WO2003081679A1 - Halbleiteraufbau mit schaltelement und randelement - Google Patents

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WO2003081679A1
WO2003081679A1 PCT/DE2003/000790 DE0300790W WO03081679A1 WO 2003081679 A1 WO2003081679 A1 WO 2003081679A1 DE 0300790 W DE0300790 W DE 0300790W WO 03081679 A1 WO03081679 A1 WO 03081679A1
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semiconductor structure
edge
semiconductor
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PCT/DE2003/000790
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Karl-Otto Dohnke
Rudolf Elpelt
Peter Friedrichs
Heinz Mitlehner
Reinhold SCHÖRNER
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Siced Electronics Development Gmbh & Co. Kg
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
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    • H01L29/0607—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 characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
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    • H01L29/0619—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 characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE] with a supplementary region doped oppositely to or in rectifying contact with the semiconductor containing or contacting region, e.g. guard rings with PN or Schottky junction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
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    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/80—Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier
    • H01L29/808—Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier with a PN junction gate, e.g. PN homojunction gate
    • H01L29/8083—Vertical transistors

Definitions

  • the invention relates to a semiconductor structure intended for controlling and switching a current, which has at least one switching element with a first semiconductor region of a first conductivity type contacted by means of an anode electrode and a cathode electrode, within which a path for the current runs, with an at least partially arranged within the first semiconductor region first depletion zone, which can be influenced for current control by means of a control voltage present at a control electrode, and with an at least partially buried island region within the first semiconductor region of a second line type opposite to the first line type.
  • a semiconductor structure is known from WO 00/16403 AI.
  • the consumer To supply an electrical consumer with a nominal electrical current, the consumer is usually connected to an electrical supply network via a switching device. During the switch-on process and also in the event of a short circuit, an overcurrent can occur that is significantly above the nominal current. To protect the electrical consumer, the switching device connected between the consumer and the electrical network must be able to limit this overcurrent and also switch it off. Furthermore, there are applications in converter technology, for example, in which the consumer is also to be safely disconnected from the supply network in the event of a reverse voltage. Current-limiting switches in the form of a semiconductor structure are known for the functions described.
  • WO 00/16403 AI and WO 02/09195 AI each describe a semiconductor structure in which a current flowing between an anode and cathode electrodes on a current path through the semiconductor structure is controlled.
  • the current can be switched on and off or limited to a maximum value.
  • the active part of the semiconductor structure consists of a first semiconductor region of a predetermined conductivity type, in particular of the n-conductivity type.
  • the type of conduction is determined by the type of charge carriers with which the semiconductor region is doped.
  • At least one lateral channel region arranged in the current path is provided for current control and influencing within the first semiconductor region.
  • lateral or horizontal is understood to mean a direction parallel to a main surface of the first semiconductor region.
  • a direction perpendicular to the main surface is referred to vertically.
  • the lateral channel area is delimited in the vertical direction by at least one pn junction, in particular by the depletion zone (zone with depletion of charge carriers and thus high electrical resistance; space charge zone) of this pn junction.
  • the vertical extent of this depletion zone can be adjusted, among other things, by a control voltage.
  • the pn junction is formed between the first semiconductor region and a second p-conducting region.
  • a second pn junction delimiting the lateral channel region in the vertical direction is formed between the first semiconductor region and a buried island region.
  • the known semiconductor structure basically has a high reverse voltage resistance. This applies in particular if silicon carbide (SiC) is used as the semiconductor material. At the edge of the semiconductor structure, however, there can be an increase in the reverse electrical strength which reduces the dielectric strength.
  • SiC silicon carbide
  • JTE Junction Termination Extension
  • Such a JTE edge seal is based on a controlled added charges of the second charge type into the surface of the first semiconductor region provided as a drift region. In particular, a lower doping is provided than in the other areas of the second conductivity type.
  • the JTE edge termination widens the electrical field on the surface and reduces the field curvature, so that the reverse voltage strength of the semiconductor structure is increased.
  • the design of a JTE edge termination for a pn diode and a MOSFET is described in detail in EP 0 772 889 B1. For other component forms of the semiconductor structure, however, no specific information is given about the implementation of the JTE edge seal.
  • the cascode is known for example from US 6 r 157, 049 circuit.
  • the electronic switching device disclosed there is based on a special interconnection of a low-voltage and high-voltage switching element.
  • the switching device is used to switch a high electrical current and is also able to safely block a high operating voltage.
  • the high-voltage switching element consists of a semiconductor material with a breakdown field strength of more than 10 ⁇ V / cm, for example also of SiC. In the event of blocking, it then absorbs the essential part of the voltage to be blocked on the cascode circuit.
  • the invention is based on the object of specifying a semiconductor structure of the type described at the outset which has a high reverse voltage strength.
  • a semiconductor structure is specified according to the features of independent claim 1.
  • the semiconductor structure according to the invention for controlling a current is a semiconductor structure of the type described at the outset, which is characterized by an edge element with an edge region of the second line type which is at least partially buried within the first semiconductor region and which is arranged at the same height as the buried island region and a border termination area of the second conduction type bordering the border area.
  • the invention is based on the knowledge that it is advantageous if the edge region lies in one plane with the buried island region of the switching element. With such an arrangement at the same height, undesirable field elevations at the corner facing the edge element of the buried island area that is part of the switching element adjacent to the edge element can be avoided in the event of a blockage.
  • the island area serves in the switching element in particular to shield the cathode electrode.
  • the arrangement of the island area and the edge area at the same height leads to a reduced potential line curvature, so that the semiconductor structure, with otherwise the same doping and thickness, has a reverse voltage resistance increased by approximately 30%.
  • edge termination area of the second line type is adjacent to the edge area also has a favorable effect in this regard.
  • the edge termination area is located on the side of the edge area facing away from the switching element.
  • the edge termination area is preferably less doped than the edge area.
  • a JTE edge seal is thus formed.
  • the edge area and the edge termination area lie in particular in one plane with the buried island area of the switching element. An equally conceivable and, at first glance, possibly even simpler Variant in which the edge termination area is arranged at the same level as the first depletion zone which can be influenced by the control electrode, would not suppress the mentioned field increase at the island area of the adjacent switching element at all or only with difficulty.
  • the edge termination area adjacent to the edge area leads to a significant reduction in the critical potential line curvature at the corner of the buried island area, so that a further improved reverse voltage strength of the edge element is established.
  • Another advantage is that the field strength values occurring in the edge element and also in the border area of the adjacent switching element in the event of a lock are considerably reduced.
  • the semiconductor structure then has in the edge element an approximately comparable reverse voltage strength as in the volume of the switching elements, which are present in particular in large numbers.
  • a possible avalanche breakdown then occurs in the blocking case, on the one hand only at a higher blocking voltage and, on the other hand, not in the region of the edge element, as in the case of a conventional edge element which has poorer reverse voltage strength. Rather, the probability of an avalanche breakdown is then approximately equally distributed over the entire area of the semiconductor structure. This relieves the load on the control circuit, which is usually dimensioned for no current flow or only for a very small current flow. The high current generated in the event of an avalanche breakthrough flows largely in the load circuit, which is already designed for a high current value.
  • the electrically conductive connection can be made in particular by a separate connection within the first half connection area arranged in the conductor area or also be produced by the control electrode also making direct contact with the edge area without shear. In the latter case, the metallization of the control electrode extends to a possibly exposed part of the surface of the peripheral area.
  • a switching element with an edge element, in which the edge area is connected to the control electrode can preferably be used in a cascode circuit.
  • a connection of the edge area to the control electrode is more favorable. This is because the use in a cascode circuit means that the control electrode of the semiconductor structure functioning as a high-voltage switching element is electrically connected to one of the two main connections of the cascode circuit and is therefore also at the full blocking potential in the event of a block.
  • the current flow within this channel area can then be influenced in a very simple manner by means of at least one of the two depletion zones. This happens, for example, through a controlled change in the local extent of the depletion zone. This provides the desired control of the current carrying capacity in the channel area and also the current flow between the anode and cathode electrodes.
  • it is also favorable if the first depletion zone and the buried island region of the switching element overlap in a fictional projection perpendicular to a surface of the first semiconductor region into a common plane at their lateral ( lateral) edges. The lateral channel area then runs precisely in the area of this overlap.
  • the first depletion zone which in particular delimits the lateral channel region in the vertical direction, is the depletion zone of a pn junction which is located between the first semiconductor region and a second semiconductor region.
  • the second semiconductor region is arranged on a surface within the first semiconductor region. It has the opposite conductivity type to the conductivity type of the first semiconductor region and is contacted oh sch by means of the control electrode. The extension of the first depletion zone and thus the electrical resistance of the lateral channel region can be controlled by applying a control voltage to this control electrode.
  • the first depletion zone which can be varied in its extent, can also be realized in another form, for example by means of an MIS (Metal Isolator Semiconductor) contact or a Schottky contact.
  • MIS Metal Isolator Semiconductor
  • Schottky contact a Schottky contact
  • the first depletion zone is located above the buried island area, i.e. the first depletion zone runs in a plane, or rather in a layer of the semiconductor structure, which lies above that of the buried island region. In the border area between the edge element and the adjacent switching element, the first depletion zone is in this sense also above the edge area.
  • the first depletion zone as well as the island area and the peripheral area can be arranged laterally offset from one another and in particular also have different lateral dimensions.
