EP1142022A2 - Halbleiterschalter mit gleichmässig verteilten feinen steuerstrukturen - Google Patents

Halbleiterschalter mit gleichmässig verteilten feinen steuerstrukturen

Info

Publication number
EP1142022A2
EP1142022A2 EP99900058A EP99900058A EP1142022A2 EP 1142022 A2 EP1142022 A2 EP 1142022A2 EP 99900058 A EP99900058 A EP 99900058A EP 99900058 A EP99900058 A EP 99900058A EP 1142022 A2 EP1142022 A2 EP 1142022A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
semiconductor switch
fine structures
semiconductor
region
semiconductor crystal
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.)
Withdrawn
Application number
EP99900058A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Roland Sittig
Folco Heinke
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Publication of EP1142022A2 publication Critical patent/EP1142022A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/402—Field plates
    • H01L29/404—Multiple field plate structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types 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
    • H01L29/70—Bipolar devices
    • H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
    • H01L29/7391—Gated diode structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types 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
    • H01L29/70—Bipolar devices
    • H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
    • H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
    • H01L29/7395—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT
    • H01L29/7396—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT with a non planar surface, e.g. with a non planar gate or with a trench or recess or pillar in the surface of the emitter, base or collector region for improving current density or short circuiting the emitter and base regions
    • H01L29/7397—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT with a non planar surface, e.g. with a non planar gate or with a trench or recess or pillar in the surface of the emitter, base or collector region for improving current density or short circuiting the emitter and base regions and a gate structure lying on a slanted or vertical surface or formed in a groove, e.g. trench gate IGBT
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
    • H01L29/861—Diodes
    • H01L29/868—PIN diodes

