kontaktlöcher 14 vorgesehen,
die das leitende Material 8 mit der Source-Kontaktschicht 3 elektrisch verbinden.
Die Kontakte 14 können,
wie in 5 gezeigt, sich über mehrere
Source-Gebiete S bzw. Body-Gebiete B erstrecken. Eine der Gate-Strukturen 6 (links)
dient in diesem Beispiel weiterhin als "normales" Gate (oder ist alternativ zur Vermeidung
von Übersprech-
bzw. Durchbrucheffekten deaktiviert), wohingegen die anderen beiden
Gatestrukturen 6 (mitte und rechts) als Potenzial-Messleitungen zweckentfremdet
sind.
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Wie
aus 5 ersichtlich ist,
sind die beiden als Messleitung dienenden Gate-Strukturen 6 mit
der Anschlussleitung 10, die zur Ansteuerung der "normalen" Gates dient, nicht
verbunden, sondern stattdessen mit einer Potenzial-Messleitung 15 über entsprechende
Kontakte 16. Damit können über entsprechende
Potenzial-Messströme
bzw. über
stromfreie Messverfahren (Transistor-Gates) gezielt Potenziale an
den Kontakten 14 abgegriffen werden. Sind mehrere Gates
als Potenzial-Messleitungen
parallel geschaltet (wie in 5 gezeigt),
so kann der abzugreifende Potenzialwert durch Mittelung von mehreren
(hier zwei) Potenzial-Einzelwerten erhalten werden.
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Die
in 6 gezeigte Querschnittsdarstellung
eines erfindungsgemäßen Transistor-Halbleiterbauteils 1 unterscheidet
sich von der in 3 gezeigten
Ausführungsform
gemäß dem Stand
der Technik dadurch, dass in 6 zwischen
der Source-Kontaktschicht 3 und der Gate-Struktur 6 ein
Kontakt 14 vorgesehen ist, der die Gate-Struktur 6 mit
der Source-Kontaktschicht 3 elektrisch
verbindet. Weiterhin ist eine zusätzliche Potenzial-Messleitung 15 vorgesehen,
die über
einen Kontakt 16 mit derselben Gate-Struktur 6 verbunden
ist. Auf der Potenzial-Messleitung 15 (das auch ein Mess-Pad
sein kann), ist ein Messdraht 13 aufgebondet, der – falls keine
Potenzial-Messleitung, sondern lediglich ein Mess-Pad vorgesehen
ist – die
Gate-Struktur 6 mit einer geeigneten Potenzial-Messeinrichtung
verbindet.
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Weiterhin
sind zum besseren Verständnis der
Struktur des erfindungsgemäßen Halbleiterbauteils 1 entsprechende
Schnittdarstellungen entlang den Linien bzw. Flächen AA' bzw. BB' gezeigt.
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In 7 ist eine Querschnittsdarstellung
eines Teils eines erfindungsgemäßen Transistor-Halbleiterbauteils
gezeigt. Dieser Teil umfasst drei parallel zueinander verlaufende
Gatestrukturen 6, wobei die linke und die rechte Gatestruktur 6 jeweils
deaktiviert ist, und die mittlere Gatestruktur 6 als Potenzial-Messleitung
dient. Das leitende Material 8 der mittleren Gatestruktur 6 ist über einen
Kontakt 14 mit der Source-Kontaktschicht 3 verbunden.
Der Kontakt 14 ist von zwei Isolierschichten 17 und 18 umgeben,
die den Kontakt 14 mechanisch stabilisieren (der als Poly-Plug
ausgeführte
Kontakt 14 kann während
des Herstellungsverfahrens des Halbleiterbauteils 1 leicht
abbrechen, wenn dieser nicht durch die Isolierschichten 17 und 18 stabilisiert
wird). Die linke bzw. die rechte Gatestruktur 6 sind (zumindest
im Bereich des Kontakts 14) gegenüber der Source-Kontaktschicht 3 elektrisch
isoliert. Weiterhin sind die linke bzw. rechte Gatestruktur 6 von
einer Potenzial-Messleitung 15 und einer Gate-Anschlussleitung 10 (hier nicht
gezeigt) elektrisch getrennt. Durch das Deaktivieren der linken
und rechten Gatestruktur 6 werden Übersprecheffekte auf die als
Messleitung dienende mittlere Gatestruktur 6 vermieden,
womit die Genauigkeit der Potenzial-Messung erhöht werden kann. Alternativ
ist es möglich,
anstelle einer einzigen als Messleitung dienenden Gatestruktur 6 mehrere
nebeneinander verlaufende Gatestrukturen 6 zu verwenden,
die alle als Potenzial-Messleitungen dienen. Ein derartiges "Bündel" von Potenzial-Messleitungen sollte
ebenfalls von deaktivierten Gatestrukturen eingerahmt werden.
