DE112013007417B4 - Schaltelement, Halbleiteranordnung und Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung - Google Patents

Schaltelement, Halbleiteranordnung und Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung Download PDF

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Abstract

Schaltelement, aufweisend:
ein Halbleitersubstrat (11);
einen auf dem Halbleitersubstrat (11) ausgebildeten ersten Gate-Kontakt (12);
einen auf dem Halbleitersubstrat (11) ausgebildeten zweiten Gate-Kontakt (14);
ein auf dem Halbleitersubstrat (11) ausgebildetes erstes Widerstandsteil (16), wobei das erste Widerstandsteil (16) den ersten Gate-Kontakt (12) und den zweiten Gate-Kontakt (14) miteinander verbindet; und
ein auf dem Halbleitersubstrat (11) ausgebildetes Zellenteil (18), das mit dem ersten Gate-Kontakt (12) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der erste Gate-Kontakt (12) als auch der zweite Gate-Kontakt (14) ausgebildet sind, mit einem externen Draht (22, 24) verbindbar zu sein, um ein Steuersignal zu empfangen, so dass bei Anlegen des Steuersignals an das Schaltelement wahlweise der erste Widerstandsteil (16) als On-Chip-Widerstand, durch Auswahl zwischen dem ersten Gate-Kontakt (12) oder dem zweiten Gate-Kontakt (14) als mit dem Draht (22, 24) verbunden, verwendbar ist;
einen auf dem Halbleitersubstrat (11) ausgebildeten ersten zusätzlichen Gate-Kontakt (52); und
ein auf dem Halbleitersubstrat (11) ausgebildetes erstes zusätzliches Widerstandsteil (54), wobei das erste zusätzliche Widerstandsteil (54) den ersten Gate-Kontakt (12) und den ersten zusätzlichen Gate-Kontakt (52) miteinander verbindet.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein Schaltelement, das entsprechend eines extern zugeführten Steuersignals zwischen einem Leiten eines Stroms und einem Absperren des Stroms schaltet, eine Halbleiteranordnung mit dem Schaltelement und ein Verfahren zum Herstellen der Halbleiteranordnung.
  • Technologischer Hintergrund
  • Patentliteratur 1 offenbart ein Schaltelement, das einen Gate-Widerstand umfasst. Das Schaltelement weist eine Vielzahl an Widerstandsteilen (resistor regions) unter einem Gate-Kontakt (gate pad) auf. Die Vielzahl an Widerstandsteilen und das Gate werden in einem finalen Schritt in dem Wafer-Prozess auf eine geeignete Weise verbunden, wodurch ein gewünschter Gate-Widerstand erhalten wird. Weitere Schaltelemente sind aus Patentliteratur 2, Patentliteratur 3 und Patentliteratur 4 bekannt.
  • Stand der Technik
  • Patentliteratur
    • Patentliteratur 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift JP H03 - 179 779 A
    • Patentliteratur 2: US 2004 / 0 113 179 A1
    • Patentliteratur 3: US 5 592 006 A
    • Patentliteratur 4: US 6 465 850 B1
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Mit der Erfindung zu lösende Aufgaben
  • In manchen Fällen wird eine Halbleiteranordnung, die einen Bemessungsstrom von mehreren zehn bis mehreren tausend Ampere aufweist, durch ein Parallelschalten einer Vielzahl an Schaltelementen hergestellt. Wenn sich die Gate-Widerstände von Schaltelementen in einer solchen Halbleiteranordnung ändern, ändern sich auch die Schaltgeschwindigkeit und der Stromwert des Einschaltzustands. Dies ist eine Ursache für eine Schwingung oder eine Verschlechterung der Schaltelemente. Daher ist es erstrebenswert, ein Schaltelement eines einen Gate-Widerstand beinhaltenden Typs zu konstruieren, so dass es möglich ist, zu prüfen, ob der Gate-Widerstandswert einem Richtwert (Standard) entspricht.
  • Bei der oben beschriebenen Halbleiteranordnung wird die Anzahl an zueinander parallelgeschalteten Schaltelementen größer, wenn der Bemessungsstrom erhöht wird, und die Anzahl an zueinander parallelgeschalteten Schaltelementen wird kleiner, wenn der Bemessungsstrom verringert wird. Wenn die Anzahl an zueinander parallelgeschalteten Schaltelementen geändert wird, ändert sich zudem der optimale Wert des Gate-Widerstandswerts zum Verhindern einer Gate-Schwingung oder zum Reduzieren von Signalungleichmäßigkeitsänderungen. Daher ist es erstrebenswert, ein Auswählen aus Gate-Widerständen bei einem Schaltelement eines einen Gate-Widerstand beinhaltenden Typs nach Fertigstellung des Schaltelements zu ermöglichen, so dass das Schaltelement an eine Vielzahl an Modellen angepasst werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung wurde geschaffen, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schaltelement, das geeignet ist, den Gate-Widerstandswert zu messen und nach Fertigstellung eines Schaltelements eines einen Gate-Widerstand beinhaltenden Typs aus Gate-Widerständen auszuwählen, eine Halbleiteranordnung mit dem Schaltelement und ein Verfahren zum Herstellen der Halbleiteranordnung, die das Schaltelement aufweist, bereitzustellen.