Definitions

  • the invention relates to a semiconductor structure as a semiconductor switch, which can be used in various variants for switching currents (claim 1 and / or 2).
  • a semiconductor structure as a semiconductor switch, which can be used in various variants for switching currents (claim 1 and / or 2).
  • bidirectional switches i.e. of switches that can switch currents on and off in both directions if the polarity of the applied voltage is appropriate.
  • Such bidirectional switches are used for some circuits (I converters, matrix converters), mostly at voltage levels above those of gate circuits, up to several thousand volts of blocking or blocking voltage.
  • the object of the invention is to provide a monolithic switch which does not have to be constructed hybrid by several components, in particular the static transmission and blocking losses are to be reduced and possibilities are provided to reduce switching losses compared to known switches.
  • the proposed structure does not require a pn junction that absorbs the blocking or blocking voltage.
  • it is characterized in that areas are created whose potential and thus their charge carrier concentrations can be set by control surfaces (gates).
  • gates One could speak symbolically of a "gate-controlled doping", which is set by means of the gate voltage depending on the polarity of the voltage at the connection electrodes (of the main current path) and the desired operating state.
  • Claim 1 describes the maintenance of the switch-on state (s), which is achieved by controlling the concentration of the charge carriers in the active area in an increasing sense.
  • the controlled fine structures are influenced by fields of MOS structures in such a way that the concentration in the active region can be increased over a large area if a first polarity of the control voltage is selected for the MOS structure.
  • Claim 2 describes the switch-off process or the switched-off state, in which the control of the concentration results in the reduction of this charge carrier concentration in the active region.
  • the fine structures are influenced here by the same MOS structure in such a way that the charge carriers are removed from the active region when the control voltage is reversed in polarity. Claim 1 and claim 2 can also be combined.
  • the fine structures of the invention can be raised in relation to the surface of the semiconductor crystal (claim 4), they can be lowered into the active region of the semiconductor crystal (claim 6), whereby they can be oriented vertically as well as horizontally () Claim 8). Regardless of how they are located, the fine structures remain on the surface or at least close to the surface with respect to the semiconductor crystal. They are distributed substantially uniformly on this surface and are formed substantially uniformly (claim 17).
  • the invention can also be used in the context of a semiconductor component which has a pn junction providing charge carriers (claim 19), but which is not suitable for receiving the reverse voltage; Here, switching blocking (and switching on) is only possible in one direction.
  • the fine structures distributed over a large area in the active area can be controlled by the MOS structures, the length of which is a multiple of their width (claim 16), can be carried out on one or both sides (claim 10, claim 6).
  • the invention makes it possible to produce bidirectional switches with a greatly reduced thickness of the weakly doped zone.
  • bidirectionally blocking components such as thyristors
  • a first pn junction which blocks one polarity
  • a second one which can absorb the blocking voltage in the other polarity.
  • According to the same weakly doped zone can absorb both the blocking voltage and the blocking voltage. Due to the smaller thickness of the main crystal region, lower forward voltages can also be achieved according to the invention.
  • the level of the flooding concentration can be adjusted during operation.
  • the losses for the respective company can be minimized.
  • control surface GA to the opposite connection electrode KB or, on the other hand, the control surface GB to the opposite connection electrode KA can be kept relatively small in accordance with the ratio of structure width to the distance between two fine structures, so that the control effort remains low.
  • switch-off losses can be significantly reduced compared to those of switchable thyristors (e.g. a GTO).
  • the low demands on the manufacturing process are of particular importance.
  • the component consists almost entirely of unchanged semiconductor starting material. There are no pn junctions that can be blocked, no precise doping concentrations to be set and no recombination centers are required. Only contact areas from which electrons and holes (as first and complementary second charge carriers) can be injected or derived are provided. This can be done with each other via a connection surface short-circuited, highly doped, but short areas across the surface. Suitable Schottky contacts can also be used.
  • the by far predominant active area of the semiconductor crystal is coated with an insulating layer and shielded by conductive field plates which, in the blocking state, make the field uniform across the semiconductor crystal.
  • the reduced technological production outlay is particularly advantageous for semiconductor materials in which doping is extremely difficult to achieve, such as in silicon carbide.
  • FIG. 1 is a cross section through the active region 1 of an example of a bidirectional semiconductor switch with a semiconductor crystal, a first connection electrode KA on a first side "A" and a second connection electrode KB on an opposite, other side "B".
  • Figure 2 illustrates a web structure of Figure 1 in perspective
  • connection electrode KA is shown broken away in order to make the doping structure 3a, 4a clear below the electrode KA and at the upper end of the web 2.
  • FIG. 3 illustrates an edge termination to the active area according to FIG. 1, which has a continuously curved field plate 50 which is connected to the metallic layer FA or FB on the respective side of the semiconductor.
  • the webs or columns 10 are at the beginning of the rising
  • Field plate 50 is shown schematically.
  • the field plate 50 which rises more curved in the end region, lies on an insulating layer 51 with a correspondingly shaped surface, which can be formed from SiO 2 .
  • FIG. 4 illustrates a cross section through a structure with lowered or recessed webs 11 using a trench technology
  • FIG. 5 shows a further structural variant. This structure arises from the fact that the web of FIG. 2 is halved and "folded over" on the insulated field plate FA to form a "lying web" 12. For this structure it is particularly simple to use the " Web width "b to make it significantly smaller.
  • FIG. 6a illustrate a bidirectional switch constructed in the manner of a cascode.
  • the gates are not monolithically integrated here, but MOSFET switches SnA and SpA are provided, which carry the entire current of the bidirectional switch, but only need to absorb a low reverse voltage. A larger web width of the structure 13 is thus permitted.
  • the structure in FIG. 6 corresponds to the trench technology in FIG. 4.
  • FIG. 7 illustrates a section from the active region 1 of a thyristor that can be switched off and has a structure in trench technology, similar to that of FIG. 4.
  • FIG. 8, FIG. 8a illustrates a top view and a section II of a switching lateral component with fine control structures 14 only on one side of the Semiconductor crystal.
  • FIGS. 1 and 2 A section of the periodically constructed structure of a bidirectional semiconductor switch is schematically outlined in FIGS. 1 and 2.
  • the dimensions are of very different sizes and are therefore not shown to scale.
  • the component consists of, for example, a rectangular slice of a semiconductor crystal, typically made of silicon, in particular silicon carbide.
  • active area 1 which takes over the switching function
  • edge area 50, 51 according to FIG. 3.
  • Figure 1 shows only a section of the active area.
  • the structures on the top "A" and on the bottom “B” are periodically continued over the entire surface of the active area; they are identical on the top and bottom. They can, but do not need to be aligned with one another and are shown displaced relative to one another in FIG.
  • Each individual structure is very small compared to the thickness of the semiconductor wafer, which is itself made from intrinsic (ie undoped, usually referred to as “i") or from very weakly n-doped (usually referred to as “n”) or from very weakly p-doped (usually Semiconductor crystal referred to as "p" and should have the lowest possible concentration of recombination centers (longest possible charge carrier life).
  • the distributed fine structures can be formed both as columns (same extension perpendicular to the drawing plane as in the drawing plane) and as webs 10 (extension extending perpendicularly to the drawing plane over the entire active area), as well as embedded horizontal or vertical control structures according to FIG. 4 , 5 are possible.
  • the web-like structures 10 to explain all such structures will be dealt with further below. Only the outer ends of these webs are highly doped shorted together by connection electrodes KA and KB n + - or p + regions 3,4. For web-like structures, these heavily doped regions 3a, 4a can also be formed successively perpendicular to the plane of the drawing, as shown in FIG. 2.
  • the entire active area 1 is covered with an insulating layer 20, 21 on both sides.
  • an insulating layer 20, 21 on both sides.
  • silicon for example, with a high-quality silicon oxide layer, as is customary for gate oxides.
  • This oxide layer is covered on the actual pane surfaces with highly conductive (metal or highly doped polycrystalline silicon) field electrodes FA or FB, which are electrically connected to the respective connection electrodes on the side, FA with KA and FB with KB.
  • the oxide layer is covered with gate electrodes GA or GB, which for silicon typically consist of highly doped, highly conductive, polycrystalline silicon.
  • the component therefore has the two main connections KA (connected to FA) and KB (connected to FB) and the two control electrodes GA and GB.
  • FIG. 1 To describe the function, a detail from a web 10 of FIG. 1 is shown enlarged in FIG.
  • the regions 3a, 4a, 3a (etc.) which are alternately n + and p + doped in the longitudinal direction of the web are shown. Due to the symmetry of the arrangement, only one direction of voltage between the main connections KA, KB need be considered.
  • a positive gate voltage U GKA above the threshold voltage of the MOS structure (GA - oxide layer - bridge semiconductor) of approximately +10 V is applied to GA on one side "A" of the semiconductor crystal. A forms in the immediate vicinity of the web surface and the web attachment point opposite the GA
  • Electron enrichment layer 2a Electron enrichment layer 2a.
  • the positive potential of GA is largely shielded from the interior of the web 2, but if the web width b is chosen small enough, there is still a positive potential of approximately 0.3 V with respect to KA in the middle of the web. The result of this is that an electron concentration is also established there which is substantially greater than the hole concentration.
  • the web 10 with its interior 2 thus acts as if it were n-doped.
  • the voltage U AB is now directed so that practically no current flows in these charge carrier distributions caused by the gate voltages. Only the respective “minority charge carriers”, ie holes from the web attachments "z" on one side "A” or electrons from the web attachments on the other side “B", are sucked away by the electrical field, which extends over the entire intrinsic area 1 contribute to reverse current.
  • the ridges correspond to the transition areas z from the fine structures to the main crystal area.
  • the gate voltages can be varied as a function of time, depending on the discharge state of the semiconductor.
  • the slice thickness of the semiconductor material will be selected in accordance with the intended blocking capacity.
  • 10 V reverse voltage can be absorbed per 1 ⁇ m silicon thickness, for example from a 200 ⁇ m thick 2000V disc.
  • the web width b is chosen to be as small as possible. As a typical width one might imagine widths from 0.2 ⁇ m to 2.0 ⁇ m.
  • the web length I should be a multiple of the web width, approximately 3 to 10 times.
  • the depth can be freely configured depending on, for example, the load current to be carried.
  • the distance between two webs can be chosen to be about 10 to 20 times the web width, and the size of the n + and p + regions at the web contacts KA, KB should not be more than the web width. This information is exemplary and is only intended to give a more concrete idea.
  • the component is to be used for a bidirectional mode of operation, it is advisable not to reduce the electrical field strength in the edge region simply by means of asymmetrically doped regions, for example in the form of the usual systems of field rings or by varying the lateral doping curve.
  • field plates 50 offer themselves as an edge seal which continuously bends away from the semiconductor, as shown schematically in FIG. 3, as does WO 99/27582 (Fraunhofer).
  • the functional principle on which the component is based can be realized with various structures, which differ primarily in the effort for the manufacturing processes. For example, the thin columns or long bars shown in FIG. 1 and FIG. 2 may not appear to be sufficiently robust and the contacting with the connection electrodes KA.KB may be very difficult.
  • the entire web structure can also be “lowered” into the semiconductor crystal, as shown in FIG. 4, 7 or 8.
  • connection electrodes KA.KB is now particularly simple, because with the gate electrode GA also insulated at the top with an oxide layer 20, only the metallization for the field plates FA, FB and connection surfaces KA, KB has to be applied over the entire surface.
  • FIG. 5 A structural variant that takes this consideration into account is shown in FIG. 5. This structure arises from the fact that the web 2 of FIG. 2 is halved and "folded over" onto the insulated field electrode. For this horizontally oriented fine structure, it is particularly simple to make the "web width" b even smaller and that To increase the ratio l / b significantly without exceeding mechanical limit strengths.
  • the halved and horizontally placed structure variant from FIG. 2 is shown in a lowered state in FIG. 5.
  • the web 2 in FIG. 2 corresponds here to the narrow control region 2 *, which consists of undoped or weakly doped semiconductor crystal, like the active region 1 , into which the horizontal land area 2 * leads via the transition area z.
  • the area z corresponds to that foot area or web attachment area z of FIG. 2.
  • the field plate FA lowered into the semiconductor crystal 1 in the active area has an angular shape and connects to the field plate lying on the surface on the left in FIG. 5.
  • the long leg of the angular extension is in length I many times longer than the remaining thickness of the control area 2 * , which is denoted by b.
  • the lowered, angularly shaped field plate FA in its left edge area is insulated from the semiconductor crystal on both sides by a horizontally lying insulating layer 20b.
  • a MOS structure is formed, consisting of the gate connection GA, the horizontal insulating layer 20 on the surface of the crystal 1 and the controlling land area 2 * .
  • the MOS arrangement controls the flooding and removal of charge carriers in the transition region z, depending on the control voltage with respect to the connection electrode KA.
  • the control of the charge carriers is in accordance with the aforementioned exemplary embodiments and is not to be explained separately here.
  • the highly doped zone 3a, 4a is provided in the angular region, close to the connection surface KA, and extends only slightly in the longitudinal direction I of the fine structure 12.
  • the external switches can be low-blocking MOSFE s, which, however, must be able to carry the entire current of the bidirectional switch.
  • the switches SpA and SnB In through-flow mode, the switches SpA and SnB must be closed accordingly and the switches SnA and SpB must be opened. Partial discharging can be achieved by simultaneously closing all switches.
  • the concept of locking in a controlled manner without a pn junction can also be used advantageously for other components. If, for example, a component is to be controlled only in one direction, it is sufficient to attach the structure according to the invention to only one side and to provide the other side with the corresponding doping - which provides charge carriers for the forward operation.
  • the structure of such an IGBT-like component is shown in FIG.
  • the component is MOS-controllable and has a particularly favorable, safe working area because current filamentation is avoided.
  • the structure according to FIG. 4 is shown, however, any other embodiment of the fine structure could also be used.
  • FIGS. 8 and 8a show a top view of an embodiment in which bidirectional switches with the fine structures 14 are designed as a lateral component.
  • a section along the plane I-1 is shown in Figure 8a, both figures are to be described simultaneously.
  • Lateral means that all connections are on the same side.
  • the two surfaces of the crystal region described so far as opposite sides A and B lie side by side here and are cut in the middle in both figures, so that only the left and right regions can be seen.
  • the manufacturing effort is facilitated by such a lateral structure, photolithography is only required on one surface, and on the other hand, a dielectric 70 serves to isolate the undoped or only weakly doped semiconductor crystal i, the active area 1 of which covers the entire area above the insulating layer 70 is.
  • Such a structure is called SOI - Silicon on Insulator.
  • this structure can assume a dimension of approximately 100 ⁇ m from the A side to the B side, depending on the reverse voltage or blocking voltage to be recorded.
  • connection areas KA and KB are shown partially broken away in order to show the doping regions 3a, 4a, which have already been explained in FIGS. 1 and 2.
  • the trench structures GA, 20a have also already been explained with reference to FIG. 4.
  • the shape of the MOS structures designed in a trench structure is different from FIG. 4; long oval structures have been chosen which, lined up with their long sides facing each other, form a row, each of which forms webs 2 'between each other, in which weakly doped or undoped semiconductor crystal is present, at which locations the web structures are formed, which are based on the previous ones Figures have been designated with the reference number 2.
  • MOS structures are provided on both sides, each with a trench gate GA with a layer 20a insulating it from the surrounding area.
  • the control via the MOS structures is carried out analogously to the previous figures.
  • the highly doped regions 3a, 4a make it possible, controlled by the lowered web structures that run between the trench gates, to either clear the crystal from charge carriers or to inject charge carriers into the crystal, depending on the operating state of the lateral switch desired by the control.
  • the conductive connection (not shown in FIG. 8) is present between the individual trench gates GA or on the other lateral side GB with a functional switch. They have been omitted here for the sake of clarity, as has the contact metallization, shown partially broken away, above the alternating n + and p + regions on the outside of the respective row of trench gates. On the inside of the respective row of trench gates is the undoped or weakly doped semiconductor crystal for receiving the reverse voltage or blocking voltage.