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Um
eine weitere Erhöhung
der Messgenauigkeit zu erzielen, sind zusätzlich alle Mesa-Gebiete, die
die zwischen den deaktivierten Gatestrukturen 6 liegen
bzw. diese umgeben, deaktiviert. Das Deaktivieren der Mesa-Gebiete
wird dadurch erreicht, dass die Source-Gebiete S in jedem Mesa-Gebiet
durch ein Body-Gebiet B, vorzugsweise hochdotiert, ersetzt werden.
Es können
zusätzlich
noch weitere Mesa-Gebiete deaktiviert sein. Außerdem ist es möglich, zusätzliche
Gatestrukturen 6 zu deaktivieren. Die Isolierschicht 17 besteht
beispielsweise aus einem Bor-Phosphor-Silikatglas (BPSG), die Isolierschicht 18 beispielsweise
aus einem undotierten Silikatglas (USG). Beide Isolierschichten 17 und 18 können auch
zu einer einzigen Zwischenoxidschicht zusammengefasst werden.
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In 8 ist eine Querschnittsdarstellung
einer Ausführungsform
gezeigt, bei der drei nebeneinander verlaufende Gatestrukturen 6 jeweils
als Potenzial-Messleitung benutzt werden. Die Kontakte 14,
die die leitenden Materialien 8 der Gatestrukturen 6 mit
der Source-Kontaktschicht 3 verbinden, werden in dieser
Ausführungsform
nicht mechanisch stabilisiert, die Isolierschichten 17 und 18 sind
in dieser Ausführungsform
nicht vorhanden. Um dennoch Kurzschlüsse zwischen den leitenden
Materialien 8 und den zwischen den Gatestrukturen 6 befindlichen Source-Gebieten
zu vermeiden, die auftreten können,
wenn im Herstellungsprozess die als Poly-Plug ausgestalteten Kontakte 14 abbrechen
und einen derartigen Kontakt bilden, sind auch in dieser Ausführungsform
alle Mesa-Gebiete in unmittelbarer Umgebung der Kontakte 14 deaktiviert,
das heißt
die Source-Gebiete S sind durch Body-Gebiete B ersetzt. Auch in
dieser Ausführungsform
können
die als Messleitung dienenden Gatestrukturen 6 durch deaktivierte
Gatestrukturen eingerahmt werden.
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In 9 ist nochmals eine schematische Draufsicht
eines erfindungsgemäßen Transistor-Halbleiterbauteils 1 gezeigt.
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Auf
einem Kontaktbereich 23 innerhalb der Source-Kontaktschicht 3 liegt
ein Bonddraht (nicht gezeigt) auf. Um das Potenzial an der Kontaktstelle zwischen
dem Bonddraht und der Source-Kontaktschicht 3 zu messen,
ist ein Kontakt 14 vorgesehen, der die Source-Kontaktschicht 3 mit
dem leitenden Material einer Gatestruktur 6 verbindet.
Die als Messleitung dienende Gatestruktur 6 ist mit einer
Potenzial-Messleitung 15 durch einen Kontakt 16 verbunden.
Die als Potenzial-Messleitung
dienende Gatestruktur 6 ist von zwei deaktivierten Gatestrukturen eingerahmt,
die von der Anschlussleitung 10 sowie der Potenzial-Messleitung 15 elektrisch
getrennt sind, jedoch über
Kontakte 24 außerhalb
des Kontaktbereichs 23 mit der Source-Kontaktschicht 3 elektrisch
verbunden sind. Die links und rechts neben den deaktivierten Gatestrukturen 6 verlaufenden
Gatestrukturen 6 fungieren als "normale Gates" und sind dementsprechend über Kontakte 9 mit
der Anschlussleitung 10 einer Gate-Ansteuereinrichtung verbunden.