  • switching elements are provided. They are arranged side by side, so that a cell design results. In this way, the current carrying capacity of the semiconductor structure can be increased. In addition, a high packing density and thus a good utilization of the are achieved Semiconductor surface. A particularly favorable contact then enables the switching elements to be switched over particularly quickly.
  • the blocking voltage resistance it has a favorable effect if the distances between adjacent switching elements and in particular between the buried island regions of adjacent switching elements are each approximately the same size.
  • a typical distance value is around 5 ⁇ m.
  • Another distance measure is also possible.
  • the approximately maintained spacing ensures that the potential lines run as evenly as possible in the volume of the semiconductor structure. In particular, a field increase due to a more curved potential line course, which could occur at strongly fluctuating distances between the island areas at the corners or lateral edges of the island areas, is avoided.
  • the uniform spacing of the switching elements among one another should also preferably be observed in the edge region.
  • the distance between the buried island area of the switching element adjoining the edge element and the edge area of the edge element is at most the same size as the uniform distance dimension between the switching elements.
  • This edge distance is preferably smaller than the uniform distance dimension between the switching elements. This also prevents unwanted field elevation at this point.
  • the grid dimension of the cell design should therefore be adhered to as precisely as possible, particularly with a view to good blocking capacity - but also in terms of volume.
  • the semiconductor structure preferably contains a control contact element which offers a large-area connection option for an external control lead to the interconnected control electrodes of the switching elements.
  • the control contact element is arranged between two switching elements.
  • the control contact element can also include at least one buried island region of the second conductivity type.
  • the latter is in particular arranged at the same height as the buried island areas of the switching elements.
  • the buried island regions of the control contact element are preferably not electrically connected to those of the switching elements. Rather, they are designed to be floating. This means that there is a similar or even the same field distribution in the area of the control contact element without undesired field peaks as in the rest of the semiconductor structure. This is further favored by the fact that the buried island regions of the control contact element with respect to one another and to those of the adjacent switching elements also have the uniform spacing predetermined by the grid dimension.
  • control contact element for connecting the external control feed line contains a control contact area of the second conduction type, which in particular has a large area and is provided with a metallization. It can be arranged above the buried island regions of the control contact element or can also coincide with these. In the latter case, there is a lowered control electrode connection produced, for example, by means of etching. At its lateral edge, the uniform distance to the buried island areas of the adjacent switching elements is again maintained.
  • a material removal from the first semiconductor region in the region of the edge element is also provided for contacting the buried edge region, so that the edge region is at least partially exposed.
  • the edge region is contacted by means of the control electrode.
  • a lateral edge of the recess adjoining the first semiconductor region is provided with an insulation arranged in particular between the contact metallization of the control electrode and the first semiconductor region. This can cause a leakage current between the Cathode and the control electrode can be avoided.
  • Various embodiments are conceivable as insulation.
  • a connection region of the second conduction type can run on the lateral edge of the recess within the first semiconductor region.
  • an oxide layer or a special choice of the contact metal is also possible, so that a Schottky contact is formed on the first semiconductor region having the first conductivity type.
  • the semiconductor structure consists partly or completely of a semiconductor material which has a band gap of at least 2 eV.
  • Suitable semiconductor materials are, for example, diamond, gallium nitrite (GaN), indium phosphide (InP) or preferably silicon carbide (SiC).
  • the semiconductor materials mentioned, in particular SiC are very advantageous.
  • the semiconductor materials mentioned have a significantly higher breakdown strength than the "universal semiconductor" silicon, so that the semiconductor structure has a very low transmission loss even at a higher reverse voltage.
  • the preferred semiconductor material is silicon carbide, in particular monocrystalline silicon carbide of the 3C or 4H or 6H or 15R poly type.
  • FIG. 1 shows a semiconductor structure with a switching element and an edge element
  • FIG. 2 shows an alternative switching element
  • FIG 3 shows a semiconductor structure with several switching elements, an edge element and a control contact element and Figure 4 shows an alternative control contact element.
  • FIG. 1 shows a semiconductor structure 100 with a switching element 110 for controlling a current I and with an edge element 120.
  • a switching element 110 for controlling a current I and with an edge element 120.
  • JFET vertical junction field-effect transistor
  • FIG. 1 represents a single cell, which can be expanded to form a multi-cell structure by means of multiple mirroring on the left cell edge.
  • the active part in which the current control essentially takes place, is contained in an n-type (electron line) first semiconductor region 2.
  • a preferably implanted p-type (hole line) buried island region 3 is arranged within the first semiconductor region 2.
  • the first semiconductor region 2 has a first surface 20, the buried island region 3 has a second surface 80. Both surfaces 20 and 80 run essentially parallel to one another.
  • the first semiconductor region 2 is composed of a semiconductor substrate 27 and two epitaxially grown ones arranged thereon
  • the first surface 20 belongs to the second epitaxial layer 262 and the second surface 80 to the first epitaxial layer 261.
  • the two epitaxial layers 261 and 262 essentially have the same basic doping. They are less doped (n ⁇ ) than the semiconductor substrate 27 (n + ).
  • n-type cathode contact area 5 embedded within the island area 3 is provided on the second surface 80. It is highly doped (n + ) and also manufactured in particular by means of implantation. The island area 3 extends further in all directions parallel to the first surface 20 than the cathode contact region 5.
  • silicon carbide is used as the semiconductor material in the semiconductor structure. It is particularly suitable for high voltages due to its specific material properties. Preferred dopants are boron and aluminum for p-doping and nitrogen and phosphorus for n-doping.
  • the dopant concentration of the cathode contact region 5 is typically between lxlO 19 cm -3 and lxlO 20 cm -3 and that of the two epitaxial layers 261 and 262 is typically at most 5xl0 l ⁇ cm -3 .
  • the character * x is used here as a multiplication symbol.
  • the doping of the first epitaxial layer 261 depends in particular on the blocking voltage to be received by the semiconductor structure 100 in the event of a block.
  • both epitaxial layers 261 and 262 have a basic doping of approximately between 5 ⁇ 10 15 cm -3 and 7 ⁇ 10 15 cm -3, the blocking voltage then being at least 1200 V.
  • a contact hole 70 for example produced by means of a dry etching process, which extends in the vertical direction up to the second surface 80.
  • the contact hole 70 exposes both part of the buried island region 3 and part of the cathode contact region 5, so that both regions 3 and 5 can be contacted ohmically by means of a cathode electrode 50 made of an electrically conductive material.
  • the cathode contact area 5 and the island area 3 are short-circuited by the cathode electrode 50.
  • Polysilicon or a metal preferably nickel, aluminum, tantalum, titanium or tungsten, can be used as the material for the cathode electrode 50.
  • An anode electrode 60 is provided on a side of the first semiconductor region 2 facing away from the first surface 20.
  • the current I flowing through the semiconductor structure 100 is fed in and out by means of the two electrodes 50 and 60. Because of the essentially vertical current path, that is to say perpendicular to the first surface 20, the semiconductor structure 100 is also referred to as vertical.
  • the first depletion zone 24 and the buried island region 3 are arranged such that the two depletion zones 23 and 24 overlap at their lateral edges in a projection onto the first surface 20.
  • the lateral channel area 22 is located precisely within this overlap area.
  • the main current path between the cathode and anode electrodes 50 and 60 includes, in addition to the lateral channel region 22 and the cathode contact region 5, also a further vertical channel region 21, likewise arranged in the first semiconductor region 2, and a subsequent drift zone which arises from the remaining part of the first epitaxial layer 261 and the substrate 27.
  • the lateral channel region 22 is preferably as short as possible. This results in a very compact overall structure with a small footprint.
  • the vertical expansion is typically between in the voltage and current-free state
  • the depletion zones 23 and 24 are characterized by severe depletion of charge carriers and thus have a substantially higher electrical resistance than the lateral channel region 22 which they delimit in the vertical direction.
  • the spatial extent of the two depletion zones 23 and 24, in particular that in FIG vertical direction, varies depending on the current and voltage conditions.
  • the lateral channel region 22 decisively determines the (control) behavior of the entire semiconductor structure 100.
  • the behavior when an operating voltage is applied in the forward direction depends on that between the two electrodes 50 and 60 through the semiconductor structure 100 flowing electrical current I from.
  • the forward voltage drop between electrodes 50 and 60 increases due to the path resistance.
  • Such a channel restriction can also be achieved by applying a control voltage to a control electrode 40 with which the second semiconductor region 4 is in ohmic contact.
  • the extent of the depletion zone 24 in the vertical direction and thus the current flow in the channel region 22 can be influenced via the external control voltage.
  • the first depletion zone 24, which essentially effects the externally controllable influencing of the channel region 22, can in principle be created in different ways within the first semiconductor region 2.
  • Embodiments known from WO 00/16403 AI include, for example, a Schottky contact or MOS (metal oxide semiconductor) contact arranged on the first surface 20.
  • the switching element 110 itself has a very high intrinsic reverse voltage resistance, especially when implemented in SiC. Due to the finite extent, however, an increase in the electric field can occur at the periphery of the switching element 110, in particular at the first surface 20. Without an additional measure to reduce this critical surface field, the breakdown of the switching element 110 and thus its blocking voltage resistance is determined not by the favorable volume behavior but by the marginal conditions. The reverse voltage strength of the entire semiconductor structure 100 drops as a result.
  • the edge element 120 is arranged adjacent to the switching element 110.
  • the edge termination region 32 In the form of a weakly p-doped (p " ) edge termination region 32, it contains a single-stage JTE edge termination.