  • Mittel zum Lösen der Aufgaben
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zum Inhalt.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Halbleiteranordnung bereitgestellt, aufweisend ein erstes Schaltelement, das ein Substrat, einen auf dem Substrat ausgebildeten ersten Gate-Kontakt, einen auf dem Substrat ausgebildeten zweiten Gate-Kontakt, ein auf dem Substrat ausgebildetes erstes Widerstandsteil, wobei das erste Widerstandsteil den ersten Gate-Kontakt und den zweiten Gate-Kontakt miteinander verbindet, und ein auf dem Substrat ausgebildetes Zellenteil, das mit dem ersten Gate-Kontakt verbunden ist, aufweist, und ein zweites Schaltelement, das dieselbe Konfiguration wie das erste Schaltelement aufweist, wobei das zweite Schaltelement parallel zu dem ersten Schaltelement geschaltet ist, und einen Draht zum Übermitteln eines Steuersignals, wobei der Draht mit dem ersten Gate-Kontakt des ersten Schaltelements und dem ersten Gate-Kontakt des zweiten Schaltelements oder mit dem zweiten Gate-Kontakt des ersten Schaltelements und dem zweiten Gate-Kontakt des zweiten Schaltelements verbunden ist.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung geschaffen, aufweisend einen Schritt zur Herstellung eines Schaltelements, das ein Substrat, einen auf dem Substrat ausgebildeten ersten Gate-Kontakt, einen auf dem Substrat ausgebildeten zweiten Gate-Kontakt, ein auf dem Substrat ausgebildetes erstes Widerstandsteil, wobei das erste Widerstandsteil den ersten Gate-Kontakt und den zweiten Gate-Kontakt miteinander verbindet, und ein auf dem Substrat ausgebildetes, mit dem ersten Gate-Kontakt verbundenes Zellenteil aufweist, einen Schritt zur Messung des Widerstandswerts des ersten Widerstandsteils durch Ansetzen von Messfühlern (probes) an den ersten Gate-Kontakt und an den zweiten Gate-Kontakt, und einen Schritt zum Einbau des Schaltelements in ein Modul, wenn der Widerstandswert einem Richtwert (Standard) entspricht.
  • Andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung klarer.
  • Vorteilhafte Effekte der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung können eine Messung des Gate-Widerstandswerts und eine Auswahl aus Gate-Widerständen nach Fertigstellung des Schaltelements vom den Gate-Widerstand umfassenden Typs durchgeführt werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
    • 1 ist eine schematische Draufsicht eines Schaltelements gemäß einem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
    • 2 ist eine Draufsicht eines an dem zweiten Gate-Kontakt fixierten Aluminiumdrahts.
    • 3 ist eine Draufsicht eines an dem ersten Gate-Kontakt fixierten Aluminiumdrahts.
    • 4 ist eine Draufsicht eines Schaltelements gemäß einem modifizierten Beispiel.
    • 5 ist eine Draufsicht eines Schaltelements, bei dem ein Widerstandsteil als Verbindungsteil verwendet wird.
    • 6 ist eine Draufsicht eines Schaltelements gemäß einem Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung.
    • 7 ist eine Draufsicht eines Schaltelements gemäß einem Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung.
    • 8 ist eine Draufsicht eines Schaltelements gemäß einem Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung.
    • 9 ist eine Draufsicht eines Schaltelements gemäß einem Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung.
    • 10 ist eine Draufsicht eines Schaltelements gemäß einem Ausführungsbeispiel 6 der vorliegenden Erfindung.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Ein Schaltelement, eine Halbleiteranordnung und ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Komponenten, die identisch sind oder einander entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen versehen und eine wiederholte Beschreibung derselben wird in manchen Fällen unterlassen.
  • Ausführungsbeispiel 1
  • 1 ist eine schematische Draufsicht eines Schaltelements 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung. Das Schaltelement 10 ist ein IGBT. Das Schaltelement 10 umfasst ein Substrat 11. Ein erster Gate-Kontakt 12 und ein zweiter Gate-Kontakt 14 sind auf dem Substrat 11 ausgebildet. Ein erstes Widerstandsteil 16, das den ersten Gate-Kontakt 12 mit dem zweiten Gate-Kontakt 14 verbindet, ist auf dem Substrat 11 ausgebildet. Das erste Widerstandsteil 16 ist ein in dem Schaltelement 10 eingebundener Gate-Widerstand. Das erste Widerstandsteil 16 umfasst eine hochohmige Schicht, die in einem Wafer-Prozess ausgebildet worden ist. Ein Gate-Widerstand, der in ein Schaltelement eingebunden ist, wird in manchen Fällen als on-chip-Widerstand bezeichnet. Das erste Widerstandsteil 16 ist in der Figur durch ein Schaltsymbol angedeutet.
  • Ein Zellenteil 18 ist auf dem Substrat 11 ausgebildet. Das Zellenteil 18 hat ein Gate-Verdrahtungsteil, über das ein Steuersignal empfangen wird. Das Gate-Verdrahtungsteil des Zellenteils 18 ist über eine Verdrahtung 20 mit dem ersten Gate-Kontakt 12 verbunden.
  • Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben. Zuerst wird das Schaltelement 10 mittels eines Wafer-Prozesses hergestellt. Als nächstes wird der Widerstandswert des ersten Widerstandsteils 16 durch Ansetzen von Messfühlern (Anschlüsse zur Messung) an den ersten Gate-Kontakt 12 und den zweiten Gate-Kontakt 14 gemessen. Anschließend wird das Schaltelement 10 in ein Modul eingebaut, wenn der Widerstandswert einem Richtwert entspricht. Ein Aluminiumdraht, der zum Verdrahten des Gates verwendet wird und durch den ein extern zugeführtes Steuersignal übertragen wird, ist an dem ersten Gate-Kontakt 12 oder dem zweiten Gate-Kontakt 14 fixiert. Ein Draht, der eine andere elektrische Leitfähigkeit als ein Aluminiumdraht aufweist, kann alternativ verwendet werden.
  • Wenn der Widerstandswert des ersten Widerstandsteils 16 nicht dem Richtwert entspricht, wird das Schaltelement 10 verworfen, ohne in das Modul eingebaut zu werden. Das Ausmaß an Schaden kann somit im Vergleich zu dem Fall reduziert werden, bei dem nach dem Einbau des Schaltelements 10 herausgefunden wird, dass der Widerstandswert des ersten Widerstandsteils 16 nicht dem Richtwert entspricht, und die gesamte Halbleiteranordnung verworfen wird.