Alle Mesa-Gebiete, die sich unterhalb des Kontaktbereichs 23 befinden,
sind in dieser Ausführungsform
deaktiviert (schraffierte Flächen),
um Kurzschlüsse
beim Abbrechen der Kontakte 14 zu vermeiden.
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Wie
bereits erwähnt,
kann die Erfindung auch auf Planartransistoren angewandt werden.
Eine Querschnittsdarstellung eines Planartransistors ist in 10 gezeigt:
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In
einem Drain-Gebiet 5 sind mehrere Body- bzw. Körpergebiete
B ausgebildet, in die wiederum Source-Gebiete S eingeprägt sind.
Auf dem Drain-Gebiet 5 ist eine zusammenhängende,
flächenförmige Gatestruktur 6 vorgesehen,
die aus einer zusammenhängenden
Polysiliziumschicht 25 und einer die Polysiliziumschicht 25 umgebende
Zwischenoxidschicht 26 besteht. In der flächenförmigen Gatestruktur 6 sind
Aussparungen 27 vorgesehen, durch die eine Metallschicht 28,
die auf die Gatestruktur 6 aufgebracht ist, die Source-
bzw. Body-Gebiete S, B kontaktiert.
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Eine
Draufsicht dieses Planartransistors ist in 11 gezeigt.
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In 12 ist eine Querschnittsdarstellung
eines erfindungsgemäßen Planartransistor-Halbleiterbauteils
gezeigt.
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Erfindungsgemäß wird nun,
wie aus 13 ersichtlich
ist, aus der zusammenhängenden
Polysiliziumschicht 25 ein Streifen 29 (bzw. mehrere
Streifen) "herausgeschnitten", das heißt vom Rest
der Polysiliziumschicht 25 elektrisch isoliert. Dieser
Streifen kann dann als Potenzial-Messleitung dienen, wobei die Stelle,
an der das Potenzial abgegriffen werden soll, mit der Polysiliziumschicht 25 des
Streifens 29 in elektrischem Kontakt stehen muss. Dieser
Kontakt ist in 12 mit
der Bezugsziffer 30 gekennzeichnet. Weiterhin sind auch
in diesem Beispiel alle Source-Gebiete S, die innerhalb des Streifens 29 liegen, durch
p+-dotierte Gebiete ersetzt, um Übersprecheffekte
auf den als Messleitung dienenden Gate-Streifen 29 zu verhindern.
Die Ersetzung der Source-Gebiete S durch p+-Gebiete ist jedoch
nicht zwingend.
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Der
in 10 und 12 gezeigte Querschnitt ist
entlang einer Achse A (11 und 13) gezeigt.
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Alle
Ausführungsformen
können
natürlich
invers dotiert sein, d. h. p- und n-Gebiete können miteinander vertauscht
sein. Insbesondere können
die die Source-Gebiete S ersetzenden p+-Gebiete in den Mesa-Gebieten durch n+-Gebiete ersetzt werden, insofern die Body-Gebiete
B eine entsprechend inverse Dotierung aufweisen.
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- 1
- Halbleiterbauteil
- 2
- Halbleiterstruktur
- 3
- Source-Kontaktschicht
- 4
- Drain-Rückseitenmetallisierungsschicht
- S
- Source-Gebiet
- B
- Body-
bzw. Körpergebiet
- 5
- Drain-Gebiet
- 6
- Gate-Struktur
- 7
- Isolierendes
Material
- 8
- Leitendes
Material
- 9
- Kontakt
- 10
- Anschlussleitung
- 11
- Isolierschicht
- 12
- Bonddraht
- 13
- Messdraht
- V
- Versatz
- 14
- Kontakt
- 15
- Potenzial-Messleitung
- 16
- Kontakt
- 17
- Isolierschicht
- 18
- Isolierschicht
- 19
- Kontakt
- 20
- Erstes
kontaktfreies Gebiet
- 21
- Zweites
kontaktfreies Gebiet
- 22
- Drittes
kontaktfreies Gebiet
- 23
- Kontaktbereich
- 24
- Kontakte
- 25
- Polysiliziumschicht
- 26
- Zwischenoxidschicht
- 27
- Aussparung
- 28
- Metallschicht
- 29
- Streifen
- 30
- Kontakt