  • p " weakly p-doped
  • a multi-stage embodiment described in EP 0 772 889 B1 is also possible.
  • the semiconductor structure 100 is in particular also intended for use as a high-voltage component in a cascode circuit.
  • the Control electrode 40 is connected to one of the two main connections of the cascode circuit and is therefore also at full blocking potential in the event of blocking. It has been shown that it is expedient to connect the edge termination to the control electrode 40.
  • an arrangement of the edge termination region 32 at the level of the second semiconductor region 4, which is not provided in FIG. 1, can still lead to an undesired local field increase in the event of a blockage.
  • the location of this local field tip lies on the lateral edge of the buried island region 3 facing the edge element 120, in particular on the lower right corner.
  • the course of the potential line is additionally curved at this point, thus reducing the blocking voltage strength. It was recognized that the cause of the local field elevation can be seen in the edge termination region 32 positioned on the first surface 20 and that an improvement can be achieved by lowering it.
  • the edge termination region 32 in the example of FIG. 1 is not arranged at the level of the second semiconductor region 4, but at the level of the buried island region 3 on the second surface 80.
  • the connection to the control electrode 40 takes place via a strongly p-conducting (p + ) buried edge region 31, which is designed corresponding to the island region 3 of the switching element 110. At least some of the surfaces of the edge region 31 and the edge termination region 32 are exposed, for example, by means of an etching process.
  • the metallization of the control electrode 40 extends into the recess 71 formed in this way up to the edge region 31.
  • the electrically conductive connection of the edge region 31 to the second semiconductor region 4 can also take place only via a p-type connection region 33.
  • the control electrode 40 then does not extend to the edge region 31.
  • the arrangement of island, edge and edge termination area 3, 31 and 32 at the same height leads to a reduced potential line curvature and to a reduced critical field strength in the edge element 120, so that the semiconductor structure 100 as a whole is approximately 30 with the same doping and thickness % increased reverse voltage resistance.
  • a distance dl between the island area 3 and the edge area 31 is at most equal to a distance d between the island areas 3 of adjacent switching elements 110 (dl ⁇ d). If the semiconductor structure 100 is therefore in a multi-cell structure with a multiplicity of switching elements 110 and with a uniform grid dimension, the distance d between the island regions 3 of adjacent switching elements 110 is, for example, uniformly 5 ⁇ m in each case. A typical value of the distance dl to the edge element 120 is then 3.5 ⁇ m. In this case, i.e. if dl is less than d, the edge element 120 has a higher reverse voltage resistance than the switching element 110.
  • Any avalanche breakdown does not occur in the case of a lock in the edge element 120, but preferably homogeneously distributed in the volume of the switching elements 110 which are present in particular in large numbers
  • a particularly strongly p-type (p ++) connection region 33 is provided on the lateral edge 72 of the recess 71. It establishes a p-type connection between the second semiconductor region 4 and the edge region 31.
  • p ++ p-type connection region
  • There are other ways to avoid leakage current for example an additional one insulating oxide layer arranged between the lateral edge 72 and the control electrode 40 or a special choice of the contact metal used for the control electrode 40, so that an ohmic contact is formed on a p-type region and a Schottky contact is formed on an n-type region.
  • FIG. 2 A possible alternative to the switching element 110 shown in FIG. 1 is shown in FIG. 2 in the form of a switching element 111.
  • the main difference is that the cathode contact area 5 is not arranged within the buried island area 3, but on the first surface 20. However, this does not change the basic mode of operation described in connection with FIG. 1.
  • the cathode electrode 50 which is designed for a large current flow and thus has a larger area, is separated from the cathode electrode 50 which is designed for a small current flow and thus has a smaller area by means of an insulation layer 12, in particular made of oxide.
  • FIG. 3 shows a semiconductor structure 200 in a multi-cell structure with a multiplicity of switching elements 111 connected in parallel, with an edge element 120 and with a control contact element 130.
  • the additionally provided control contact element 130 serves to connect an external control lead to the interconnected control electrodes 40 of the individual switching elements 111. In particular, it is possible in this area to bond such a control lead.
  • the control contact element 130 which is arranged between two switching elements 111, for example in the center of the semiconductor structure 200, contains a strongly p-conducting (p + ) control contact region 42, which is by means of a control electrode connection 41 ohmic contact.
  • the control contact area 42 and the control electrode connection 41 are conductively connected to the respective second semiconductor areas 4 and the respective control electrodes 40 of the individual switching elements 111.
  • control contact element 130 In order to avoid field increases in the area of the control contact element 130 as well, several strongly p-conducting (p + ) buried island areas 34 are provided in the control contact element 130 at the same height as the buried island areas 3 of the switching elements 111.
  • the island regions 34 of the control contact element 130 are not conductively connected to the island regions 3 of the switching elements 111. Rather, they are designed to float. Nevertheless, they also bring about the favorable homogenization of the field line course, ie they reduce the otherwise existing curvatures of the potential lines.
  • the distances d2 between the island regions 34 from one another and the distances d3 from the island regions 3 of the adjacent switching elements 111 are as uniform as possible and in each case are at most as large as the uniform distance d between the island regions 3 from one another.
  • d2 and d3 can also be equal to d. This means that the grid dimension of the multi-cell structure is also maintained in the area of the control contact element 130.
  • FIG. 4 shows a semiconductor structure 300 with an alternative configuration of a control contact element 131, in which the buried island regions 34 and the control contact region 42 coincide to form a single region.
  • the control contact area 42 is then at the level of the island areas 3 of the switching elements 111 and is in turn preferably arranged at the uniform distance d from the island areas 3 of the adjacent switching elements 111.
  • the contacting by means of the control electrode connection 41 takes place in a recess 73 reaching up to the second surface 80.
  • a lowered control electrode contacting with a simultaneous field-homogenizing effect is therefore provided.
  • the line types provided for the semiconductor structures 100, 200 and 300 in the respective semiconductor regions can also assume the opposite line type in alternative embodiments.

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Abstract

Der Halbleiteraufbau zum Steuern und Schalten eines Stroms (I) umfasst ein Schaltelement (110) und ein Randelement (120). Das Schaltelement (110) enthält ein mittels einer An-odenelektrode (60) und einer Kathodenelektrode (50) kontaktiertes erstes Halbleitergebiet (2) eines ersten Leitungstyps, eine innerhalb des ersten Halbleitergebiets (2) angeordnete erste Verarmungszone (24), die zur Stromsteuerung mittels einer an einer Steuerelektrode (40) anstehenden Steuerspannung beeinflussbar ist, und ein innerhalb des ersten Halbleitergebiets (2) vergrabenes Inselgebiet (3) eines zweiten Leitungstyps. Das Randelement (120) enthält ein innerhalb des ersten Halbleitergebiets (2) vergrabenes Randgebiet (31) des zweiten Leitungstyps, das auf gleicher Höhe wie das vergrabene Inselgebiet (3) angeordnet ist, und ein daran angrenzendes Randabschlussgebiet (32) des zweiten Leitungstyps.

Description

Beschreibung
Halbleiteraufbau mit Schaltelement und Randelement
Die Erfindung betrifft einen zum Steuern und Schalten eines Stroms bestimmten Halbleiteraufbau, der mindestens ein Schaltelement mit einem mittels einer Anodenelektrode und einer Kathodenelektrode kontaktierten ersten Halbleitergebiet eines ersten Leitungstyps, innerhalb dessen ein Pfad für den Strom verläuft, mit einer zumindest teilweise innerhalb des ersten Halbleitergebiets angeordneten ersten Verarmungszone, die zur Stromsteuerung mittels einer an einer Steuerelektrode anstehenden Steuerspannung beeinflussbar ist, und mit einem zumindest teilweise innerhalb des ersten Halbleitergebiets vergrabenen Inselgebiet eines zweiten gegenüber dem ersten Leitungstyp entgegengesetzten Leitungstyps umfasst. Ein solcher Halbleiteraufbau ist aus der WO 00/16403 AI bekannt.
Zum Versorgen eines elektrischen Verbrauchers mit einem elektrischen Nennstrom wird der Verbraucher üblicherweise über ein Schaltgerät an ein elektrisches Versorgungsnetz geschaltet. Beim Einschaltvorgang und auch im Falle eines Kurzschlusses kann ein Überstro auftreten, der deutlich über dem Nennstrom liegt. Zum Schutz des elektrischen Verbrauchers muss das zwischen den Verbraucher und das elektrische Netz geschaltete Schaltgerät diesen Überstrom begrenzen und auch abschalten können. Weiterhin gibt es beispielsweise in der Umrichtertechnik Anwendungen, bei denen der Verbraucher im Falle einer in Sperrrichtung anliegenden Spannung auch sicher vom Versorgungsnetz getrennt werden soll. Für die beschriebenen Funktionen sind strombegrenzende Schalter in Form eines Halbleiteraufbaus bekannt.