  • Da das erste Widerstandsteil 16 mittels eines Wafer-Prozesses ausgebildet wird, können Variationen des Widerstandswerts, die durch Variationen in Prozessbedingungen begründet sind, nicht verhindert werden. Es besteht daher das Bedürfnis, zu prüfen, ob der Widerstandswert des ersten Widerstandsteils 16 dem Richtwert entspricht. Bei dem Schaltelement 10 gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung kann der Widerstandswert des ersten Widerstandsteils 16 gemessen werden, indem die Messfühler in Kontakt sowohl mit dem ersten Gate-Kontakt 12 als auch mit dem zweiten Gate-Kontakt 14 gebracht werden. Daher ist es möglich, zu prüfen, ob der Widerstandswert des ersten Widerstandsteils 16 dem Richtwert entspricht.
  • Insbesondere in einem Fall, bei dem eine Vielzahl an Schaltelementen in einer Halbleiteranordnung parallel zueinander geschaltet ist, können Variationen des Widerstandswerts zwischen Schaltelementen eingeschränkt werden, indem geprüft wird, ob der Widerstandswert (Gate-Widerstandswert), wie oben beschrieben, dem Richtwert entspricht. Als Ergebnis kann die Halbleiteranordnung stabil betrieben werden, ohne Stromkonzentration an einem der Vielzahl an Schaltelementen. In einem Fall, bei dem die Anzahl an parallel zueinander geschalteten Schaltelementen in einer Halbleiteranordnung groß ist, oder in einem Fall, bei dem eine Halbleiteranordnung bei einer hohen Frequenz schaltet, besteht der Bedarf, die Gate-Widerstandswerte der Schaltelemente in der Halbleiteranordnung mit Genauigkeit zu vereinheitlichen. In einem solchen Fall ist es bevorzugt, Schaltelemente, die einen Gate-Widerstandswert haben, der in dem gewünschten Bereich liegt, auf Basis der auf die oben beschriebene Art gemessenen Gate-Widerstandswerte der Schaltelemente auszuwählen und die ausgewählten Schaltelemente in eine Halbleiteranordnung einzubauen. Das heißt, eine Vielzahl an Schaltelementen wird hergestellt; Widerstandswertmessungen werden an ihnen ausgeführt; manche der Vielzahl an Schaltelementen, die Widerstandswerte haben, die in dem gewünschten Bereich liegen, werden ausgewählt; und die ausgewählten Schaltelemente werden in eine Halbleiteranordnung eingebaut. Die Hochleistungs-Halbleiteranordnung kann somit effizient erhalten werden.
  • Des Weiteren ist es möglich, auszuwählen, an welchem von dem ersten Gate-Kontakt 12 und dem zweiten Gate-Kontakt 14 ein Aluminiumdraht, durch den ein extern zugeführtes Steuersignal übermittelt wird, fixiert wird. 2 ist eine Draufsicht eines Aluminiumdrahts 22, der an dem zweiten Gate-Kontakt 14 fixiert ist. Der Aluminiumdraht 22 ist mit dem zweiten Gate-Kontakt 14 verbunden, um eine Verwendung des ersten Widerstandsteils 16 als on-chip-Widerstand zu ermöglichen. 3 ist eine Draufsicht eines Aluminiumdrahts 24, der an dem ersten Gate-Kontakt 12 fixiert ist. Wenn der Aluminiumdraht 24 mit dem ersten Gate-Kontakt 12 verbunden ist, kann das Schaltelement ohne einem on-chip-Widerstand ausgebildet sein.
  • Schaltelemente 10 können an eine Vielzahl an Modellen angepasst werden, da nach der Fertigstellung der Schaltelemente 10 eine Auswahl aus Gate-Widerständen erfolgen kann, wie oben beschrieben. Das heißt, eine geeignete Auswahl aus den Gate-Widerständen kann erfolgen, um eine Verwendung von Schaltelementen 10 für eine Vielzahl an Modellen zu ermöglichen, die verschiedene Anzahlen an parallel zueinander montierten Schaltelementen 10 verwenden. Folglich kann die Produktivität durch eine Vereinfachung des Herstellungsmanagements verbessert werden.
  • 4 ist eine Draufsicht eines Schaltelements gemäß einem modifizierten Beispiel. Ein erster Gate-Kontakt 26 ist in dem Zellenteil 18 ausgebildet. Genauer ist der erste Gate-Kontakt 26 in einer Ecke des Zellenteils 18 ausgebildet. Es ist bevorzugt, dass der erste Gate-Kontakt 26 rechts oberhalb eines Gate-Verdrahtungsteils des Zellenteils 18 vorgesehen ist.
  • In einem Fall, bei dem der erste Gate-Kontakt 12 außerhalb des Zellenteils 18 existiert, ist ein Verbindungsteil zum Verbinden des ersten Gate-Kontakts 12 und des Zellenteils 18 miteinander erforderlich. Bei dem in 1 gezeigten Schaltelement 10 wird die Verdrahtung 20 als Verbindungsteil verwendet. Jedoch kann alternativ ein Widerstandsteil als dieses Verbindungsteil ausgebildet sein. 5 zeigt eine Draufsicht eines Schaltelements, bei dem ein Widerstandsteil 40 als Verbindungsteil verwendet wird. Das Verbindungsteil ist durch das Widerstandsteil 40 ausgebildet. In diesem Fall kann ein Aluminiumdraht an dem ersten Gate-Kontakt 12 fixiert werden, um eine Verwendung des Widerstandsteils 40 als ein on-chip-Widerstand zu ermöglichen. Wenn ein Aluminiumdraht an dem zweiten Gate-Kontakt 14 fixiert ist, kann ein Reihenwiderstand, der aus dem ersten Widerstandsteil 16 und dem Widerstandsteil 40 ausgebildet ist, als on-chip-Widerstand verwendet werden.