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)
  • Thyristors (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft Halbleiterschalter, die in verschiedenen Varianten zum Schalten von Strömen eingesetzt werden. Solche Schalter werden für einige Schaltungen (I-Umrichter, Matrixumrichter) verwendet, z.B. bei Spannungspegeln bis hin zu mehreren tausend Volt Sperr- oder Blockierspannung. Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, einen monolithischen Schalter, der nicht durch mehrere Bauelemente hybrid aufgebaut werden muss, zu schaffen und die statischen Durchlass- und Sperrverluste zu reduzieren. Vorgeschlagen wird dazu ein Halbleiterschalter aus einem undotierten oder nur sehr schwach dotierten Halbleiterkristall mit einem aktiven Bereich (1) und einem Randbereich (50, 51). Zumindest eine, insbesondere beide gegenüberliegenden Oberflächen des aktiven Bereichs (1) des Halbleiterschalters sind mit grossflächig verteilten, feinen Strukturen (10, 11, 12, 13, 14) versehen, die im wesentlichen gleich ausgebildet sind, wobei sie jeweils eine leitfähige Anschlussfläche (KA, KB) aufweisen, durch die Ladungsträger über die feinen Strukturen gesteuert (GA, GB) in den aktiven Bereich (1) des Halbleiterkristalls hinein bewegbar sind. Die Konzentration der Ladungsträger im aktiven Bereich (1) und damit der Einschaltzustand des Halbleiterschalters wird so gesteuert.