So wird in der WO 00/16403 AI und auch in der WO 02/09195 AI jeweils ein Halbleiteraufbau beschrieben, bei dem ein zwischen einer Anoden- und Kathodenelektrode auf einem Strompfad durch den Halbleiteraufbau fließender Strom gesteuert wird. Insbesondere kann der Strom ein- und ausgeschaltet oder auf einen maximalen Wert begrenzt werden. Der aktive Teil des Halbleiteraufbaus besteht aus einem ersten Halbleitergebiet eines vorgegebenen Leitungstyps, insbesondere des n-Leitungs- typs . Der Leitungstyp wird bestimmt durch den Typ der Ladungsträger, mit denen das Halbleitergebiet dotiert ist. Zur Stromsteuerung und -beeinflussung ist innerhalb des ersten Halbleitergebiets mindestens ein im Strompfad angeordnetes laterales Kanalgebiet vorgesehen. Unter lateral oder auch ho- rizontal wird hierbei eine Richtung parallel zu einer Hauptoberfläche des ersten Halbleitergebiets verstanden. Vertikal wird dagegen eine senkrecht zur Hauptoberfläche verlaufende Richtung bezeichnet. Das laterale Kanalgebiet wird in vertikaler Richtung durch mindestens einen p-n-Übergang, insbeson- dere durch die Verarmungszone (Zone mit Verarmung an Ladungsträgern und damit hohem elektrischen Widerstand; Raumladungszone) dieses p-n-Übergangs, begrenzt. Die vertikale Ausdehnung dieser Verarmungszone kann unter anderem durch eine Steuerspannung eingestellt werden. Der p-n-Übergang ist zwi- sehen dem ersten Halbleitergebiet und einem zweiten p-lei- tenden Gebiet gebildet. Ein zweiter das laterale Kanalgebiet in vertikaler Richtung begrenzender p-n-Übergang ist zwischen dem ersten Halbleitergebiet und einem vergrabenen Inselgebiet gebildet.
Der bekannte Halbleiteraufbau hat grundsätzlich eine hohe Sperrspannungsfestigkeit. Dies gilt insbesondere, wenn als Halbleitermaterial Siliciumcarbid (SiC) verwendet wird. Am Rand des Halbleiteraufbaus kann es jedoch zu einer die Sperr- spannungsfestigkeit vermindernden Überhöhung des elektrischen Oberflächenfelds kommen.
Zur Reduzierung eines derartigen kritischen Oberflächenfelds wird in der EP 0 772 889 Bl ein sogenannter JTE (= Junction Termination Extension) -Randabschluss zum Einsatz in einem insbesondere in SiC realisierten Halbleiteraufbau beschrieben. Ein solcher JTE-Randabschluss beruht auf einem kontrol- lierten Hinzufügen von Ladungen des zweiten Ladungstyps in die Oberfläche des als Driftgebiet vorgesehenen ersten Halbleitergebiets. Insbesondere ist dabei eine niedrigere Dotierung als in den übrigen Gebieten des zweiten Leitungstyps vorgesehen. Durch den JTE-Randabschluss wird das elektrische Feld an der Oberfläche aufgeweitet und die Feldkrümmung verringert, so dass sich die Sperrspannungsfestigkeit des Halbleiteraufbaus erhöht. Im Detail wird in der EP 0 772 889 Bl die Ausgestaltung eines JTE-Randabschlusses für eine p-n- Diode und einen MOSFET beschrieben. Für andere Bauelementeformen des Halbleiteraufbaus werden allerdings keine konkrete Angaben über die Realisierung des JTE-Randabschlusses gemacht .
Konkrete Angaben fehlen insbesondere auch für die verschiedenen Ausführungsformen eines in einer sogenannten Kaskoden- schaltung eingesetzten Hochvolt-Schaltelements. Die Kaskoden- schaltung ist beispielsweise aus der US 6 r 157 , 049 bekannt. Die dort offenbarte elektronische Schalteinrichtung basiert auf einer speziellen Zusammenschaltung eines Niedervolt- und des Hochvolt-Schaltelements. Die Schalteinrichtung dient zum Schalten eines hohen elektrischen Stroms und ist auch in der Lage, eine hohe Betriebsspannung sicher zu sperren. Das Niedervolt-Schaltelement, ein selbstsperrender (= normally off) MOSFET, besteht insbesondere aus Silicium (Si) und sorgt dafür, dass die Zusammenschaltung mit dem als selbstleitender (= normally on) JFET ausgebildeten Hochvolt-Schaltelement auch insgesamt eine selbstsperrende Einheit ergibt. Das Hochvolt-Schaltelement besteht aus einem Halbleitermaterial mit einer Durchbruchfeldstärke von mehr als 10δ V/cm, beispielsweise also auch aus SiC. Es nimmt dann im Sperrfall den wesentlichen Teil der an der Kaskodenschaltung anstehenden zu sperrenden Spannung auf.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, einen Halbleiteraufbau der eingangs bezeichneten Art anzugeben, der eine hohe Sperrspannungsfestigkeit aufweist. Zur Lösung der Aufgabe wird ein Halbleiteraufbau entsprechend den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Halbleiteraufbau zur Steuerung eines Stroms handelt es sich um einen Halbleiteraufbau der eingangs bezeichneten Art, der gekennzeichnet ist durch ein Randelement mit einem zumindest teilweise innerhalb des ersten Halbleitergebiets vergrabenen Randgebiet des zweiten Lei- tungstyps, das auf gleicher Höhe wie das vergrabene Inselgebiet angeordnet ist, und einem an das Randgebiet angrenzenden Randabschlussgebiet des zweiten Leitungstyps.
Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass es vor- teilhaft ist, wenn das Randgebiet in einer Ebene mit dem vergrabenen Inselgebiet des Schaltelements liegt. Durch eine solche Anordnung auf gleicher Höhe lassen sich im Sperrfall unerwünschte Feldüberhöhungen an der dem Randelement zugewandten Ecke desjenigen vergrabenen Inselgebiets, das Teil des an das Randelement angrenzenden Schaltelements ist, vermeiden. Das Inselgebiet dient im Schaltelement insbesondere der Abschirmung der Kathodenelektrode. Die Anordnung von Insel- und Randgebiet auf gleicher Höhe führt zu einer reduzierten Potentiallinienkrümmung, so dass der Halbleiteraufbau bei ansonsten gleicher Dotierung und Dicke eine um etwa 30% erhöhte Sperrspannungsfestigkeit aufweist.
Diesbezüglich günstig wirkt sich auch die Tatsache aus, dass das Randabschlussgebiet des zweiten Leitungstyps an das Rand- gebiet angrenzt. Insbesondere befindet sich das Randabschlussgebiet auf der vom Schaltelement abgewandten Seite des Randgebiets. Vorzugsweise ist das Randabschlussgebiet niedriger dotiert als das Randgebiet. Es wird somit ein JTE-Rand- abschluss gebildet. Das Randgebiet und das Randabschlussge- biet liegen insbesondere in einer Ebene mit dem vergrabenen Inselgebiet des Schaltelements. Eine ebenso denkbare und auf den ersten Blick gegebenenfalls sogar einfacher erscheinende Variante, bei der das Randabschlussgebiet auf gleicher Höhe mit der durch die Steuerelektrode beeinflussbaren ersten Verarmungszone angeordnet ist, würde die genannte Feldüberhöhung am Inselgebiet des benachbarten Schaltelements gar nicht oder nur schlechter unterdrücken. Das an das Randgebiet angrenzende Randabschlussgebiet führt dagegen zu einer deutlichen Reduzierung der kritischen Potentiallinienkrümmung an der Ecke des vergrabenen Inselgebiets, so dass sich eine weiter verbesserte Sperrspannungsfestigkeit des Randelements einstellt.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die im Randelement und auch im Grenzbereich des angrenzenden Schaltelements im Sperrfall auftretenden Feldstärkewerte erheblich reduziert werden. Der Halbleiteraufbau hat dann also im Randelement ei- ne in etwa vergleichbar hohe Sperrspannungsfestigkeit wie im Volumen der insbesondere in großer Anzahl vorhandenen Schaltelemente. Ein etwaiger Avalanche-Durchbruch tritt dann im Sperrfall zum einen erst bei einer höheren Sperrspannung und zum anderen nicht wie bei einem konventionellen Randelement, das eine schlechtere Sperrspannungsfestigkeit aufweist, bevorzugt im Bereich des Randelements auf. Vielmehr ist die Wahrscheinlichkeit eines Avalanche-Durchbruchs dann über die gesamte Fläche des Halbleiteraufbaus in etwa gleich verteilt. Dadurch wird der üblicherweise für gar keinen oder nur für einen sehr kleinen Stromfluss dimensionierte Steuerkreis entlastet. Der bei einem Avalanche-Durchbruch generierte hohe Strom fließt nämlich größtenteils im ohnehin für einen hohen Stromwert ausgelegten Lastkreis.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Halbleiteraufbaus gemäß der Erfindung ergeben sich aus den von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen.
Es ist insbesondere vorteilhaft, eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Steuerelektrode und dem Randgebiet vorzusehen. Die elektrisch leitende Verbindung kann dabei insbesondere durch ein gesondertes innerhalb des ersten Halb- leitergebiets angeordnetes Verbindungsgebiet oder auch dadurch hergestellt werden , dass die Steuerelektrode auch direkt das Randgebiet oh sch kontaktiert. Im zuletzt genannten Fall erstreckt sich die Metallisierung der Steuerelektrode bis zu einem gegebenenfalls freigelegten Teil der Oberfläche des Randgebiets. Ein Schaltelement mit einem Randelement, bei dem das Randgebiet an die Steuerelektrode angeschlossen ist, lässt sich bevorzugt in einer Kaskodenschaltung einsetzen. Im Gegensatz zu dem bekannten Randabschluss für den MOSFET, bei dem ein dem Randgebiet vergleichbares Gebiet an die Sourcee- lektrode (entspricht der Kathodenelektrode) angeschlossen ist, ist ein Anschluss des Randgebiets an die Steuerelektrode günstiger. Die Verwendung in einer Kaskodenschaltung führt nämlich dazu, dass die Steuerelektrode des als Hochvolt- Schaltelement fungierenden Halbleiteraufbaus elektrisch mit einem der beiden Hauptanschlüsse der Kaskodenschaltung verbunden ist und damit im Sperrfall auch am vollen Sperrpotential liegt.