  • Das Schaltelement 10 ist nicht eingeschränkt auf das IGBT. Beispielsweise kann ein Leistungs-MOSFET ein Schaltelement bilden. Das Substrat 11 kann aus einem Halbleiter mit breiter Bandlücke gebildet sein. Der Halbleiter mit breiter Bandlücke ist beispielsweise Silikoncarbid, ein Galliumnitrid-basiertes Material oder Diamant. In einigen Hochgeschwindigkeits-Schaltverwendungen kann ein Schaltelement aus einen Halbleiter mit breiter Bandlücke ausgebildet sein. In einem solchen Fall kann eine Einheitlichkeit der Gate-Widerstandswerte einer Vielzahl an Schaltelementen durch das oben beschriebene Verfahren geprüft werden, um es zu ermöglichen, eine Halbleiteranordnung stabil zu betreiben. Diese Modifikationen können auch auf Schaltelemente, Halbleiteranordnungen und Verfahren zum Herstellen von Halbleiteranordnungen gemäß den unten beschriebenen Ausführungsbeispielen angewendet werden.
  • Ausführungsbeispiel 2
  • Ein Schaltelement, eine Halbleiteranordnung und ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung umfassen eine Anzahl an Gemeinsamkeiten mit Ausführungsbeispiel 1 und werden daher hauptsächlich mit Bezug auf von Ausführungsbeispiel 1 unterscheidende Einzelheiten beschrieben. 6 ist eine Draufsicht eines Schaltelements 30 gemäß Ausführungsbeispeil 2 der vorliegenden Erfindung. Das Schaltelement 30 umfasst einen auf dem Substrat 11 ausgebildeten dritten Gate-Kontakt 32. Der zweite Gate-Kontakt 14 und der dritte Gate-Kontakt 32 sind über ein auf dem Substrat 11 ausgebildetes zweites Widerstandsteil 34 miteinander verbunden.
  • Ein Verfahren zum Herstellen der Halbleiteranordnung gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung wird beschrieben. Zuerst wird das Schaltelement 30 hergestellt. Als nächstes wird der Widerstandswert des ersten Widerstandsteils 16 durch Ansetzen von Messfühlern an den ersten Gate-Kontakt 12 und den zweiten Gate-Kontakt 14 gemessen. Anschließend wird der Widerstandswert des zweiten Widerstandsteils 34 durch Ansetzen von Messfühlern an den zweiten Gate-Kontakt 14 und den dritten Gate-Kontakt 32 gemessen. Danach wird der Reihenwiderstandswert des ersten Widerstandsteils 16 und des zweiten Widerstandsteils 34 durch Ansetzen von Messfühlern an den ersten Gate-Kontakt 12 und den dritten Gate-Kontakt 32 gemessen.
  • Wenn die drei gemessenen Widerstandswerte Richtwerten entsprechen, wird nachfolgend das Schaltelement 30 in ein Modul eingebaut. Ein Aluminiumdraht wird an dem ersten Gate-Kontakt 12, dem zweiten Gate-Kontakt 14 oder dem dritten Gate-Kontakt 32 fixiert.
  • Sei der Widerstandswert des ersten Widerstandsteils 16 R1 und der Widerstandswert des zweiten Widerstandsteils 34 R2. Wenn der Aluminiumdraht an dem dritten Gate-Kontakt 32 fixiert wird, können das zweite Widerstandsteil 34 und das erste Widerstandsteil 16 als on-chip-Widerstand verwendet werden. Der Gate-Widerstandswert ist in diesem Fall R1 + R2. Wenn der Aluminiumdraht an dem zweiten Gate-Kontakt 14 fixiert wird, kann das erste Widerstandsteil 16 als on-chip-Widerstand verwendet werden. Der Gate-Widerstandswert ist in diesem Fall R1. Wenn der Aluminiumdraht an dem ersten Gate-Kontakt 12 fixiert wird, kann das Schaltelement ohne einen on-chip-Widerstand ausgebildet werden. Ein gewünschter der drei Gate-Widerstandswerte kann somit ausgewählt werden.
  • Bei Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung werden die drei Widerstandswerte (der Widerstandswert des ersten Widerstandsteils 16, der Widerstandswert des zweiten Widerstandsteils 34 und der Reihenwiderstandswert des ersten Widerstandsteils 16 und des zweiten Widerstandsteils 34) durch Ansetzen von Messfühlern an die Gate-Kontakte gemessen. Jedoch wenn beispielsweise vorab bekannt ist, dass der Aluminiumdraht an dem zweiten Gate-Kontakt 14 fixiert wird, kann lediglich der Widerstandswert des ersten Widerstandsteils 16 gemessen werden und die Messungen der anderen Teile können unterlassen werden. Auch in den unten beschriebenen Ausführungsbeispielen kann eine Messung der Widerstandswerte der Widerstandsteile unterlassen werden, bei denen vorab bekannt ist, dass sie nicht verwendet werden.
  • Ausführungsbeispiel 3
  • Ein Schaltelement, eine Halbleiteranordnung und ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung gemäß dem Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung umfassen eine Anzahl an Gemeinsamkeiten mit Ausführungsbeispiel 1 und werden daher hauptsächlich mit Bezug auf von Ausführungsbeispiel 1 unterscheidende Einzelheiten beschrieben. 7 ist eine Draufsicht eines Schaltelements 50 gemäß Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung. Das Schaltelement 50 umfasst einen auf dem Substrat 11 ausgebildeten ersten zusätzlichen Gate-Kontakt 52. Der erste zusätzliche Gate-Kontakt 52 und der erste Gate-Kontakt 12 sind über ein auf dem Substrat 11 ausgebildetes erstes zusätzliches Widerstandsteil 54 miteinander verbunden.