Description

Halbleiterschalter mit gleichmäßig verteilten feinen Steuerstrukturen
Die Erfindung betrifft eine Halbleiterstruktur als Halbleiterschalter, die in verschiedenen Varianten zum Schalten von Strömen eingesetzt werden kann (Anspruch 1 und/oder 2). In ihrer ausgeprägtesten Form erlaubt sie die Realisierung von bidirektionalen Schaltern, d.h. von Schaltern, die bei entsprechender Polarität der anliegenden Spannung Ströme in beiden Richtungen ein- und auch abschalten können. Solche bidirektionalen Schalter werden für einige Schaltungen (I-Umrichter, Matrixumrichter) verwendet, zumeist bei Spannungspegeln, die oberhalb denjenigen von Gatterschaltungen liegen, bis hin zu mehreren Tausend Volt Sperr- oder Blockierspannung.
Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, einen monolithischen Schalter, der nicht durch mehrere Bauelemente hybrid aufgebaut werden muß, zu schaffen, insbesondere sollen die statischen Durchlass- und Sperrverluste reduziert werden und Möglichkeiten vorgesehen sein, Schaltverluste gegenüber bekannten Schaltern zu verringern.
Die vorgeschlagene Struktur benötigt keinen die Blockier- oder Sperrspannung aufnehmenden (sperrenden) pn-Übergang. Sie zeichnet sich dagegen dadurch aus, daß Bereiche geschaffen werden, deren Potential und damit ihre Ladungsträger- Konzentrationen durch Steuerflächen (Gates) eingestellt werden können. Symbolisch könnte man von einer "gate-gesteuerten Dotierung" sprechen, die je nach Polarität der Spannung an den Anschlußelektroden (des Hauptstrompfades) und dem gewünschten Betriebszustand mittels der Gatespannung eingestellt wird.
Anspruch 1 umschreibt den Erhalt des und den Einschaltzustand(s), der durch Steuerung der Konzentration der Ladungsträger im aktiven Bereich im erhöhenden Sinne erreicht wird. Die gesteuerten feinen Strukturen werden über Felder von MOS- Strukturen so beeinflußt, daß die Konzentration im aktiven Bereich großflächig erhöht werden kann, wenn eine erste Polarität der Steuerspannung für die MOS-Struktur gewählt ist. Anspruch 2 umschreibt den Abschaltvorgang oder den abgeschalteten Zustand, bei dem die Steuerung der Konzentration die Reduzierung dieser Ladungsträger-Konzentration im aktiven Bereich zur Folge hat. Die feinen Strukturen werden hier von derselben MOS-Struktur so beeinflußt, daß bei umgekehrter Polarität der Steuerspannung die Ladungsträger aus dem aktiven Bereich herausgenommen werden. Anspruch 1 und Anspruch 2 können auch kombiniert werden.
Feldplatten im aktiven Bereich auf beiden Seiten vergleichmäßigen den Feldverlauf im abgeschalteten Zustand (Anspruch 3). Die beiden Seiten müssen nicht zwingend gegenüberliegend sein, auf der einen oder anderen Seite eines Kristalls, sie können auch als "beide Seiten" auf derselben Seite des schwach oder nicht dotierten Halbleiterkristalls angeordnet sein (Anspruch 15). Im letzteren Fall spricht man von einem lateralen Schaltelement, das nur eine einseitige Photolithographie in der Herstellung benötigt.
Die feinen Strukturen der Erfindung können sowohl erhaben sein gegenüber der Oberfläche des Halbleiterkristalls (Anspruch 4), sie können in den aktiven Bereich des Halbleiterkristalls abgesenkt sein (Anspruch 6), wobei sie im Rahmen der Absenkung sowohl vertikal ausgerichtet sein können, wie auch horizontal (Anspruch 8). Die feinen Strukturen verbleiben unabhängig davon, wie sie konkret gelegen sind, an der Oberfläche oder zumindest oberflächennah bezüglich des Halbleiterkristalls (Anspruch 18). Auf dieser Oberfläche sind sie im wesentlichen gleichmäßig verteilt und im wesentlichen gleichmäßig ausgebildet (Anspruch 17).
Die Erfindung kann auch im Rahmen eines Halbleiterbauelementes eingesetzt werden, das einen Ladungsträger liefernden pn-Übergang besitzt (Anspruch 19), der aber nicht für die Aufnahme der Sperrspannung geeignet ist; hier ist das schaltende Sperren (und Einschalten) nur in einer Richtung möglich.
Die Steuerung der auf großer Fläche im aktiven Bereich verteilten feinen Strukturen durch die MOS-Strukturen, deren Länge ein Vielfaches ihrer Breite ist (Anspruch 16), kann einseitig oder beidseitig erfolgen (Anspruch 10, Anspruch 6). Je schmaler die feinen Strukturen sind, desto eher kann eine einseitige MOS-Struktur den Steuerbereich ebenso beeinflussen wie eine zweiseitige MOS-Struktur. Mit der Erfindung wird es möglich, bidirektionale Schalter mit stark reduzierter Dicke der schwach dotierten Zone herzustellen. Bei konventionellen, bidirektional sperrenden Bauelementen, wie etwa Thyristoren, muß ein erster pn-Übergang, der eine Polarität sperrt, ergänzt werden durch einen zweiten, der die Sperrspannung in der anderen Polarität aufnehmen kann. Damit ergeben sich pnp-Strukturen, die bei gleichem Sperrvermögen mindestens die doppelte Baulementdicke erfordern. Erfindungsgemäß kann dieselbe schwach dotierte Zone sowohl die Blockierspannung als auch die Sperrspannung aufnehmen. Aufgrund der geringeren Dicke des Hauptkristallbereichs können erfindungsgemäß auch niedrigere Durchlaßspannungen erreicht werden.
Durch Steuerung der Gatespannungen der MOS-Strukturen an den "feinen Strukturen" gegenüber der jeweils benachbarten Anschlußfläche kann die Höhe der Überschwemmungs-Konzentration während des Betriebs eingestellt werden. Dadurch können die Verluste für den jeweiligen Betrieb minimiert werden.
Die zu den Steuerkapazitäten beitragenden Kapazitäten von Steuerfläche GA zur gegenüberliegenden Anschlußelektrode KB bzw. auf der anderen Seite die Steuerfläche GB zur gegenüberliegenden Anschlußelektrode KA können entsprechend dem Verhältnis von Strukturbreite zum Abstand zwischen zwei feinen Strukturen relativ klein gehalten werden, so daß der Ansteueraufwand gering bleibt.
Durch eine vor dem Abschalten vorgenommene teilweise Entladung des Bauelementes können die Abschaltverluste im Vergleich zu denen von abschaltbaren Thyristoren (z.B. einen GTO) deutlich reduziert werden.
Von besonderer Bedeutung sind die geringen Anforderungen an den Herstellprozeß. Das Bauelement besteht praktisch vollständig aus unverändertem Halbleiter- Ausgangsmaterial. Es sind keine sperrfähigen pn-Übergänge, keine genau einzustellenden Dotierungskonzentrationen und keine Rekombinationszentren notwendig. Allein Kontaktbereiche, von denen Elektronen und Löcher (als erste und komplementäre zweite Ladungsträger) injiziert bzw. abgeleitet werden können, sind vorgesehen. Das können jeweils miteinander über eine Anschlußfläche kurzgeschlossene, hochdotierte, aber in der Erstreckung quer zur Oberfläche kurze Bereiche sein. Es können aber auch geeignete Schottkykontakte sein.
Der bei weitem überwiegende aktive Bereich des Halbleiterkristalls ist mit einer isolierenden Schicht überzogen und durch leitende Feldplatten abgeschirmt, die im sperrenden Zustand das Feld über den Halbleiterkristall vergleichmäßigen. Der reduzierte technologische Herstellungsaufwand ist insbesondere für Halbleitermaterialien, in denen Dotierungen nur äußerst schwierig zu erreichen sind, wie etwa in Siliziumkarbid, von großem Vorteil.
Ausführungsbeispiele ergänzen und erläutern die Erfindung.
Figur 1 ist ein Querschnitt durch den aktiven Bereich 1 eines Beispiels eines bidirektionalen Halbleiterschalters mit einem Halbleiterkristall, einer ersten Anschlußelektrode KA auf einer ersten Seite "A" und einer zweiten Anschlußelektrode KB auf einer gegenüberliegenden, anderen Seite "B". Die
Legende zeigt die Ausgestaltung der einzelnen Schichten, die Dotierung des Halbleiters, die Isolierschichten, die Gateelektrode und die Metallelektroden.
Figur 2 veranschaulicht eine Stegstruktur von Figur 1 in perspektivischer
Darstellung. Die Anschlußelektrode KA ist weggebrochen dargestellt, um die Dotierungsstruktur 3a,4a unterhalb der Elektrode KA und am oberen Ende des Steges 2 deutlich werden zu lassen.
Figur 3 veranschaulicht einen Randabschluß zum aktiven Bereich gemäß Figur 1 , der eine kontinuierlich gekrümmte Feldplatte 50 aufweist, die mit der metallischen Schicht FA bzw. FB auf der jeweiligen Seite des Halbleiters verbunden ist. Die Stege oder Säulen 10 sind am Beginn der ansteigenden
Feldplatte 50 schematisch dargestellt. Die im Endbereich stärker gekrümmt ansteigende Feldplatte 50 liegt auf einer Isolierschicht 51 mit einer entsprechend geformten Oberfläche, die aus SiO2 gebildet sein kann.
Figur 4 veranschaulicht einen Querschnitt durch eine Struktur mit abgesenkten oder eingelassenen Stegen 1 1 , mittels einer Trenchtechnologie, die
Gateelektroden GA,GB in Gräben einläßt, die der Höhe der in Figur 1 dargestellten Stege entspricht.
Figur 5 stellt eine weitere Strukturvariante dar. Diese Struktur entsteht dadurch, daß der Steg von Figur 2 halbiert und auf die isolierte Feldplatte FA "umgelegt" wird, zur Bildung eines "liegenden Steges" 12. Für diese Struktur ist es besonders einfach, die "Stegbreite" b noch wesentlich geringer zu gestalten.
Figur 6,
Figur 6a veranschaulichen einen kaskodeartig aufgebauten bidirektionalen Schalter. Die Gates sind hier nicht monolithisch integriert, sondern es werden MOSFET Schalter SnA und SpA vorgesehen, die den gesamten Strom des bidirektionalen Schalters führen, aber nur eine niedrige Sperrspannung aufzunehmen brauchen. Damit wird eine größere Stegbreite der Struktur 13 zulässig. Der Aufbau in Figur 6 entspricht der Trenchtechnologie der Figur 4. Figur 7 veranschaulicht einen Ausschnitt aus dem aktiven Bereich 1 eines abschaltbaren Thyristors mit einer Struktur in Trenchtechnologie, ähnlich derjenigen von Figur 4. Figur 8, Figur 8a veranschaulichen eine Aufsicht und einen Schnitt l-l eines schaltenden lateralen Bauelementes mit feinen Steuerstrukturen 14 nur auf einer Seite des Halbleiterkristalls.