Weiterhin gibt es eine Ausführungsform mit einem innerhalb des ersten Halbleitergebiets angeordneten insbesondere lateralen Kanalgebiet, durch das der Strompfad verläuft. Innerhalb dieses Kanalgebiets lässt sich der Stromfluss dann mittels wenigstens einer der beiden Verarmungszonen auf sehr einfache Weise beeinflussen. Dies geschieht beispielsweise über eine kontrollierte Veränderung der lokalen Ausdehnung der Verarmungszone. Dadurch erhält man die gewünschte Steuerung der Stromtragfähigkeit im Kanalgebiet und auch des Stromflusses zwischen Anoden- und Kathodenelektrode. Günstig ist es in diesem Zusammenhang außerdem, wenn sich die erste Verarmungszone und das vergrabene Inselgebiet des Schaltelements in einer senkrecht zu einer Oberfläche des ersten Halbleitergebiets vorgenommenen fiktiven Projektion in eine gemeinsame Ebene an ihren lateralen (= seitlichen) Rändern überlappen. Das laterale Kanalgebiet verläuft dann gerade im Bereich dieser Überlappung. Bei einer weiteren Variante ist die erste Verarmungszone, die insbesondere das laterale Kanalgebiet in vertikaler Richtung begrenzt, die Verarmungszone eines p-n-Übergangs, der sich zwischen dem ersten Halbleitergebiet und einem zweiten Halb- leitergebiet befindet. Das zweite Halbleitergebiet ist an einer Oberfläche innerhalb des ersten Halbleitergebiets angeordnet. Es hat den gegenüber dem Leitungstyp des ersten Halbleitergebiets entgegengesetzten Leitungstyp und ist mittels der Steuerelektrode oh sch kontaktiert. Durch Anlegen einer Steuerspannung an diese Steuerelektrode kann die Ausdehnung der ersten Verarmungszone und damit der elektrische Widerstand des lateralen Kanalgebiets gesteuert werden. Grundsätzliche kann die in ihrer Ausdehnung variierbare erste Verarmungszone aber auch in anderer Form realisiert werden, bei- spielsweise mittels eines MIS (Metal Isolator Semiconductor) - Kontakts oder eines Schottky-Kontakts . Diese Ausführungsformen sind in der WO 00/16403 AI und auch in der WO 02/09195 AI beschrieben.
Bevorzugt ist die erste Verarmungszone oberhalb des vergrabenen Inselgebiets angeordnet, d.h. die erste Verarmungszone verläuft in einer Ebene oder besser gesagt in einer Schicht des Halbleiteraufbaus, die über derjenigen des vergrabenen Inselgebiets liegt. Im Grenzbereich zwischen dem Randelement und dem benachbarten Schaltelement befindet sich dann die erste Verarmungszone in diesem Sinne auch oberhalb des Randgebiets. Erste Verarmungszone sowie Inselgebiet und Randgebiet können seitlich gegeneinander versetzt angeordnet sein und insbesondere auch unterschiedliche laterale Abmessungen aufweisen.
Vorzugsweise sind mehrere, insbesondere gleichartige und zueinander parallel geschaltete Schaltelemente vorgesehen. Sie sind seitlich nebeneinander angeordnet, so dass sich ein Zel- lendesign ergibt. Auf diese Weise kann die Stromtragfähigkeit des Halbleiteraufbaus erhöht werden. Außerdem erreicht man so eine hohe Packungsdichte und damit eine gute Ausnutzung der Halbleiterfläche. Eine dann besonders günstige Kontaktierung ermöglicht ein besonders schnelles Umschalten der Schaltelemente .
Günstig im Hinblick auf die Sperrspannungsfestigkeit wirkt es sich aus, wenn die Abstände zwischen benachbarten Schaltelementen und insbesondere zwischen den vergrabenen Inselgebieten benachbarter Schaltelemente jeweils in etwa gleich groß sind. Ein typischer Abstandswert liegt bei etwa 5 um. Ein an- deres Abstandsmaß ist jedoch ebenfalls möglich. Durch das in etwa eingehaltene Abstandsmaß wird sichergestellt, dass die Potentiallinien möglichst gleichmäßig im Volumen des Halbleiteraufbaus verlaufen. Insbesondere wird eine Feldüberhöhung infolge eines stärker gekrümmten Potentiallinienverlaufs, der sich bei stark schwankenden Abständen zwischen den Inselgebieten an den Ecken oder seitlichen Kanten der Inselgebiete einstellen könnte, vermieden. Vorzugsweise sollte das einheitliche Abstandsmaß der Schaltelemente untereinander auch im Randbereich beachtet werden. Günstig ist es insbesondere, wenn der Abstand zwischen dem vergrabenen Inselgebiet des an das Randelement angrenzenden Schaltelements und dem Randgebiet des Randelements höchstens gleich groß wie das einheitliche Abstandsmaß zwischen den Schaltelementen ist. Vorzugsweise ist dieser Randabstand kleiner als das einheitliche Ab- standsmaß zwischen den Schaltelementen. Damit wird auch an dieser Stelle eine unerwünschte Feldüberhöhung unterbunden. Das Rastermaß des Zelldesigns sollte also gerade im Hinblick auf ein gutes Sperrvermögen - am Rand aber auch im Volumen - möglichst genau eingehalten werden.
Bevorzugt enthält der Halbleiteraufbau ein Steuerkontaktelement, das eine großflächige Anschlussmöglichkeit für eine externe Steuerzuleitung an die untereinander verbundenen Steuerelektroden der Schaltelemente bietet. Das Steuerkontaktele- ment ist zwischen zwei Schaltelementen angeordnet. Um die
Kontaktierung zu ermöglichen, ist es insbesondere größer als ein Schaltelement. Auch das Steuerkontaktelement kann mindestens ein vergrabenes Inselgebiet des zweiten Leitungstyps beinhalten. Letzteres ist insbesondere auf der gleichen Höhe angeordnet wie die vergrabenen Inselgebiete der Schaltelemente. Die vergrabenen Inselgebiete des Steuerkontaktelements sind bevorzugt nicht mit denen der Schaltelemente elektrisch verbunden. Sie sind vielmehr floatend ausgebildet. Damit liegt auch im Bereich des Steuerkontaktelements eine ähnliche oder gar die gleiche Feldverteilung ohne unerwünschte Feldspitzen wie im übrigen Halbleiteraufbau vor. Dies wird weiter dadurch begünstigt, dass auch die vergrabenen Inselgebiete des Steuerkontaktelements untereinander und zu denen der angrenzenden Schaltelemente den einheitlichen durch das Rastermaß vorgegebenen Ab- stand aufweisen.
Weiterhin enthält das Steuerkontaktelement zum Anschluss der externen Steuerzuleitung ein insbesondere großflächiges und mit einer Metallisierung versehenes Steuer-Kontaktgebiet des zweiten Leitungstyps. Es kann oberhalb der vergrabenen Inselgebiete des Steuerkontaktelements angeordnet sein oder auch mit diesen zusammenfallen. Im letzteren Fall ergibt sich ein beispielsweise mittels Ätzung hergestellter abgesenkter Steu- erelektroden-Anschluss. An dessen seitlichem Rand wird wieder der einheitliche Abstand zu den vergrabenen Inselgebieten der benachbarten Schaltelemente eingehalten.
Bei einer anderen Variante wird auch zur Kontaktierung des vergrabenen Randgebiets ein Materialabtrag des ersten Halb- leitergebiets im Bereich des Randelements vorgesehen, so dass das Randgebiet zumindest teilweise freigelegt wird. In einer so gebildeten Ausnehmung erfolgt die Kontaktierung des Randgebiets mittels der Steuerelektrode. Ein seitlicher an das erste Halbleitergebiet angrenzender Rand der Ausnehmung ist mit einer insbesondere zwischen der Kontaktmetallisierung der Steuerelektrode und dem ersten Halbleitergebiet angeordneten Isolierung versehen. Dadurch kann ein Leckstrom zwischen der Kathoden- und der Steuerelektrode vermieden werden. Als Isolierung sind verschiedene Ausführungsformen denkbar. Es kann beispielsweise ein Verbindungsgebiet des zweiten Leitungstyps am seitlichen Rand der Ausnehmung innerhalb des ersten Halb- leitergebiets verlaufen. Alternativ ist aber auch eine Oxidschicht oder eine spezielle Wahl des Kontaktmetalls, so dass sich auf dem den ersten Leitungstyp aufweisenden ersten Halbleitergebiet ein Schottky-Kontakt bildet, möglich.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht der Halbleiteraufbau teilweise oder auch komplett aus einem Halbleitermaterial, das einen Bandabstand von wenigstens 2 eV aufweist. Geeignete Halbleitermaterialien sind beispielsweise Diamant, Galliumnitrit (GaN) , Indiumphosphid (InP) oder vorzugsweise Siliciumcarbid (SiC) . Auf Grund der durch den hohen Bandabstand bedingten extrem niedrigen intrinsischen Ladungsträgerkonzentration (= Ladungsträgerkonzentration ohne Dotierung) sind die genannten Halbleitermaterialien, insbesondere SiC, sehr vorteilhaft. Die genannten Halbleitermaterialien weisen im Vergleich zu dem "Universalhalbleiter" Silicium eine deutlich höhere Durchbruchsfestigkeit auf, so dass der Halbleiteraufbau auch bei einer höheren Sperrspannung einen sehr geringen Durchlassverlust aufweist. Das bevorzugte Halbleitermaterial ist Siliciumcarbid, insbesondere einkristallines Si- liciumcarbid vom 3C- oder 4H- oder 6H- oder 15R-Polytyp.