  • Ein Verfahren zum Herstellen der Halbleiteranordnung gemäß Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung wird beschrieben. Zuerst wird das Schaltelement 50 hergestellt. Als nächstes wird der Widerstandswert des ersten Widerstandsteils 16 durch Ansetzen von Messfühlern an den ersten Gate-Kontakt 12 und den zweiten Gate-Kontakt 14 gemessen. Anschließend wird der Widerstandswert des ersten zusätzlichen Widerstandsteils 54 durch Ansetzen von Messfühlern an den ersten Gate-Kontakt 12 und den ersten zusätzlichen Gate-Kontakt 52 gemessen. Zudem wird der Parallelwiderstandswert des ersten Widerstandsteils 16 und des ersten zusätzlichen Widerstandsteils 54 durch Ansetzen von Messfühlern an den ersten Gate-Kontakt 12, den zweiten Gate-Kontakt 14 und den ersten zusätzlichen Gate-Kontakt 52 gemessen.
  • Wenn die drei gemessenen Widerstandswerte Richtwerten entsprechen, wird nachfolgend das Schaltelement 50 in ein Modul eingebaut. Ein Aluminiumdraht wird an dem ersten Gate-Kontakt 12, dem zweiten Gate-Kontakt 14, dem ersten zusätzlichen Gate-Kontakt 52 oder sowohl an dem zweiten Gate-Kontakt 14 als auch an dem ersten zusätzlichen Gate-Kontakt 52 fixiert.
  • Sei der Widerstandswert des ersten Widerstandsteils 16 R1 und der Widerstandswert des ersten zusätzlichen Widerstandsteils 34 RA1. Wenn der Aluminiumdraht an dem zweiten Gate-Kontakt 14 fixiert wird, kann das erste Widerstandsteil 16 als on-chip-Widerstand verwendet werden. Der Gate-Widerstandswert ist in diesem Fall R1. Wenn der Aluminiumdraht an dem ersten zusätzlichen Gate-Kontakt 52 fixiert wird, kann das erste zusätzliche Widerstandsteil 54 als on-chip-Widerstand verwendet werden. Der Gate-Widerstandswert ist in diesem Fall RA1. Wenn der Aluminiumdraht an dem ersten Gate-Kontakt 12 fixiert wird, kann das Schaltelement ohne einen on-chip-Widerstand ausgebildet werden.
  • Wenn der Aluminiumdraht sowohl an dem zweiten Gate-Kontakt 14 als auch an dem ersten zusätzlichen Gate-Kontakt 52 fixiert wird, können das erste Widerstandsteil 16 und das erste zusätzliche Widerstandsteil 54, die parallel zueinander geschaltet sind, als on-chip-Widerstand verwendet werden. Der Gate-Widerstand ist in diesem Fall (R1 x RA1)/(R1 + RA1). Ein gewünschter der vier Gate-Widerstandswerte kann somit allein durch eine Auswahl der Verbindungsweise des Aluminiumdrahts ausgewählt werden.
  • Ausführungsbeispiel 4
  • Ein Schaltelement, eine Halbleiteranordnung und ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung gemäß dem Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung umfassen eine Anzahl an Gemeinsamkeiten mit Ausführungsbeispiel 3 und werden daher hauptsächlich mit Bezug auf von Ausführungsbeispiel 3 unterscheidende Einzelheiten beschrieben. 8 ist eine Draufsicht eines Schaltelements 56 gemäß Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung. Das Schaltelement 56 umfasst einen auf dem Substrat 11 ausgebildeten zweiten zusätzlichen Gate-Kontakt 60. Der zweite zusätzliche Gate-Kontakt 60 und der erste zusätzliche Gate-Kontakt 52 sind über ein auf dem Substrat 11 ausgebildetes zweites zusätzliches Widerstandsteil 62 miteinander verbunden.
  • Während das in Ausführungsbeispiel 3 beschriebene Schaltelement geeignet ist, vier Gate-Widerstandswerte bereitzustellen, ist das Schaltelement 56 gemäß Ausführungsbeispiel 4 geeignet, zusätzlich zu diesen vier Gate-Widerstandswerten einen fünften Gate-Widerstandswert bereitzustellen. Wenn der Widerstandswert des zweiten Widerstandsteils 34 R2 und der Widerstandswert des zweiten zusätzlichen Widerstandsteils 62 RA2 sind, sind die neu bereitgestellten fünften Gate-Widerstandswerte wie unten beschrieben.
  • Erstens ist der Gate-Widerstandswert R1 + R2, wenn der Aluminiumdraht an dem dritten Gate-Kontakt 32 fixiert ist. Zweitens ist der Gate-Widerstandswert RA1 + RA2, wenn der Aluminiumdraht an dem zweiten zusätzlichen Gate-Kontakt 60 fixiert ist. Drittens ist der Gate-Widerstandswert ((R2 + R1) × (RA2 + RA1))/((R2 + R1) + (RA2 + RA1)), wenn der Aluminiumdraht an dem dritten Gate-Kontakt 32 und an dem zweiten zusätzlichen Gate-Kontakt 60 fixiert ist.
  • Viertens ist der Gate-Widerstandswert ((R2 + R1) × RA1)/((R2 + R1) + RA1), wenn der Aluminiumdraht an dem dritten Gate-Kontakt 32 und dem ersten zusätzlichen Gate-Kontakt 52 fixiert ist. Fünftens ist der Gate-Widerstandswert (R1 × (RA2 + RA1))/(R1 + (RA2 + RA1)), wenn der Aluminiumdraht an dem zweiten Gate-Kontakt 14 und an dem zweiten zusätzlichen Gate-Kontakt 60 fixiert ist.
  • Bei einem Verfahren zum Herstellen der Halbleiteranordnung gemäß Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung werden die oben beschriebenen neun Widerstandswerte nach Fertigstellung des Schaltelements 56 gemessen. Anschließend wird das Schaltelement 56 in ein Modul eingebaut, wenn die oben beschriebenen neun Widerstandswerte Richtwerten entsprechen. Der Aluminiumdraht wird an dem/den Gate-Kontakt/en fixiert, so dass einer der neun Widerstandswerte realisiert ist. Ein gewünschter der neun Gate-Widerstandswerte kann somit allein durch die Verbindungsweise des Aluminiumdrahts ausgewählt werden.