Ein Ausschnitt aus der periodisch aufgebauten Struktur eines bidirektionalen Halbleiterschalters ist in Figur 1 und 2 schematisch skizziert. Die Abmessungen sind von sehr unterschiedlicher Größe und daher nicht maßstabsgerecht dargestellt. Das Bauelement besteht aus einer beispielsweise rechteckigen Scheibe eines Halbleiterkristalls, typischerweise aus Silizium, insbesondere aus Siliziumkarbid. Es wird der aktive Bereich 1 , der die Schaltfunktion übernimmt, vom Randbereich 50,51 gemäß Figur 3 unterschieden. Figur 1 stellt nur einen Ausschnitt aus dem aktiven Bereich dar. Die Strukturen auf der Oberseite "A" und auf der Unterseite "B" sind periodisch über die ganze Oberfläche des aktiven Bereichs fortgesetzt; sie sind auf Oberseite und Unterseite identisch. Sie können, brauchen aber nicht, zueinander ausgerichtet sein und sind in Figur 1 gegeneinander verschoben dargestellt. Jede einzelne Struktur ist sehr klein gegenüber der Dicke der Halbleiterscheibe, die selbst aus intrinsischem (d.h. undotiertem gewöhnlich als "i" bezeichnetem) oder aus sehr schwach n-dotiertem (gewöhnlich als "n" bezeichnetem) oder aus sehr schwach p-dotiertem (gewöhnlich als "p" bezeichnetem) Halbleiterkristall besteht und eine möglichst geringe Konzentration von Rekombinationszentren aufweisen soll (möglichst hohe Ladungsträgerlebensdauer).
Die verteilten feinen Strukturen können sowohl als Säulen (gleiche Ausdehnung senkrecht zur Zeichenebene wie in der Zeichenebene) als auch als Stege 10 (senkrecht zur Zeichenebene sich über den ganzen aktiven Bereich erstreckende Ausdehnung) gebildet werden, ebenso wie eingebettete horizontale oder vertikale Steuerstrukturen gemäß Figuren 4, 5 möglich sind. Hier sollen im folgenden die stegartigen Strukturen 10 zur Erläuterung aller solcher Strukturen weiter behandelt werden. Nur die äußeren Enden dieser Stege weisen eine hohe Dotierung auf und zwar miteinander durch Anschlußelektroden KA bzw. KB kurzgeschlossene n+- bzw. p+-Gebiete 3,4. Für stegartige Strukturen können diese stark dotierten Gebiete 3a,4a auch senkrecht zur Zeichenebene aufeinanderfolgend ausgebildet sein, wie Figur 2 zeigt.
Bis auf die mit KA und KB kontaktierten Bereiche ist der ganze aktive Bereich 1 mit einer beidseitigen Isolierschicht 20,21 überzogen. Für Silizium beispielsweise mit einer Siliziumoxidschicht hoher Qualität, wie sie für Gateoxide üblich ist. Diese Oxidschicht ist auf den eigentlichen Scheibenoberflächen mit gut leitenden (Metall oder hochdotiertes polykristallines Silizium) Feldelektroden FA bzw. FB bedeckt, die elektrisch mit den jeweiligen Anschlußelektroden der Seite, FA mit KA und FB mit KB verbunden werden.
Auf den senkrecht zur Scheibenoberfläche stehenden Stegwänden ist die Oxidschicht mit Gateelektroden GA bzw. GB bedeckt, die für Silizium typischerweise aus hochdotiertem, gut leitfähigem, polykristallinem Silizium bestehen. Das Bauelement verfügt also über die beiden Hauptanschlüsse KA (verbunden mit FA) und KB (verbunden mit FB) und über die zwei Steuerelektroden GA und GB.
Zur Beschreibung der Funktion ist in Figur 2 ein Ausschnitt aus einem Steg 10 der Figur 1 vergrößert dargestellt. Dabei sind die in Längsrichtung des Steges abwechselnd n+- und p+-dotierten Bereiche 3a,4a,3a (usw.) gezeigt. Aufgrund der Symmetrie der Anordnung braucht nur eine Spannungsrichtung zwischen den Hauptanschlüssen KA, KB betrachtet zu werden.
Zur Vereinfachung wird eine Spannungsquelle der Spannung UAB (z. B. UAB = 1000 V) betrachtet. KA ist verbunden mit dem positiven Pol, KB ist verbunden mit dem negativen Pol. Sperren:
An GA wird gegenüber KA auf der einen Seite "A" des Halbleiterkristalls eine positive Gatespannung UGKA oberhalb der Schwellspannung der MOS-Struktur (GA - Oxidschicht - Steghalbleiter) von etwa +10 V angelegt. In unmittelbarer Nähe der Stegoberfläche und der Stegansatzstelle gegenüber GA bildet sich eine
Elektronenanreicherungsschicht 2a. Dadurch wird zwar das positive Potential von GA vom Steginneren 2 weitgehend abgeschirmt, wenn die Stegbreite b jedoch klein genug gewählt ist, liegt auch in der Mitte des Steges immer noch ein positives Potential von etwa 0,3 V gegenüber KA vor. Das hat zur Folge, daß sich auch dort eine Elektronenkonzentration einstellt, die wesentlich größer als die Löcherkonzentration ist. Der Steg 10 mit seinem Inneren 2 wirkt bei dieser Gatespannung also so, als sei er n- dotiert.
Auf der anderen Seite "B" des Halbleiterkristalls wird zum Sperren der Spannung UAB in der vorgegebenen Polarität an GB eine gegenüber KB negative Gatespannung UGKB von etwa -10 V angelegt. Dann bildet sich dort an den dortigen Stegoberflächen eine Löcheranreicherungsschicht und die Stege wirken im Innern p-dotiert. Die Spannung UAB ist nun so gerichtet, daß bei diesen durch die Gatespannungen hervorgerufenen Ladungsträgerverteilungen praktisch kein Strom fließt. Nur die jeweiligen "Minoritätsladungsträger", d.h. Löcher aus den Stegansätzen "z" der einen Seite "A" bzw. Elektronen aus den Stegansätzen der anderen Seite "B" werden vom elektrischen Feld, das sich über den ganzen intrinsischen Bereich 1 erstreckt, abgesaugt und tragen zum Sperrstrom bei.
Die Stegansätze entsprechen den Übergangsbereichen z von den feinen Strukturen zu dem Hauptkristallbereich.
In einer Beispielsrechnung ergeben sich bei Stegbreiten von 0,3 μm und UGKA von 10V im Steginneren ein Potential von etwa +0,3 V und dementsprechend eine Elektronenkonzentration von einigen 10ϊ6cnτ3. Bei einer Temperatur von 400K, entsprechend der typischen höchstzulässigen Betriebstemperatur vergleichbarer Bauelemente, folgt daraus eine Löcherkonzentration von einigen 109 cm"3 und eine Sperrstromdichte von weniger als 1 mA cm 2. Im Sperrzustand kann man sich das Bauelement auch als Plattenkondensator mit den "Platten" FA und FB vorstellen. Beim Spannungsanstieg werden aus dem intrinsischen Bereich 1 die Elektronen über die als Stege ausgebildeten "feinen Strukturen" der einen Seite zum +Pol und die Löcher über die entsprechenden "feinen Strukturen" auf der anderen Seite zum -Pol abgeleitet. Durch Generation im entleerten, intrinsischen Bereich 1 neu gebildete Ladungsträger fließen ebenso ab und tragen damit auch zum Sperrstrom bei. Die elektrischen Feldlinien 40 verlaufen praktisch senkrecht durch die Halbleiterscheibe von FA nach FB . Im Bereich der Stegansätze z beginnen die Feldlinien allerdings auf den noch positiveren Gateelektroden GA und verlaufen von dort auf gekrümmter Bahn durch das Oxid und zur anderen Seite des Bauelementes, siehe Figur 2. Bei ausreichender Länge I des Steges 10 gibt es im Zentrum 2 des Steges keine vertikal verlaufenden Feldlinien 40.
Durchlaßzustand:
Werden bei gleicher Polarität von UAB jetzt die Gatespannungen umgepolt, d.h. UGKA auf -10 V gegenüber KA und UGKB auf +10 V gegenüber KB, so bilden sich auf der ersten Seite "A" jetzt Löcheranreicherungsschichten 2a und auf der anderen Seite "B" analoge Elektronenanreicherungsschichten. Diese führen bei der Polarität von UAB aber sofort zu einem kräftigen Stromfluß und damit bei externer Last zu einem Zusammenbruch der Spannung über dem Bauelement. Die von Seite B auf Seite A driftenden Elektronen können nicht von den isolierten Elektroden FA abgeleitet werden, sondern müssen seitlich bis zu einem Steg diffundieren. Die Stegbereiche werden teilweise von Elektron-Loch Plasma überschwemmt. Die Elektronen werden über die n+-Gebiete zum Anschluß KA abgeleitet. Durch den Abstand zwischen zwei Stegen läßt sich die Höhe der möglichen Überschwemmungskonzentration und damit der Durchlaßspannungsabfall beeinflussen.
Zum Abschalten kann das Bauelement zunächst teilweise entladen werden. Werden beispielsweise beide Gatespannungen auf UGKA= UGKB = 0 V gesetzt, so verschwinden die Anreicherungsschichten. Das bedeutet auf Seite A, die Löcheranreicherungsschicht existiert nicht mehr, so daß im Steg die Leitfähigkeit für die Löcher und damit der Löcherstrom deutlich reduziert wird. Im Steg werden sich die Konzentrationen von Elektronen und Löchern angleichen und damit der Elektronenstrom deutlich zunehmen. Da auf der Seite B gleichzeitig der Zustrom der Elektronen durch Abbau der Elektronenanreicherungsschichten verringert und der Abfluß von Löchern verstärkt wird, wird das Bauelement bei konstantem Strom entladen. Nach einer Entladephase können dann Gatespannungen entsprechend der Polung im Sperrzustand eingestellt werden, also UGKA=+10 V, UGKB=-10 V, und damit das Bauelement abgeschaltet werden. Es wird dann vollständig entladen und nimmt wieder Spannung auf.
Um den Abschaltvorgang zu optimieren, können die Gatespannungen zeitabhängig variiert werden, abhängig von dem Entladezustand des Halbleiters.
Für Silizium wird die Scheibendicke des Halbleitermaterials entsprechend dem vorgesehenen Sperrvermögen gewählt werden. Als Anhalt kann gelten, daß etwa pro 1 μm Siliziumdicke 10 V Sperrspannung aufgenommen werden können, also beispielsweise von einer 200 μm dicken Scheibe 2000V. Zur Abschirmung der vertikalen elektrischen Felder am Stegansatz z wird die Stegbreite b möglichst gering gewählt werden. Als typische Breite mag man sich etwa Breiten von 0,2 μm bis 2,0 μm vorstellen. Zur Vermeidung vertikaler Felder im Steg sollte die Steglänge I ein Vielfaches der Stegbreite betragen etwa das 3 bis 10fache. Die Tiefe kann frei gestaltet werden, abhängig von z.B. dem zu führenden Laststrom. Der Abstand zwischen zwei Stegen kann etwa zu dem 10 bis 20fachen der Stegbreite gewählt werden, und die Größe der n+- und p+-Bereiche an den Stegkontakten KA, KB sollte nicht mehr als die Stegbreite betragen. Diese Angaben sind beispielhaft und sollen nur eine konkretere Vorstellung vermitteln.
Wenn das Bauelement für eine bidirektionale Betriebsweise verwendet werden soll, empfiehlt es sich, im Randbereich die Reduktion der elektrischen Feldstärke nicht einfach durch unsymmetrisch dotierte Gebiete, zum Beispiel in Form der üblichen Systeme von Feldringen oder durch Variation des lateralen Dotierungsverlaufs, vorgenommen werden. Dagegen bieten sich Feldplatten 50 als Randabschluß an, die sich kontinuierlich vom Halbleiter wegkrümmen, wie schematisch in Figur 3 dargestellt, ebenso WO 99/27582 (Fraunhofer). Das dem Bauelement zugrunde liegende Funktionsprinzip läßt sich mit verschiedenen Strukturen realisieren, die sich vor allem durch den Aufwand für die Herstellprozesse unterscheiden. Beispielsweise mögen die in Figur 1 und Figur 2 dargestellten dünnen Säulen oder langen Stege als nicht ausreichend robust erscheinen und die Kontaktierung mit den Anschlußelektroden KA.KB als sehr schwierig. Die ganze Stegstruktur kann auch in das Halbleiterkristall "abgesenkt" werden, wie in Figur 4, 7 oder 8 dargestellt.