Bevorzugte, jedoch keinesfalls einschränkende Ausführungsbei- spiele der Erfindung werden nunmehr anhand der Zeichnung näher erläutert. Zur Verdeutlichung ist die Zeichnung nicht maßstäblich ausgeführt, und gewisse Merkmale sind schematisiert dargestellt. Im einzelnen zeigen die:
Figur 1 einen Halbleiteraufbau mit einem Schaltelement und einem Randelement, Figur 2 ein alternatives Schaltelement,
Figur 3 einen Halbleiteraufbau mit mehreren Schaltelementen, einem Randelement und einem Steuerkontaktelement und Figur 4 ein alternatives Steuerkontaktelement.
Einander entsprechende Teile sind in den Figuren 1 bis 4 mit denselben Bezugszeichen versehen.
In Figur 1 ist ein Halbleiteraufbau 100 mit einem Schaltelement 110 zur Steuerung eines Stroms I und mit einem Randelement 120 dargestellt. Zunächst werden Aufbau und Funktion des in Form eines vertikalen Sperrschicht-Feldeffekt-Transistors (JFET) vorliegenden Schaltelements 110 beschrieben. Das in Figur 1 gezeigte Schaltelement 110 stellt eine Einzelzelle dar, die durch mehrfache Spiegelung am linken Zellenrand zu einer Mehrzellenstruktur erweitert werden kann.
Der aktive Teil, in dem die Stromsteuerung im Wesentlichen stattfindet, ist in einem n-leitenden (Elektronenleitung) ersten Halbleitergebiet 2 enthalten. Innerhalb des ersten Halbleitergebiets 2 ist ein vorzugsweise implantiertes p-lei- tendes (Löcherleitung) vergrabenes Inselgebiet 3 angeordnet. Das erste Halbleitergebiet 2 weist eine erste Oberfläche 20, das vergrabene Inselgebiet 3 eine zweite Oberfläche 80 auf. Beide Oberflächen 20 und 80 laufen im Wesentlichen parallel zueinander. Das erste Halbleitergebiet 2 setzt sich im Ausführungsbeispiel von Figur 1 aus einem Halbleitersubstrat 27 und zwei darauf angeordneten, epitaktisch aufgewachsenen
Halbleiterschichten 261 und 262 zusammen. Die erste Oberfläche 20 gehört zur zweiten Epitaxieschicht 262 und die zweite Oberfläche 80 zur ersten Epitaxieschicht 261. Die beiden Epitaxieschichten 261 und 262 weisen im Wesentlichen eine glei- ehe Grunddotierung auf. Sie sind niedriger dotiert (n~) als das Halbleitersubstrat 27 (n+) .
An der zweiten Oberfläche 80 ist ein innerhalb des Inselgebiets 3 eingebettetes n-leitendes Kathoden-Kontaktgebiet 5 vorgesehen. Es ist hoch dotiert (n+) und ebenfalls insbesondere mittels Implantation hergestellt. Das Inselgebiet 3 er- streckt sich in allen Richtungen parallel zur ersten Oberfläche 20 weiter als das Kathoden-Kontaktgebiet 5.
Als Halbleitermaterial kommt in dem Halbleiteraufbau 100 Si- liciumcarbid (SiC) zum Einsatz. Es eignet sich insbesondere bei hohen Spannungen auf Grund seiner spezifischen Materialeigenschaften besonders gut. Bevorzugte Dotierstoffe sind Bor und Aluminium für eine p-Dotierung sowie Stickstoff und Phosphor für eine n-Dotierung. Die Dotierstoffkonzentration des Kathoden-Kontaktgebiets 5 liegt typischerweise zwischen lxlO19 cm-3 und lxlO20 cm-3 und die der beiden Epitaxieschichten 261 und 262 typischerweise bei höchstens 5xl0lδ cm-3. Das Zeichen *x" wird hier als Multiplikationssymbol verwendet. Die Dotierung der ersten Epitaxieschicht 261 hängt insbesondere von der im Sperrfall von dem Halbleiteraufbau 100 aufzunehmenden Sperrspannung ab. Je höher die Sperrspannung ist, desto niedriger liegt diese Dotierung. Die Epitaxieschicht 261 hat im Wesentlichen das zu sperrende elektrische Feld zu tragen. Im gezeigten Beispiel haben beide Epitaxieschichten 261 und 262 eine Grunddotierung von etwa zwischen 5xl015 cm-3 und 7xl015 cm-3. Die Sperrspannung liegt dann mindestens bei 1200 V.
Innerhalb der zweiten Epitaxieschicht 262 ist ein beispiels- weise mittels eines Trockenätzprozesses hergestelltes Kontaktloch 70 vorgesehen, das sich in vertikaler Richtung bis zu der zweiten Oberfläche 80 erstreckt. Das Kontaktloch 70 legt sowohl einen Teil des vergrabenen Inselgebiets 3 als auch einen Teil des Kathoden-Kontaktgebiets 5 frei, so dass beide Gebiete 3 und 5 mittels einer Kathodenelektrode 50 aus einem elektrisch leitenden Material ohmsch kontaktiert werden können. Das Kathoden-Kontaktgebiet 5 und das Inselgebiet 3 sind durch die Kathodenelektrode 50 kurz geschlossen. Als Material für die Kathodenelektrode 50 kommt Polysilicium oder ein Metall, vorzugsweise Nickel, Aluminium, Tantal, Titan oder Wolfram, in Frage. Auf einer von der ersten Oberfläche 20 abgewandten Seite des ersten Halbleitergebiets 2 ist eine Anodenelektrode 60 vorgesehen. Die Zu- und Ableitung des durch den Halbleiteraufbau 100 fließenden Stroms I erfolgt mittels der beiden Elektroden 50 und 60. Auf Grund des im Wesentlichen vertikalen, d.h. senkrecht zur ersten Oberfläche 20 verlaufenden Strompfades wird der Halbleiteraufbau 100 auch als vertikal bezeichnet.
Seitlich (= lateral) neben dem Kontaktloch 70 ist ein zweites Halbleitergebiet 4 an der ersten Oberfläche 20 innerhalb des ersten Halbleitergebiets 2 angeordnet. Es ist p-leitend, insbesondere stark p-leitend (p+) und vorzugsweise mittels Ionenimplantation erzeugt. Zwischen dem ersten Halbleitergebiet 2 und dem zweiten Halbleitergebiet 4 ist ein p-n-Über- gang mit einer ersten Verarmungszone 24, die sich im Wesentlichen in das erste Halbleitergebiet 2 erstreckt. Ein weiterer p-n-Übergang mit einer zweiten Verarmungszone 23 ist zwischen dem ersten Halbleitergebiet 2 und dem vergrabenen Inselgebiet 3 vorhanden. Die zweite Verarmungszone 23 umgibt das gesamte vergrabene Inselgebiet 3. Soweit sich die beiden Verarmungszonen 23 und 24 in das erste Halbleitergebiet 2 erstrecken, sind sie in Figur 1 gestrichelt eingezeichnet. Die erste und die zweite Verarmungszone 24 bzw. 23 begrenzen in vertikaler Richtung ein laterales Kanalgebiet 22, das in- nerhalb des ersten Halbleitergebiets 2 liegt und Teil des
Strompfads zwischen den beiden Elektroden 50 bzw. 60 ist. Die erste Verarmungszone 24 und das vergrabene Inselgebiet 3 sind so angeordnet, dass sich die beiden Verarmungszonen 23 und 24 in einer Projektion auf die erste Oberfläche 20 an ihren seitlichen Rändern überlappen. Das laterale Kanalgebiet 22 befindet sich gerade innerhalb dieses Überlappungsbereichs.
Der Hauptstrompfad zwischen der Kathoden- und Anodenelektrode 50 bzw. 60 umfasst neben dem lateralen Kanalgebiet 22 und dem Kathoden-Kontaktgebiet 5 auch ein weiteres ebenfalls im ersten Halbleitergebiet 2 angeordnetes vertikales Kanalgebiet 21 sowie eine sich danach anschließende Driftzone, die aus dem verbleibenden Teil der ersten Epitaxieschicht 261 und dem Substrat 27 besteht.
Typischerweise beträgt die Länge (= laterale Ausdehnung) des lateralen Kanalgebiets 22 bei einem aus Siliciumcarbid hergestellten Halbleiteraufbau 100 zwischen 1 μm und 5 μm. Vorzugsweise ist das laterale Kanalgebiet 22 möglichst kurz ausgebildet. Dann ergibt sich ein sehr kompakter Gesamtaufbau mit geringem Platzbedarf. Die vertikale Ausdehnung liegt im spannungs- und stromfreien Zustand typischerweise zwischen
0,5 μm und 2 μm. Die Verarmungszonen 23 und 24 sind durch eine starke Verarmung an Ladungsträgern gekennzeichnet und weisen damit einen wesentlich höheren elektrischen Widerstand auf, als das von ihnen in vertikaler Richtung begrenzte late- rale Kanalgebiet 22. Die räumliche Ausdehnung der beiden Verarmungszonen 23 und 24, insbesondere die in vertikaler Richtung, variiert in Abhängigkeit der herrschenden Strom- und Spannungsverhältnisse .