  • Ausführungsbeispiel 5
  • Ein Schaltelement, eine Halbleiteranordnung und ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung gemäß dem Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung werden hauptsächlich mit Bezug auf von Ausführungsbeispiel 2 unterscheidende Einzelheiten beschrieben. 9 ist eine Draufsicht eines Schaltelements 70 gemäß Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung. Eine Besonderheit des Schaltelements 70 besteht darin, dass eine Vielzahl an Gate-Kontakten, aufweisend den ersten Gate-Kontakt 12 und den zweiten Gate-Kontakt 14, derart ausgebildet ist, dass sie das Zellenteil 18 umgibt.
  • Das Schaltelement 70 ist rechteckförmig mit einer ersten Seite 11a, einer zweiten Seite 11b, einer dritten Seite 11c und einer vierten Seite 11d, wie in Draufsicht gezeigt. Die Gate-Kontakte 12, 14 und 32 (eins bis drei) sind entlang der ersten Seite 11a angeordnet. Die Gate-Kontakte 72, 74 und 76 (vier bis sechs) sind entlang der zweiten Seite 11b angeordnet. Die Gate-Kontakte 78, 80 und 82 (sieben bis neun) sind entlang der dritten Seite 11c angeordnet. Die Gate-Kontakte 84, 86 und 88 (zehn bis zwölf) sind entlang der vierten Seite 11d angeordnet.
  • Jedes benachbarte Paar von Gate-Kontakten ist über ein Widerstandsteil miteinander verbunden. Das heißt, die Widerstandsteile 16, 34, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 und 106 (eins bis elf) sind wie in 9 angeordnet. Jedoch sind der sechste Gate-Kontakt 76 und der zwölfte Gate-Kontakt 88 nicht miteinander verbunden. Eine Gate-Verdrahtung, welche die Gate-Widerstandsteile von dem sechsten Gate-Kontakt 76 bis zu dem ersten Gate-Kontakt 12 aufweist, und eine Gate-Verdrahtung, welche die Gate-Widerstandsteile von dem zwölften Gate-Kontakt 88 bis zu dem ersten Gate-Kontakt 12 aufweist, sind parallel zueinander geschaltet. Nach Prüfung, ob die Widerstandswerte der Widerstandsteile 16, 34, 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 und 106 (eins bis elf) Richtwerten entsprechen, wird das Schaltelement 70 in eine Einheit eingebaut.
  • Danach wird ein Aluminiumdraht an einem der Gate-Kontakte 12, 14, 32, 72, 74, 76, 78, 80, 82, 84, 86 und 88 (eins bis zwölf) oder an dem Gate-Kontakt an einem Punkt in jeder der oben beschriebenen, parallel zueinander geschalteten Zwei-Gate-Verdrahtungen fixiert (um einen gewünschten Widerstandswert zu erhalten). Ein gewünschter der achtundsiebzig Gate-Widerstandswerte kann allein durch Festlegung der Widerstandswerte der Widerstandsteile auf verschiedene Werte und durch Auswahl der Verbindungsweisen des Aluminiumdrahts ausgewählt werden.
  • Die Anzahl an Gate-Kontakten, die Gate-Kontakt-Verteilungstechnik, die Anzahl an Widerstandsteilen und die Widerstandsteil-Verteilungstechnik können auf geeignete Weise abgestimmt werden. Ein gewünschter Satz an Widerstandswerten kann durch eine geeignete Abstimmung dieser Faktoren vorbereitet werden. Das heißt, so lange, wie eine Vielzahl an Widerstandsteilen eine Vielzahl an Gate-Kontakten derart verbindet, dass alle der Vielzahl an Gate-Kontakten elektrisch mit dem ersten Gate-Kontakt verbunden sind, sind die Anzahl der Widerstandsteile und die Widerstandsteil-Verteiltechnik nicht besonders eingeschränkt.
  • Ausführungsbeispiel 6
  • 10 ist ein Schaltbild einer Halbleiteranordnung gemäß Ausführungsbeispiel 6 der vorliegenden Erfindung. Diese Halbleiteranordnung umfasst ein erstes Schaltelement 10A und ein zweites Schaltelement 10B. Jedes der Schaltelemente 10A und 10B hat dieselbe Konfiguration wie das Schaltelement 10 gemäß Ausführungsbeispiel 1. Das erste Schaltelement 10A und das zweite Schaltelement 10B sind parallel zueinander geschaltet.
  • Aluminiumdrähte sind an dem zweiten Gate-Kontakt 14 des ersten Schaltelements 10A und dem zweiten Gate-Kontakt 14 des zweiten Schaltelements 10B fixiert, wodurch diese Schaltelemente und eine Gate-Steuerschaltung 200 miteinander verbunden sind. Ein Steuersignal wird von der Gate-Steuerschaltung 200 zu dem Zellenteil des ersten Schaltelements 10A über das erste Widerstandsteil 16 des ersten Schaltelements 10A übertragen. Ein gleiches Steuersignal wird von der Gate-Steuerschaltung 200 zu dem Zellenteil des zweiten Schaltelements 10B über das erste Widerstandsteil 16 des zweiten Schaltelements 10B übertragen.
  • Das für Ausführungsbeispiel 1 beschriebene Verfahren stellt sicher, dass der Widerstandswert des ersten Widerstandsteils 16 des ersten Schaltelements 10A und der Widerstandswert des ersten Widerstandsteils 16 des zweiten Schaltelements 10B den Richtwerten entsprechen. Stromungleichmäßigkeiten können somit verhindert werden. Zudem kann der Gate-Widerstand für jedes Schaltelement durch die Auswahl, an welches des ersten Gate-Kontakts 12 und des zweiten Gate-Kontakts 14 der Aluminiumdraht fixiert wird, eingestellt werden. Folglich kann eine Anpassung an eine Vielzahl an Modellen erreicht werden, indem ausgewählt wird, ob das Steuersignal dem ersten Gate-Kontakt 12 des ersten Schaltelements 10A und des zweiten Schaltelements 10B oder dem zweiten Gate-Kontakt 14 des ersten Schaltelements 10A und des zweiten Schaltelements 10B zugeführt wird.