In den Halbleiterkörper werden dafür Gräben, im üblichen Englisch "trenchs", geätzt, so daß die gewünschten "Stege" 2',2" stehen bleiben. Die Wände der Gräben werden mit einer Oxidschicht 20a isoliert, und anschließend werden die Gräben mit den gut leitenden Gateelektroden GA aufgefüllt. Die Gateelektrode bildet so unterhalb der Oberfläche ein zusammenhängendes Gitter oder Netz, das an einer oder mehreren Stellen zur externen Kontaktierung mit Anschlußflächen versehen wird. Diese "Trenchtechnologie" wurde für die Herstellung von Datenspeichern entwickelt und ist Stand der Technik. Die Kontaktierung der Anschlußelektroden KA.KB wird jetzt besonders einfach, weil bei auch oben mit einer Oxidschicht 20 isolierter Gateelektrode GA lediglich die Metallisierung für die Feldplatten FA,FB und Anschlußflächen KA,KB ganzflächig aufgebracht werden muß.
Auch zu dieser Struktur lassen sich weitere Modifikationen gestalten. Die Wirkung des Gates wird ja nur zum Steginnem 2,2',2" hin benötigt, während gegenüber dem Halbleitervolumen auf der anderen Seite oder der Unterseite nur unerwünschte Kapazität entsteht. Es könnte bei breiteren Trenchs also auf dieser von dem Steginnern abgewandten Seite die Isolierschicht wesentlich dicker ausgelegt werden. Bei noch breiteren Trenchs könnte schließlich auch die Feldplatte FA über die andere Wand bis auf den Trenchgrund geführt werden.
Eine diese Überlegung berücksichtigende Strukturvariante ist in Figur 5 dargestellt. Diese Struktur entsteht dadurch, daß der Steg 2 von Figur 2 halbiert und auf die isolierte Feldelektrode "umgelegt" wird. Für diese horizontal orientierte feine Struktur ist es besonders einfach, die "Stegbreite" b noch wesentlich geringer zu gestalten und das Verhältnis l/b auch ohne Überschreiten mechanischer Grenzfestigkeiten stark zu vergrößern.
Die halbierte und horizontal gelegte Strukturvariante aus Figur 2 stellt sich in der Figur 5 in einem abgesenkten Zustand dar. Der Steg 2 der Figur 2 entspricht hier dem schmalen Steuerbereich 2*, der aus nicht dotiertem oder schwach dotiertem Halbleiterkristall besteht, wie der aktive Bereich 1 , in den der horizontal gelegte Stegbereich 2* über den Übergangsbereich z einleitet. Der Bereich z entspricht demjenigen Fußbereich oder Stegansatzbereich z der Figur 2. Die in das Halbleiterkristall 1 im aktiven Bereich abgesenkte Feldplatte FA hat eine winkelförmige Gestalt und schließt an die auf der Oberfläche liegende Feldplatte links in der Figur 5 leitend an. Der lange Schenkel der winkelförmigen Erstreckung ist in seiner Länge I um ein vielfaches länger, als die verbleibende Dicke des Steuerbereiche 2*, die mit b bezeichnet ist. Die abgesenkte, winkelförmig in ihrem linken Randbereich ausgebildete Feldplatte FA ist über eine horizontal liegende Isolierschicht 20b beidseitig gegenüber dem Halbleiterkristall isoliert. Auf der gegenüberliegenden Seite, also der Oberfläche der feinen Struktur 12, die in Figur 5 dargestellt ist, ist eine MOS-Struktur ausgebildet, bestehend aus dem Gateanschluß GA, der horizontalen Isolierschicht 20 auf der Oberfläche des Kristalls 1 und dem steuernden Stegbereich 2*. Mit der MOS- Anordnung wird das Fluten und Abziehen von Ladungsträgern im Übergangsbereich z, abhängig von der Steuerspannung gegenüber der Anschlußelektrode KA gesteuert. Die Steuerung der Ladungsträger (Elektronen oder Löcher) ist entsprechend den vorgenannten Ausführungsbeispielen und soll hier nicht gesondert erläutert werden. In dem Winkelbereich, nahe der Anschlußfläche KA ist die hochdotierte Zone 3a,4a vorgesehen, die sich in Längsrichtung I der feinen Struktur 12 nur wenig erstreckt.
Trotz wesentlich schmäler gestaltbarem Steuerbereich 2* ist die mechanische Festigkeit der nach Figur 5 aufgebauten feinen Struktur 12 erheblich.
Das Konzept, ohne pn-Übergänge zu sperren, kann auch genutzt werden, um hochsperrende Schalter herzustellen, die über externe niedrigsperrende Schalter gesteuert werden, sogenannte "Kaskodenanordnungen". Das Schema einer solchen Struktur in Trenchtechnologie ist für die Seite "A" in Figur 6 dargestellt. Die Trenches sind mit einem Isolator 60, wie Glas, gefüllt. Die Struktur auf der anderen Seite "B" ist wieder symmetrisch zu denken. Es sind jetzt jeweils zwei Stege 2* dicht beieinander, von denen einer n+-dotiert und über eine Anschlußfläche KnA und einen externen Schalter SnA mit der Feldplatte FA verbunden ist und der zweite p+-dotiert und über eine Anschlußfläche KpA und einen zweiten externen Schalter SpA mit der
Feldplatte FA der Seite "A" verbunden ist. Liegt wieder an der Feldplatte FA gegenüber der anderen Seite "B" positives Potential an, so sind zum Sperren jetzt die gegenüberliegenden Schalter SnA und SpB zu schließen und die gegenüberliegenden Schalter SpA und SnB zu öffnen, wie in der Figur 6a gezeigt. Das Potential eines offenen Anschlusses (KpA und KnB) wird jetzt gegenüber der zugehörigen Feldplatte etwas in Richtung auf das der gegenüberliegenden Seite verschoben. Es kann nie in anderer Richtung verschoben werden wie bei den MOS-Gates. Daher sind hier zwei separate Anschlüsse für den n+- und den p+-Kontakt vorgeschlagen.
Innerhalb des Hauptkristalls findet derselbe Ladungsträgertransport statt, wie gem. Figur 2. Die Veranlassung geschieht hier nicht durch integrierte M OS-Strukturen, sondern durch die externen MOS-Elemente. Sie bestimmen den Ladungsträger-Typ, der in dem jeweiligen Übergangsbereich z in seiner Konzentration gesteuert wird.
Die externen Schalter können niedrigsperrende MOSFE s sein, die allerdings den gesamten Strom des bidirektionalen Schalters führen können müssen. Im Durchiaßbetrieb sind entsprechend die Schalter SpA und SnB zu schließen und die Schalter SnA und SpB zu öffnen. Durch gleichzeitiges Schließen aller Schalter kann ein teilweises Entladen erreicht werden.
Das Konzept ohne pn-Übergang gesteuert zu sperren ist auch für andere Bauelemente vorteilhaft einsetzbar. Soll beispielsweise ein Bauelement nur in einer Richtung gesteuert schalten, so reicht es aus, die Struktur gemäß der Erfindung auch nur auf einer Seite anzubringen und die andere Seite mit der entsprechenden - für den Durchlaßbetrieb Ladungsträger liefernden - Dotierung zu versehen. Die Struktur eines derartigen IGBT-ähnlichen Bauelements ist in Figur 7 dargestellt. Das Bauelement ist MOS-steuerbar und weist einen besonders günstigen sicheren Arbeitsbereich auf, weil die Stromfilamentierung vermieden wird. Dargestellt ist die Struktur gemäß Figur 4, jede andere Ausführungsform der feinen Struktur könnte aber ebenso angewendet werden.
Die Figuren 8 und 8a zeigen eine Aufsicht einer Ausführung, bei der bidirektionale Schalter mit den feinen Strukturen 14 als ein laterales Bauelement ausgebildet ist. Ein Schnitt entlang der Ebene l-l ist in Figur 8a dargestellt, beide Figuren sollen gleichzeitig beschrieben werden. Lateral bedeutet, daß alle Anschlüsse auf derselben Seite liegen. Die bislang als gegenüberliegende Seiten A und B beschriebenen beiden Oberflächen des Kristallbereiches liegen hier nebeneinander und sind in beiden Figuren mittig geschnitten, so daß nur der linke und der rechte Bereich erkennbar ist. Der Herstellaufwand erleichtert sich durch einen solchen lateralen Aufbau, die Photolithographie wird nur auf einer Oberfläche benötigt, und auf der anderen Seite dient ein Dielektrikum 70 zur Isolation des nicht oder nur schwach dotierten Halbleiterkristalls i, dessen aktiver Bereich 1 der gesamte Bereich oberhalb der Isolierschicht 70 ist. Eine solche Struktur wird SOI - Silicon on Insulator - genannt.
In einer beispielhaften Ausführung kann diese Struktur von der A-Seite zur B-Seite ein Ausmaß von etwa 100μm annehmen, abhängig von der aufzunehmenden Sperrspannung oder Blockierspannung.
In der Figur 8 sind die Anschlußflächen KA und KB teilweise weggebrochen dargestellt, um die Dotierungsbereiche 3a,4a aufzuzeigen, die bereits in Figuren 1 und 2 erläutert wurden. Auch die Trenchstrukturen GA,20a sind bereits anhand der Figur 4 erläutert worden. Die Form der in Trenchstruktur gestalteten MOS-Strukturen ist gegenüber der Figur 4 anders; es sind hier langovale Strukturen gewählt worden, die aufgereiht mit ihren Längsseiten zueinander weisend eine Reihe bilden, die Stege 2' zwischen sich jeweils bilden, in denen schwach dotierter oder nicht dotierter Halbleiterkristall vorliegt, an welchen Stellen die Stegstrukturen ausgebildet sind, die anhand der vorigen Figuren jeweils mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet worden sind. An der jeweiligen streifenförmigen Ausbildung, die schmal gegenüber ihrer Höhe ist, wie die Figur 8 zeigt, sind beidseitig MOS-Strukturen vorgesehen, jeweils ein Trenchgate GA mit einer es gegenüber den Umgebungsbereich isolierenden Schicht 20a.
Die Steuerung über die MOS-Strukturen erfolgt analog den vorhergehenden Figuren. Die hochdotierten Bereiche 3a,4a erlauben es, gesteuert über die abgesenkten Stegstrukturen, die zwischen den aufgereihten Trenchgates hindurch verlaufen, den Kristall entweder von Ladungsträgern zu räumen, oder Ladungsträger in den Kristall zu injizieren, abhängig von dem per Steuerung gewünschten Betriebszustand des lateralen Schalters.
Es versteht sich, daß die der Figur 8 nicht eingezeichnete leitfähige Verbindung zwischen den einzelnen Trenchgates GA bzw. auf der anderen Lateralseite GB bei einem funktionsfähigen Schalter vorhanden sind. Sie sind hier der Übersichtlichkeit wegen fortgelassen, ebenso wie die teilweise weggebrochen dargestellte Kontaktmetallisierung oberhalb der sich abwechselnden n+- und p+-Gebiete auf der Außenseite der jeweiligen Reihe von Trenchgates. Auf der Innenseite der jeweiligen Reihe von Trenchgates liegt das nicht oder schwach dotierte Halbleiterkristall zur Aufnahme der Sperrspannung oder Blockierspannung.