Das laterale Kanalgebiet 22 bestimmt maßgeblich das (Steue- rungs-)Verhalten des gesamten Halbleiteraufbaus 100. Bei einer Ausbildung als Strombegrenzer hängt das Verhalten bei Anliegen einer Betriebsspannung in Durchlassrichtung (= Vorwärtsrichtung) von dem zwischen den beiden Elektroden 50 und 60 durch den Halbleiteraufbau 100 fließenden elektrischen Strom I ab. Mit steigender Stromstärke wächst auf Grund des Bahnwiderstands der Vorwärtsspannungsabfall zwischen den Elektroden 50 und 60. Dies führt zu einer Vergrößerung der Verarmungszonen 23 und 24 und folglich zu einer mit einer entsprechenden Widerstandserhöhung verbundenen Verminderung der stromtragenden Querschnittsfläche im lateralen Kanalgebiet 22. Bei Erreichen eines bestimmten kritischen Stromwerts (= Sättigungsstrom) berühren sich die beiden Verarmungszonen 23 und 24 und schnüren das laterale Kanalgebiet 22 vollstän- dig ab. Eine derartige Kanalabschnürung kann auch durch Anlegen einer Steuerspannung an eine Steuerelektrode 40, mit der das zweite Halbleitergebiet 4 ohmsch kontaktiert ist, erreicht werden. Über die externe Steuerspannung kann die Ausdehnung der Ver- armungszone 24 in vertikaler Richtung und damit der Strom- fluss im Kanalgebiet 22 beeinflusst werden.
Die erste Verarmungszone 24, die im Wesentlichen die extern kontrollierbare Beeinflussung des Kanalgebiets 22 bewirkt, kann grundsätzlich auf verschiedene Weise innerhalb des ersten Halbleitergebiets 2 hervorgerufen werden. Aus der WO 00/16403 AI bekannte Ausführungsformen umfassen beispielsweise einen auf der ersten Oberfläche 20 angeordneten Schott- ky-Kontakt oder MOS (Metal Oxide Semiconductor) -Kontakt .
Das Schaltelement 110 selbst weist gerade bei einer Realisierung in SiC eine sehr hohe intrinsische Sperrspannungsfestigkeit auf. Bedingt durch die endliche Ausdehnung kann es jedoch an der Peripherie des Schaltelements 110 zu einer Über- höhung des elektrischen Felds insbesondere an der ersten Oberfläche 20 kommen. Ohne Zusatzmaßnahme zur Reduzierung dieses kritischen Oberflächenfelds wird der Durchbruch des Schaltelements 110 und damit seine Sperrspannungsfestigkeit nicht durch das günstige Volumenverhalten, sondern durch die Randgegebenheiten bestimmt. Die Sperrspannungsfestigkeit des gesamten Halbleiteraufbaus 100 sinkt dadurch.
Um dies zu vermeiden, ist benachbart zum Schaltelement 110 das Randelement 120 angeordnet. Es enthält in Form eines schwach p-dotierten (p") Randabschlussgebiets 32 einen einstufigen JTE-Randabschluss . Grundsätzlich ist auch eine in der EP 0 772 889 Bl beschriebene mehrstufige Ausführungsform möglich.
Der Halbleiteraufbau 100 ist insbesondere auch zu einem Einsatz als Hochvolt-Bauelement in einer Kaskodenschaltung bestimmt. Bei dieser speziellen Schaltungsvariante ist die Steuerelektrode 40 an einen der beiden Hauptanschlüsse der Kaskodenschaltung angeschlossen und liegt damit im Sperrfall auch am vollen Sperrpotential. Es hat sich gezeigt, dass es günstig ist, den Randabschluss an die Steuerelektrode 40 an- zuschließen.
Dabei kann allerdings eine in Figur 1 nicht vorgesehene Anordnung des Randabschlussgebiets 32 auf Höhe des zweiten Halbleitergebiets 4 im Sperrfall trotzdem noch zu einer uner- wünschten lokalen Felderhöhung führen. Der Ort dieser lokalen Feldspitze liegt an der dem Randelement 120 zugewandten seitlichen Kante des vergrabenen Inselgebiets 3, insbesondere an der unteren rechten Ecke. Der Potentiallinienverlauf wird an dieser Stelle zusätzlich gekrümmt, und damit die Sperrspan- nungsfestigkeit vermindert. Es wurde erkannt, dass die Ursache für die lokale Felderhöhung in dem an der ersten Oberfläche 20 positionierten Randabschlussgebiet 32 zu sehen ist und dass eine Verbesserung durch ein Tiefersetzen erreicht werden kann.
Dementsprechend ist das Randabschlussgebiet 32 im Beispiel von Figur 1 nicht auf Höhe der zweiten Halbleitergebiets 4, sondern auf Höhe des vergrabenen Inselgebiets 3 an der zweiten Oberfläche 80 angeordnet. Der Anschluss an die Steuer- elektrode 40 erfolgt über ein stark p-leitendes (p+) vergrabenes Randgebiet 31, das entsprechend dem Inselgebiet 3 des Schaltelements 110 ausgebildet ist. Zumindest ein Teil der Oberflächen des Randgebiets 31 und des Randabschlussgebiet 32 sind beispielsweise mittels eines Ätzprozesses freigelegt. Die Metallisierung der Steuerelektrode 40 erstreckt sich in die so gebildete Ausnehmung 71 bis zum Randgebiet 31. Bei einer nicht gezeigten Alternative kann der elektrisch leitende Anschluss des Randgebiets 31 an das zweite Halbleitergebiet 4 auch nur über ein p-leitendes Verbindungsgebiet 33 erfolgen. Die Steuerelektrode 40 erstreckt sich dann nicht bis zum Randgebiet 31. Die Anordnung von Insel-, Rand- und Randabschlussgebiet 3, 31 bzw. 32 auf gleicher Höhe führt zu einer reduzierten Potentiallinienkrümmung und zu einer reduzierten kritischen Feldstärke im Randelement 120, so dass der Halbleiteraufbau 100 insgesamt bei ansonsten gleicher Dotierung und Dicke eine um etwa 30% erhöhte Sperrspannungsfestigkeit aufweist.
Günstig hinsichtlich einer möglichst geringfügigen Krümmung der Potentiallinien im Randelement 120 wirkt es sich weiter- hin aus, wenn ein Abstand dl zwischen dem Inselgebiet 3 und dem Randgebiet 31 höchstens gleich einem Abstand d zwischen den Inselgebieten 3 benachbarter Schaltelemente 110 ist (dl < d) . Wenn der Halbleiteraufbau 100 also in einer Mehrzellenstruktur mit einer Vielzahl von Schaltelementen 110 und mit einem einheitlichen Rastermaß vorliegt, beträgt der Abstand d zwischen den Inselgebieten 3 benachbarter Schaltelemente 110 beispielsweise einheitlich jeweils 5 μm. Ein typischer Wert des Abstands dl zum Randelement 120 liegt dann bei 3,5 μm. In diesem Fall, d.h. wenn dl kleiner als d ist, hat das Randelement 120 eine höhere Sperrspannungsfestigkeit als das Schaltelement 110. Ein etwaiger Avalanche-Durchbruch tritt im Sperrfall dann nicht im Randelement 120 auf, sondern bevorzugt homogen verteilt im Volumen der insbesondere in großer Anzahl vorhandenen Schaltelemente 110. Der Avalanche- Strom fließt damit nicht oder nur zu einem unerheblichen Teil in dem nur für einen geringen Stromfluss ausgelegten Steuerkreis. Stattdessen fließt er größtenteils über die beiden ohnehin für einen hohen Stromwert ausgelegten Elektroden 50 und 60 (= Lastkreis) .
Am seitlichen Rand 72 der Ausnehmung 71 ist zur Vermeidung eines Leckstroms zwischen der Kathodenelektrode 50 und der Steuerelektrode 40 ein insbesondere sehr stark p-leitendes (p++) Verbindungsgebiet 33 vorgesehen. Es stellt eine p-lei- tende Verbindung zwischen dem zweiten Halbleitergebiet 4 und dem Randgebiet 31 her. Es gibt auch andere Möglichkeiten zur Vermeidung des Leckstroms, beispielsweise eine zusätzlich zwischen dem seitlichen Rand 72 und der Steuerelektrode 40 angeordnete isolierende Oxidschicht oder eine spezielle Wahl des für die Steuerelektrode 40 verwendeten Kontaktmetalls, so dass auf einem p-leitenden Gebiet ein ohmscher Kontakt, auf einem n-leitenden Gebiet dagegen ein Schottky-Kontakt gebildet ist.
Eine mögliche Alternative zu dem in Figur 1 gezeigten Schaltelement 110 ist in Figur 2 in Form eines Schaltelements 111 dargestellt. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass das Kathoden-Kontaktgebiet 5 nicht innerhalb des vergrabenen Inselgebiets 3, sondern an der ersten Oberfläche 20 angeordnet ist. An der im Zusammenhang mit Figur 1 beschriebenen grundsätzlichen Funktionsweise ändert dies jedoch nichts.