  • Das erste Schaltelement 10A und das zweite Schaltelement 10B sind nicht auf das Schaltelement 10 gemäß Ausführungsbeispiel 1 beschränkt. Irgendeines der oben beschriebenen Schaltelemente kann als das erste Schaltelement 10A und das zweite Schaltelement 10B eingesetzt werden. Die Anzahl an zueinander parallelgeschalteten Schaltelementen ist nicht auf Zwei beschränkt. Die Anzahl der Schaltelemente kann größer als Zwei sein. In einem solchen Fall werden Drähte mit den ersten Gate-Kontakten oder zweiten Gate-Kontakten der Vielzahl an Schaltelementen auf die oben beschriebene Weise verbunden. Eine geeignete Kombination der Merkmale der Schaltelemente gemäß den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen kann gemacht werden, um die vorteilhaften Effekte der vorliegenden Erfindung zu verbessern.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Schaltelement
    11
    Substrat
    12
    erster Gate-Kontakt
    14
    zweiter Gate-Kontakt
    16
    erstes Widerstandsteil
    18
    Zellenteil
    20
    Verdrahtung
    22
    Aluminiumdraht
    24
    Aluminiumdraht
    26
    erster Gate-Kontakt
    32
    dritter Gate-Kontakt
    34
    zweites Widerstandsteil
    40
    Widerstandsteil
    52
    erster zusätzlicher Gate-Kontakt
    54
    erstes zusätzliches Widerstandsteil
    60
    zweiter zusätzlicher Gate-Kontakt
    62
    zweites zusätzliches Widerstandsteil
    200
    Gate-Steuerschaltung

Claims (13)

  1. Schaltelement, aufweisend: ein Halbleitersubstrat (11); einen auf dem Halbleitersubstrat (11) ausgebildeten ersten Gate-Kontakt (12); einen auf dem Halbleitersubstrat (11) ausgebildeten zweiten Gate-Kontakt (14); ein auf dem Halbleitersubstrat (11) ausgebildetes erstes Widerstandsteil (16), wobei das erste Widerstandsteil (16) den ersten Gate-Kontakt (12) und den zweiten Gate-Kontakt (14) miteinander verbindet; und ein auf dem Halbleitersubstrat (11) ausgebildetes Zellenteil (18), das mit dem ersten Gate-Kontakt (12) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der erste Gate-Kontakt (12) als auch der zweite Gate-Kontakt (14) ausgebildet sind, mit einem externen Draht (22, 24) verbindbar zu sein, um ein Steuersignal zu empfangen, so dass bei Anlegen des Steuersignals an das Schaltelement wahlweise der erste Widerstandsteil (16) als On-Chip-Widerstand, durch Auswahl zwischen dem ersten Gate-Kontakt (12) oder dem zweiten Gate-Kontakt (14) als mit dem Draht (22, 24) verbunden, verwendbar ist; einen auf dem Halbleitersubstrat (11) ausgebildeten ersten zusätzlichen Gate-Kontakt (52); und ein auf dem Halbleitersubstrat (11) ausgebildetes erstes zusätzliches Widerstandsteil (54), wobei das erste zusätzliche Widerstandsteil (54) den ersten Gate-Kontakt (12) und den ersten zusätzlichen Gate-Kontakt (52) miteinander verbindet.
  2. Schaltelement nach Anspruch 1, weiter aufweisend: einen auf dem Halbleitersubstrat (11) ausgebildeten dritten Gate-Kontakt (32); und ein auf dem Halbleitersubstrat (11) ausgebildetes zweites Widerstandsteil (34), wobei das zweite Widerstandsteil (34) den zweiten Gate-Kontakt (14) und den dritten Gate-Kontakt (32) miteinander verbindet.
  3. Schaltelement nach Anspruch 1 oder 2, weiter aufweisend: einen auf dem Halbleitersubstrat (11) ausgebildeten zweiten zusätzlichen Gate-Kontakt (60); und ein auf dem Halbleitersubstrat (11) ausgebildetes zweites zusätzliches Widerstandsteil (62), wobei das zweite zusätzliche Widerstandsteil (62) den zweiten zusätzlichen Gate-Kontakt (60) und den ersten zusätzlichen Gate-Kontakt (52) miteinander verbindet.
  4. Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Gate-Kontakt (12) außerhalb des Zellenteils (18) ist, und wobei das Schaltelement weiter ein auf dem Halbleitersubstrat (11) ausgebildetes Verbindungsteil aufweist, wobei das Verbindungsteil den ersten Gate-Kontakt (12) und das Zellenteil (18) miteinander verbindet.
  5. Schaltelement nach Anspruch 4, wobei das Verbindungsteil aus einem Leitungsstück gebildet ist.
  6. Schaltelement nach Anspruch 4, wobei das Verbindungsteil aus einem Widerstandsteil (40) gebildet ist.
  7. Schaltelement, aufweisend: ein Halbleitersubstrat (11); einen auf dem Halbleitersubstrat (11) ausgebildeten ersten Gate-Kontakt (12); einen auf dem Halbleitersubstrat (11) ausgebildeten zweiten Gate-Kontakt (14); ein auf dem Halbleitersubstrat (11) ausgebildetes erstes Widerstandsteil (16), wobei das erste Widerstandsteil (16) den ersten Gate-Kontakt (12) und den zweiten Gate-Kontakt (14) miteinander verbindet; und ein auf dem Halbleitersubstrat (11) ausgebildetes Zellenteil (18), das mit dem ersten Gate-Kontakt (12) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der erste Gate-Kontakt (12) als auch der zweite Gate-Kontakt (14) ausgebildet sind, mit einem externen Draht (22, 24) verbindbar zu sein, um ein Steuersignal zu empfangen, so dass bei Anlegen des Steuersignals an das Schaltelement wahlweise der erste Widerstandsteil (16) als On-Chip-Widerstand, durch Auswahl zwischen dem ersten Gate-Kontakt (12) oder dem zweiten Gate-Kontakt (14) als mit dem Draht (22, 24) verbunden, verwendbar ist, weiter aufweisend: eine Vielzahl an Gate-Kontakten, die den ersten Gate-Kontakt (12) und den zweiten Gate-Kontakt (14) umfassen; und eine Vielzahl an Widerstandsteilen, die das erste Widerstandsteil (16) umfassen, wobei die Vielzahl an Widerstandsteilen die Vielzahl an Gate-Kontakten verbindet, so dass die ganze Vielzahl an Gate-Kontakten elektrisch mit dem ersten Gate-Kontakt (12) verbunden ist, wobei die Vielzahl an Gate-Kontakten das Zellenteil (18) umgebend ausgebildet ist.