Claims

Ansprüche:
1. Halbleiterschalter aus einem undotierten oder nur sehr schwach dotierten Halbleiterkristall zum Schalten von Strömen in zumindest einer, bevorzugt in beiden Richtungen bei höheren bis hohen Spannungen deutlich oberhalb von Betriebsspannungen von Gatterschaltungen, mit einem aktiven Bereich (1) und einem Randbereich (50,51), wobei zumindest eine, insbesondere beide gegenüberliegenden Oberflächen des aktiven Bereichs (1) des Halbleiterschalters mit großflächig verteilten, feinen Strukturen (10,11 ,12,13,14) versehen sind, die im wesentlichen gleich ausgebildet sind, wobei sie jeweils eine leitfähige Anschlußfläche (KA,KB) aufweisen, durch die Ladungsträger über die großflächig verteilten feinen Strukturen gesteuert (GA.GB) in den aktiven Bereich (1 ) des Halbleiterkristalls hinein bewegbar sind, zur Steuerung einer Konzentration der Ladungsträger im aktiven Bereich (1) und damit des Einschaltzustandes des Halbleiterschalters.
2. Halbleiterschalter aus einem undotierten oder nur sehr schwach dotierten Halbleiterkristall zum Schalten von Strömen in zumindest einer, bevorzugt in beiden Richtungen bei höheren bis hohen Spannungen deutlich oberhalb von Betriebsspannungen von Gatterschaltungen, mit einem aktiven Bereich (1) und einem Randbereich (50,51 ), wobei zumindest eine, insbesondere beide gegenüberliegenden Oberflächen des aktiven Bereichs (1) mit großflächig verteilten, feinen Strukturen (10,11 ,12,13,14) versehen sind, die im wesentlichen gleich ausgebildet sind, wobei sie jeweils eine leitfähige Anschlußfläche (KA,KB) aufweisen, durch die Ladungsträger über die großflächig verteilten feinen Strukturen gesteuert (GA,GB) aus dem aktiven Bereich (1) des Halbleiterkristalls herausbewegbar sind, zur Steuerung einer
Konzentration der Ladungsträger im aktiven Bereich (1) und damit des Abschaltzustandes des Halbleiterschalters.
3. Halbleiterschalter nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die übrige Oberfläche des aktiven Bereichs (1), insbesondere innerhalb des nicht von den feinen Strukturen (10,11 ,12,13,14) eingenommenen Teilbereichs, isoliert (20,21) auf dem Halbleiterkristall aufgebrachte innere Feldplatten (FA; FB) trägt, die mit den Anschlußflächen (KA,KB) an den feinen Strukturen - insbesondere auf gegenüberliegenden Oberflächen des aktiven Bereichs gesondert - leitfähig verbunden sind, zur Ausbildung von zwei Hauptanschlußflächen für die zu sperrende Spannung oder den zu schaltenden Strom.
4. Halbleiterschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Strukturen zum injizierenden oder extrahierenden Steuern der
Ladungsträger aus im wesentlichen im gleichmäßigem Abstand voneinander angebrachten erhabenen Säulen oder länglichen Stegen (10) bestehen und mit einer seitlich angebrachten MOS-Struktur (GA,20,2; GA,20,2*; GB,20,2) versehen sind, zur Steuerung der Ladungsträgerkonzentration im Übergangsbereich (z) von einer jeweiligen feinen Struktur zu dem undotierten oder nur schwach dotierten
Halbleiterkristall im aktiven Bereich (1) des Schalters.
5. Halbleiterschalter nach Anspruch 1 ,2 oder 4, bei dem die Steuerung der Ladungsträgerkonzentration im Übergangsbereich (z) von den feinen Strukturen zu dem übrigen aktiven Bereich veranlaßt ist (a) von einer Steuerung der Konzentration von ersten Ladungsträgern in den feinen Strukturen der einen Anschlußseite (A) und (b) von der gleichzeitigen Steuerung von komplementären zweiten
Ladungsträgern in den feinen Strukturen der anderen Anschlußseite (B).
6. Halbleiterschalter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Strukturen aus länglichen Stegen oder Säulen (11 ) bestehen, die in den Halbleiterkristall abgesenkt Gateelektroden auf jeder ihrer Seiten aufweisen (GA,20a), zur Ausbildung einer abgesenkten MOS-Struktur.
7. Halbleiterschalter nach Anspruch 6, wobei innere Feldplatten (FA;FB) und die leitenden Anschlußflächen (KA; KB) eine im wesentlichen glatte Fläche bilden, oberhalb der abgesenkten MOS-Strukturen.
8. Halbleiterschalter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Strukturen (12) sich parallel zur Oberfläche des Halbleiterkristalls erstrecken, wobei eine beidseitig isolierte Feldplatte (20b, FA) von der Oberfläche ausgehend in den Halbleiterkristall abgesenkt ist.
9. Halbleiterschalter nach Anspruch 7, bei dem zwischen der abgesenkten
Feldplatte (FA) und der Oberfläche des Halbleiterkristalls ein schmaler (b) aber langer (I) Steuerbereich (2*) gebildet ist.
10. Halbleiterschalter nach Anspruch 9 oder 8, der nur auf der nach außen weisenden Seite des schmalen Steuerbereichs (2*) eine MOS-Struktur aufweist (2*,20,GA).
1 1. Halbleiterschalter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Strukturen (10) an ihren vom Übergangsbereich (z) zum Kristallbereich (1 ) entfernten Enden zur Kontaktierung insbesondere abwechselnd Bereiche mit n+- und p+-Dotierung aufweisen (3,4;3a,4a), die über die gemeinsame Anschlussfläche (KA; KB) miteinander leitfähig verbunden sind.
12. Halbleiterschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Strukturen (13) keine MOS-Struktur aufweisen und jeweils ein Paar davon eng benachbart angeordnet ist, wobei das je eine Paar einen n+-Bereich mit einer ersten Elektrode (KnA) bzw. einen p+-Bereich mit einer zweiten Elektrode (KpA) besitzt, zur Leitung eines Elektronenstroms bzw. Löcherstroms, und dieses
Strukturenpaar über externe steuerbare Zusatzschalter (SnA;SpA) mit der Anschlußelektrode (FA) auf derselben Oberfläche verbunden ist (Fig. 6).
13. Halbleiterschalter nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Oberfläche außerhalb des aktiven Bereichs (1 ) isoliert (51 ) auf dem Halbleiterkristall aufgebrachte äußere Feldplatten (50) trägt, die mit den Anschlußflächen (KA.KB) der feinen Strukturen
(10, 1 1 , 12, 13, 14) oder den inneren Feldplatten (FA;FB) leitfähig verbunden sind.
14. Halbleiterschalter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Randabschluß im Randbereich die inneren Feldplatten (FA,FB) auf einer zum Rand kontinuierlich dicker werdenden Isolatorschicht (51) fortgesetzt werden (50) und leitend mit einer Abschirmelektrode (52) verbunden sind, die über den Halbleiterkristall hinausragt und von ihm weg gekrümmt (konvex) verläuft (52a).
15. Halbleiterschalter nach Anspruch 1 oder 2, bei dem beide Anschlußflächen (KA.KB) mit ihren feinen Strukturen (14) auf derselben Oberfläche des Halbleiterkristalls angebracht sind und die gegenüberliegende Oberfläche isoliert (70) ist.
16. Halbleiterschalter nach Anspruch 1 ,2 oder 18 bei dem die feinen
Strukturen (10,11) aus schwach oder nicht dotiertem Halbleitermaterial bestehen, deren Länge ein Vielfaches ihrer Breite (b) ist.
17. Halbleiterschalter nach Anspruch 1 ,2 oder 18 bei dem die feinen Strukturen im wesentlichen gleichmäßig verteilt angeordnet sind, insbesondere in einem
Abstand, der in mindestens einer Richtung der Oberfläche ein Vielfaches ihrer Erstreckung in dieser Richtung ist.
18. Halbleiterschalter aus einem undotierten oder nur sehr schwach dotierten Halbleiterkristall zum Schalten von Strömen in zumindest einer, bevorzugt in beiden Richtungen bei höheren bis hohen Spannungen deutlich oberhalb von
Betriebsspannungen von Gatterschaltungen, mit einem aktiven Bereich (1) und einem Randbereich (50,51), wobei der Halbleiterschalter im aktiven Bereich (1) oberflächennah auf zumindest einer - insbesondere zwei gegenüberliegenden - Oberflächen des aktiven Bereichs (1 ) eine Vielzahl großflächig verteilte feine Strukturen (10,1 1 ,12,13,14) aufweist, die im wesentlichen gleich ausgebildet sind, wobei sie jeweils eine leitfähige Anschlußfläche (KA,KB) zur Aufnahme oder Abgabe von Ladungsträgern aufweisen, die über die großflächig verteilten feinen Strukturen über zugehörige leitende Steuerflächen (GA,GB) zum oder vom aktiven Bereich (1) des Halbleiterkristalls steuerbar sind.
9. Halbleiterelement aus einem Halbleiterkristall zum Schalten von Strömen in zumindest einer Stromrichtung bei Spannungen größer 50V
(a) mit einem p+-Emitter (80) und einer daran angrenzenden n-Stopschicht (81) auf der Anodenseite (A), wobei er im übrigen Volumen zur Kathodenseite (B) undotiert oder nur sehr schwach dotiert ist; wobei
(b) der Halbleiterkristall einen aktiven Bereich (1) aufweist, der auf der Kathodenseite (B) mit feinen, etwa gleichmäßig verteilten Strukturen (11) versehen ist, und in dem nicht von den feinen Strukturen eingenommenen Bereich mit einer isoliert aufgebrachten Feldplatte (FA) versehen ist, die leitend mit einer Anschlußelektrode (K) auf der Kathodenseite (B) verbunden ist;
(c) die feinen Strukturen leitende Steuerflächen (GA) aufweisen, über die sowohl Elektronen als auch Löcher in den aktiven Bereich (z,1) potentialgesteuert hineinbewegbar und herausbewegbar sind, zur Steuerung der Dotierung des undotierten oder nur schwach dotierten
Volumens, insbesondere nahe der feinen Strukturen, abhängig von dem Potential an den Steuerflächen (GA) gegenüber der Anschlußfläche (K).
EP99900058A 1998-10-21 1999-10-15 Halbleiterschalter mit gleichmässig verteilten feinen steuerstrukturen Withdrawn EP1142022A2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19848596A DE19848596C2 (de) 1998-10-21 1998-10-21 Halbleiterschalter mit gleichmäßig verteilten feinen Steuerstrukturen
DE19848596 1998-10-21
PCT/DE1999/003313 WO2000024060A2 (de) 1998-10-21 1999-10-15 Halbleiterschalter mit gleichmässig verteilten feinen steuerstrukturen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1142022A2 true EP1142022A2 (de) 2001-10-10