Außerdem ist eine mögliche Anordnung der Kathodenelektrode 50 und der Steuerelektrode 40, die beide auf der gleichen Seite des Schaltelements 111 platziert sind, gezeigt. Die für einen großen Stromfluss und damit großflächiger ausgelegte Katho- denelektrode 50 ist mittels einer insbesondere aus Oxid bestehenden Isolationsschicht 12 von der für einen kleinen Stromfluss und damit kleinflächiger ausgelegten Kathodenelektrode 50 getrennt.
In Figur 3 ist ein Halbleiteraufbau 200 in Mehrzellenstruktur mit einer Vielzahl parallel geschalteter Schaltelemente 111 sowie mit einem Randelement 120 und mit einem Steuerkontaktelement 130 gezeigt. Das zusätzlich vorgesehene Steuerkontaktelement 130 dient dem Anschluss einer externen Steuerzu- leitung an die untereinander verbundenen Steuerelektroden 40 der einzelnen Schaltelemente 111. Insbesondere ist es in diesem Bereich möglich, eine solche SteuerZuleitung anzubonden.
Das zwischen zwei Schaltelementen 111, beispielsweise im Zentrum des Halbleiteraufbaus 200 angeordnete Steuerkontaktelement 130 enthält ein stark p-leitendes (p+) Steuer-Kontaktgebiet 42, das mittels eines Steuerelektroden-Anschlusses 41 ohmsch kontaktiert ist. Das Steuer-Kontaktgebiet 42 und der Steuerelektroden-Anschluss 41 sind mit den jeweiligen zweiten Halbleitergebieten 4 bzw. den jeweiligen Steuerelektroden 40 der einzelnen Schaltelemente 111 leitend verbunden.
Um auch im Bereich des Steuerkontaktelements 130 Felderhöhungen zu vermeiden, sind im Steuerkontaktelement 130 mehrere stark p-leitende (p+) vergrabene Inselgebiete 34 auf gleicher Höhe wie die vergrabenen Inselgebiete 3 der Schaltelemente 111 vorgesehen. Die Inselgebiete 34 des Steuerkontaktelements 130 sind nicht leitend mit den Inselgebieten 3 der Schaltelemente 111 verbunden. Sie sind vielmehr floatend ausgeführt. Dennoch bewirken auch sie die günstige Homogenisierung des Feldlinienverlaufs, d.h. sie reduzieren die ansonsten vorhan- denen Krümmungen der Potentiallinien. Günstig wirkt es sich auch hier aus, wenn die Abstände d2 zwischen den Inselgebieten 34 untereinander und die Abstände d3 zu den Inselgebieten 3 der benachbarten Schaltelemente 111 möglichst einheitlich und jeweils höchstens gleich groß wie der einheitliche Ab- stand d der Inselgebiete 3 untereinander sind. Beispielsweise können d2 und d3 auch gleich d sein. Dies bedeutet, dass das Rastermaß der Mehrzellenstruktur auch im Bereich des Steuerkontaktelements 130 eingehalten wird.
In Figur 4 ist ein Halbleiteraufbau 300 mit einer alternativen Ausgestaltung eines Steuerkontaktelements 131 gezeigt, bei der die vergrabenen Inselgebiete 34 und das Steuer-Kontaktgebiet 42 zu einem einzigen Gebiet zusammenfallen. Das Steuer-Kontaktgebiet 42 liegt dann auf Höhe der Inselgebiete 3 der Schaltelemente 111 und ist wiederum vorzugsweise in dem einheitlichen Abstand d zu den Inselgebieten 3 der benachbarten Schaltelemente 111 angeordnet. Die Kontaktierung mittels des Steuerelektroden-Anschlusses 41 erfolgt in einer bis zur zweiten Oberfläche 80 reichenden Ausnehmung 73. Es ist also eine abgesenkte Steuerelektroden-Kontaktierung mit gleichzeitiger feldhomogenisierender Wirkung vorgesehen. Es versteht sich, dass die bei den Halbleiteraufbauten 100, 200, und 300 in den jeweiligen Halbleitergebieten vorgesehenen Leitungstypen bei alternativen Ausführungsformen auch den jeweils entgegengesetzten Leitungstyp annehmen können.

Claims

Patentansprüche
1. Halbleiteraufbau zum Steuern und Schalten eines Stroms (I) umfassend mindestens: a) ein Schaltelement (110, 111) mit al) einem mittels einer Anodenelektrode (60) und einer Kathodenelektrode (50) kontaktierten ersten Halbleitergebiet (2) eines ersten Leitungstyps, innerhalb dessen ein Pfad für den Strom (I) verläuft, a2) einer zumindest teilweise innerhalb des ersten Halbleitergebiets (2) angeordneten ersten Verarmungszone (24) , die zur Stromsteuerung mittels einer an einer Steuerelektrode (40) anstehenden Steuerspannung beeinflussbar ist, und a3) einem zumindest teilweise innerhalb des ersten Halbleitergebiets (2) vergrabenen Inselgebiet (3) eines zweiten gegenüber dem ersten Leitungstyp entgegengesetzten Leitungstyps, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h b) ein Randelement (120) mit bl) einem zumindest teilweise innerhalb des ersten Halbleitergebiets (2) vergrabenen Randgebiet (31) des zweiten Leitungstyps, das auf gleicher Höhe wie das vergrabene Inselgebiet (3) angeordnet ist, und b2) einem an das Randgebiet (31) angrenzenden Randabschlussgebiet (32) des zweiten Leitungstyps.
2. Halbleiteraufbau nach Anspruch 1, bei dem zwischen der Steuerelektrode (40) und dem Randgebiet (31) eine elektrisch leitende Verbindung besteht.
3. Halbleiteraufbau nach Anspruch 1 oder 2 mit einem innerhalb des ersten Halbleitergebiets (2) angeordneten Kanalgebiet (22), durch das der Pfad für den Strom (I) verläuft, und innerhalb dessen der Strom (I) mittels der ersten Verarmungszone (24) beeinflussbar ist.
4. Halbleiteraufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Verarmungszone (24) die eines p-n-Übergangs ist, der zwischen dem ersten Halbleitergebiet (2) und einem zweiten Halbleitergebiet (4) des zweiten Leitungstyps, das an einer Oberfläche (20) innerhalb des ersten Halbleitergebiets (2) angeordnet ist, gebildet ist.
5. Halbleiteraufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Verarmungszone (24) oberhalb des vergrabe- nen Inselgebiets (3) angeordnet ist.
6. Halbleiteraufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Vielzahl benachbart zueinander angeordneter Schalt- elemente (110, 111) .
7. Halbleiteraufbau nach Anspruch 6, bei dem die Abstände (d) zwischen den vergrabenen Inselgebieten (3) benachbarter Schaltelemente (110, 111) gleich groß sind.
8. Halbleiteraufbau nach einem der Ansprüche 6 und 7, bei dem ein Abstand (dl) zwischen dem vergrabenen Inselgebiet (3) des an das Randelement (120) angrenzenden Schaltelements (110, 111) und dem vergrabenen Randgebiet (31) höchstens gleich groß ist wie die Abstände (d) zwischen den vergrabenen Insel- gebieten (3) benachbarter Schaltelemente (110, 111).
9. Halbleiteraufbau nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem ein insbesondere zwischen zwei Schaltelementen (110, 111) angeordnetes Steuerkontaktelement (130, 131) vorgesehen ist.
10. Halbleiteraufbau nach Anspruch 9, bei dem das Steuerkontaktelement (130, 131) mindestens ein vergrabenes Inselgebiet (34) des zweiten Leitungstyps enthält, das insbesondere auf gleicher Höhe angeordnet ist wie das vergrabene Inselgebiet (3) des Schaltelements (110, 111) .
11. Halbleiteraufbau nach einem der Ansprüche 9 bis 10, bei dem ein Abstand (d2) zwischen dem vergrabenen Inselgebiet (3) des an das Steuerkontaktelement (130) angrenzenden Schaltelements (111) und einem vergrabenen Inselgebiet (34) des Steu- erkontaktelements (130) höchstens gleich groß ist wie die Abstände (d) zwischen den vergrabenen Inselgebieten (3) benachbarter Schaltelemente (111) .
12. Halbleiteraufbau nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem das Steuerkontaktelement (130) ein Steuer-Kontaktgebiet
(42) des zweiten Leitungstyps enthält.
13. Halbleiteraufbau nach Anspruch 10 und 12, bei dem das Steuer-Kontaktgebiet (42) und das vergrabene Inselgebiet (34) des Steuerkontaktelements (131) zusammenfallen.
14. Halbleiteraufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zur Kontaktierung des vergrabenen Randgebiets (31) mittels der Steuerelektrode (40) eine Ausnehmung (71) vorge- sehen ist.
15. Halbleiteraufbau nach Anspruch 14, bei dem am seitlichen Rand (72) der Ausnehmung (71) eine Isolierung (33) vorgesehen ist .
16. Halbleiteraufbau nach einem der Ansprüche 14 und 15, bei dem am seitlichen Rand (72) der Ausnehmung (71) innerhalb des ersten Halbleitergebiets (2) ein Verbindungsgebiet (33) des zweiten Leitungstyps vorgesehen ist .
17. Halbleiteraufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Siliciumcarbid als Halbleitermaterial vorgesehen ist.
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