  8. Schaltelement, aufweisend: ein Halbleitersubstrat (11); einen auf dem Halbleitersubstrat (11) ausgebildeten ersten Gate-Kontakt (12); einen auf dem Halbleitersubstrat (11) ausgebildeten zweiten Gate-Kontakt (14); ein auf dem Halbleitersubstrat (11) ausgebildetes erstes Widerstandsteil (16), wobei das erste Widerstandsteil (16) den ersten Gate-Kontakt (12) und den zweiten Gate-Kontakt (14) miteinander verbindet; und ein auf dem Halbleitersubstrat (11) ausgebildetes Zellenteil (18), das mit dem ersten Gate-Kontakt (12) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der erste Gate-Kontakt (12) als auch der zweite Gate-Kontakt (14) ausgebildet sind, mit einem externen Draht (22, 24) verbindbar zu sein, um ein Steuersignal zu empfangen, so dass bei Anlegen des Steuersignals an das Schaltelement wahlweise der erste Widerstandsteil (16) als On-Chip-Widerstand, durch Auswahl zwischen dem ersten Gate-Kontakt (12) oder dem zweiten Gate-Kontakt (14) als mit dem Draht (22, 24) verbunden, verwendbar ist, wobei der erste Gatte-Kontakt (26) in dem Zellenteil (18) ausgebildet ist.
  9. Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Halbleitersubstrat (11) aus einem Halbleiter mit breiter Bandlücke gebildet ist.
  10. Schaltelement nach Anspruch 9, wobei der Halbleiter mit breiter Bandlücke ein Siliciumcarbid, ein Galliumnitrid-basiertes Material oder Diamant ist.
  11. Halbleiteranordnung, aufweisend: eine Vielzahl an Schaltelementen, von denen jedes ein Substrat (11), einen auf dem Substrat (11) ausgebildeten ersten Gate-Kontakt (12), einen auf dem Substrat (11) ausgebildeten zweiten Gate-Kontakt (14), ein auf dem Substrat (11) ausgebildetes erstes Widerstandsteil (16), wobei das erste Widerstandsteil (16) den ersten Gate-Kontakt (12) und den zweiten Gate-Kontakt (14) miteinander verbindet, und ein auf dem Substrat (11) ausgebildetes, mit dem ersten Gate-Kontakt (12) verbundenes Zellenteil (18) aufweist; gekennzeichnet durch eine Vielzahl an Drähten (22), die jeweils mit dem ersten Gate-Kontakt (12) oder dem zweiten Gate-Kontakt (14) der Vielzahl an Schaltelementen verbunden sind, wobei jeder der Vielzahl an Drähten (22) zum Zuführen eines Steuersignals geeignet ist, so dass durch das Verbinden der Drähte (22) mit den Schaltelementen wahlweise die ersten Widerstandsteile (16) als On-Chip-Widerstände verwendbar sind.
  12. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung, aufweisend: einen Schritt zur Herstellung eines Schaltelements, das ein Substrat (11), einen auf dem Substrat (11) ausgebildeten ersten Gate-Kontakt (12), einen auf dem Substrat (11) ausgebildeten zweiten Gate-Kontakt (14), ein auf dem Substrat (11) ausgebildetes erstes Widerstandsteil (16), wobei das erste Widerstandsteil (16) den ersten Gate-Kontakt (12) und den zweiten Gate-Kontakt (14) miteinander verbindet, und ein auf dem Substrat (11) ausgebildetes, mit dem ersten Gate-Kontakt (12) verbundenes Zellenteil (18) aufweist; einen Schritt zur Messung des Widerstandswerts des ersten Widerstandsteils (16) durch Ansetzen von Messfühlern an den ersten Gate-Kontakt (12) und an den zweiten Gate-Kontakt (14); und einen Schritt zum Einbau des Schaltelements in ein Modul, wenn der Widerstandswert einem Richtwert entspricht.
  13. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung, aufweisend: einen Schritt zur Herstellung einer Vielzahl an Schaltelementen, von denen jedes ein Substrat (11), einen auf dem Substrat (11) ausgebildeten ersten Gate-Kontakt (12), einen auf dem Substrat (11) ausgebildeten zweiten Gate-Kontakt (14), ein auf dem Substrat (11) ausgebildetes erstes Widerstandsteil (16), wobei das erste Widerstandsteil (16) den ersten Gate-Kontakt (12) und den zweiten Gate-Kontakt (14) miteinander verbindet, und ein auf dem Substrat (11) ausgebildetes, mit dem ersten Gate-Kontakt (12) verbundenes Zellenteil (18) aufweist; einen Schritt zur Messung des Widerstandswerts des ersten Widerstandsteils (16) bezüglich jedes der Vielzahl an Schaltelementen durch Ansetzen von Messfühlern an den ersten Gate-Kontakt (12) und an den zweiten Gate-Kontakt (14); und einen Schritt zum Auswählen von einem der Vielzahl an Schaltelementen, das einen in einem gewünschten Bereich liegenden Widerstandswert hat, und zum Einbau des ausgewählten Schaltelements in eine Halbleiteranordnung.
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