Family

ID=7885225

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP99900058A Withdrawn EP1142022A2 (de) 1998-10-21 1999-10-15 Halbleiterschalter mit gleichmässig verteilten feinen steuerstrukturen

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6661036B1 (de)
EP (1) EP1142022A2 (de)
JP (1) JP2002528897A (de)
KR (1) KR20010080285A (de)
CN (1) CN1329757A (de)
DE (2) DE19848596C2 (de)
WO (1) WO2000024060A2 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100734266B1 (ko) * 2005-07-15 2007-07-02 삼성전자주식회사 콘택 저항이 개선된 수직 채널 반도체 소자 및 그 제조방법
KR100724560B1 (ko) * 2005-11-18 2007-06-04 삼성전자주식회사 결정질 반도체층을 갖는 반도체소자, 그의 제조방법 및그의 구동방법
FR2894386B1 (fr) * 2005-12-06 2008-02-29 Commissariat Energie Atomique Transistor de type i-mos comportant deux grilles independantes, et procede d'utilisation d'un tel transistor
US9281359B2 (en) 2012-08-20 2016-03-08 Infineon Technologies Ag Semiconductor device comprising contact trenches

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2553583B1 (fr) 1983-10-14 1986-03-21 Thomson Csf Limiteur de puissance elevee a diodes pin pour ondes millimetriques et procede de realisation des diodes
FR2632776A1 (fr) * 1988-06-10 1989-12-15 Thomson Hybrides Microondes Diode hyperfrequences de type pin et son procede de fabrication
JPH06268173A (ja) * 1993-03-15 1994-09-22 Toshiba Corp 半導体記憶装置
JP3959125B2 (ja) * 1994-09-14 2007-08-15 株式会社東芝 半導体装置
JP3850054B2 (ja) * 1995-07-19 2006-11-29 三菱電機株式会社 半導体装置
KR100223198B1 (ko) * 1996-04-11 1999-10-15 다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시 높은 강복 전압을 갖는 반도체 장치 및 그 제조 방법
US6380569B1 (en) * 1999-08-10 2002-04-30 Rockwell Science Center, Llc High power unipolar FET switch

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO0024060A2 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE19848596C2 (de) 2002-01-24
US6661036B1 (en) 2003-12-09
KR20010080285A (ko) 2001-08-22
DE19982124D2 (de) 2001-11-22
WO2000024060A3 (de) 2000-08-10
JP2002528897A (ja) 2002-09-03
DE19848596A1 (de) 2000-05-04
CN1329757A (zh) 2002-01-02
WO2000024060A2 (de) 2000-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19828669C2 (de) Lateraler IGBT in SOI-Bauweise und Verfahren zur Herstellung
DE19808348C1 (de) Durch Feldeffekt steuerbares Halbleiterbauelement
DE102014110366B4 (de) Mos-leistungstransistor mit integriertem gatewiderstand
DE10250575B4 (de) IGBT mit monolithisch integrierter antiparalleler Diode
WO1997035346A1 (de) Durch feldeffekt steuerbares halbleiterbauelement
DE102011079747A1 (de) Halbleitervorrichtung mit Schaltelement und Freilaufdiode, sowie Steuerverfahren hierfür
DE2829966A1 (de) Statischer induktionstransistor und dessen angewandte vorrichtungen
DE102019129537A1 (de) Sic-leistungs-halbleitervorrichtung mit integriertem schottky-übergang
DE102020116653B4 (de) Siliziumcarbid-halbleiterbauelement
EP0520355B1 (de) Mittels Steuerelektrode abschaltbares Leistungshalbleiter-Bauelement sowie Verfahren zu dessen Herstellung
DE102021108386A1 (de) Isolationsstruktur für igbt-vorrichtungen mit einer integrierten diode
DE19833214C1 (de) J-FET-Halbleiteranordnung
EP1092238A1 (de) Universal-halbleiterscheibe für hochvolt-halbleiterbauelemente
DE19923466A1 (de) Junctionsisolierter Lateral-MOSFET für High-/Low-Side-Schalter
WO2000017931A1 (de) Halbleiterbauelement mit feldformungsgebieten
DE19848596C2 (de) Halbleiterschalter mit gleichmäßig verteilten feinen Steuerstrukturen
DE102005029263B4 (de) Halbleiterbauelement mit verbesserter dynamischer Belastbarkeit
WO2007144416A1 (de) Mos-leistungstransistoren mit randabschluss mit geringem flächenbedarf
DE102018200676A1 (de) Leistungselektronisches Bauelement
DE102005003127B3 (de) Laterales Halbleiterbauelement mit hoher Spannungsfestigkeit und Verfahren zur Herstellung desselben
EP0539718B1 (de) Abschaltbares Leistungshalbleiter-Bauelement
DE4240027A1 (de) MOS-gesteuerte Diode
EP3387677B1 (de) Halbleitertransistor mit superlattice-strukturen
CH659151A5 (de) Festkoerperschalter mit einem halbleiterkoerper und schaltungsanordnung mit wenigstens zwei festkoerperschaltern.
DE102022105886A1 (de) Halbleitervorrichtung mit makrozellen

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20010508

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20060503