Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung mit Graben-Gatestruktur und einem Sourcegebiet in einem oberen Bereich eines Mesaabschnitts

    公开(公告)号:DE102018106670B4

    公开(公告)日:2025-02-06

    申请号:DE102018106670

    申请日:2018-03-21

    Abstract: Halbleitervorrichtung, umfassend:Graben-Gatestrukturen (150), die sich von einer Vorderseite in einen Siliziumcarbidbereich (100) erstrecken;ein Sourcegebiet (110), das in einem oberen Bereich eines Mesaabschnitts (180) des Siliziumcarbidbereichs (100) zwischen den Graben-Gatestrukturen (150) ausgebildet ist; undein gate-gesteuertes Kanalgebiet (120) in dem Mesaabschnitt (180), wobei das gate-gesteuerte Kanalgebiet (120) an das Sourcegebiet (110) grenzt und dafür konfiguriert ist, innerhalb absoluter maximaler Nennwerte der Halbleitervorrichtung (500) vollständig zu verarmen, wobeii) das gate-gesteuerte Kanalgebiet (120) einen ersten Übergang (j1) mit dem Sourcegebiet (110) bildet und der erste Übergang (j1) ein n+/n-Übergang oder ein p+/p-Übergang ist; oderii) das gate-gesteuerte Kanalgebiet (120) einen ersten Übergang (j1) mit dem Sourcegebiet (110) bildet und der erste Übergang (j1) ein n+/i-Übergang oder ein p+/i-Übergang ist; oderiii) das gate-gesteuerte Kanalgebiet (120) einen ersten Übergang (j1) mit dem Sourcegebiet (110) bildet und der erste Übergang (j1) ein pn-Übergang ist, wobei eine obere Grenze einer Breite des Mesaabschnitts (180) durch eine Verarmungsbreite Wdepwie folgt festgelegt ist:Wdep=4εSiCε0kTln(NA/ni)e2NAwobei εSiCdie relative Permittivität des Siliziumcarbidbereichs (100), ε0die Vakuum-Permittivität, e die Elementarladung, nidie intrinsische Trägerdichte von SiC, NAdie Dotierkonzentration in dem gate-gesteuerten Kanalgebiet (120), und T die Temperatur sind.

    Leistungshalbleitertransistor mit einer vollständig verarmten Kanalregion

    公开(公告)号:DE102015017270B3

    公开(公告)日:2022-12-15

    申请号:DE102015017270

    申请日:2015-10-22

    Abstract: Leistungshalbleitertransistor (1), der einen mit einem ersten Lastanschluss (11) gekoppelten Halbleiterkörper (10) umfasst, wobei der Transistor (1) zudem Folgendes aufweist:- eine Halbleiter-Drift-Region (100), die im Halbleiterkörper (10) umfasst ist und Dotierstoffe eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist;- einen ersten Graben (13-1), der sich entlang einer vertikalen Richtung (Z) in den Halbleiterkörper (10) erstreckt, wobei der erste Graben (13-1) eine erste Steuerelektrode (131-1) aufweist, die durch einen ersten Isolator (132-1) vom Halbleiterkörper (10) elektrisch isoliert ist, wobei der erste Graben (13-1) durch zwei erste Grabenseitenwände (133-1) seitlich begrenzt und durch einen ersten Grabenboden (134-1) vertikal begrenzt ist;- eine erste Source-Region (101-1), die zu einer der ersten Grabenseitenwände (133-1) seitlich angrenzend angeordnet und mit dem ersten Lastanschluss (11) elektrisch verbunden ist;- eine erste Halbleiterkanalregion (102-1), die im Halbleiterkörper (10) umfasst und zu derselben ersten Grabenseitenwand (133-1) wie die erste Source-Region (101-1) seitlich angrenzend angeordnet ist, wobei die erste Halbleiterkanalregion (102-1) Dotierstoffe eines zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist und die erste Source-Region (101-1) von der Drift-Region (100) isoliert; und- eine Führungszone (103) mit Dotierstoffen des zweiten Leitfähigkeitstyps, die- mit dem ersten Lastanschluss (11) elektrisch verbunden ist und sich von diesem ausgehend tiefer als der erste Grabenboden (134-1) in den Halbleiterkörper (10) erstreckt,- von der ersten Halbleiterkanalregion (102-1) getrennt und zu der anderen der zwei ersten Grabenseitenwände (133-1) und/oder zu einer von zweiten Grabenseitenwände (133-2) eines zweiten Grabens (13-2) angrenzend angeordnet ist,- sich in einem tiefer als der erste Grabenboden (134-1) angeordneten Plateauabschnitt (1033) seitlich zur ersten Halbleiterkanalregion (102-1) erstreckt; und die- wenigstens eine Öffnung (1033a, 1033b, 1033c) aufweist, die in erster seitlicher Richtung (X) mit der ersten Halbleiterkanalregion (102-1) überlappt.

    Strommessung in einem Leistungshalbleiterbauelement

    公开(公告)号:DE102015121722B4

    公开(公告)日:2021-09-23

    申请号:DE102015121722

    申请日:2015-12-14

    Abstract: Halbleiterbauelement (1), umfassend einen ersten Lastanschluss (11), einen zweiten Lastanschluss (12) und einen Halbleiterkörper (10), der mit dem ersten Lastanschluss (11) und dem zweiten Lastanschluss (12) gekoppelt ist, wobei der Halbleiterkörper (10) ausgelegt ist zum Leiten eines Laststroms entlang eines Laststrompfads zwischen dem ersten Lastanschluss (11) und dem zweiten Lastanschluss (12), wobei das Halbleiterbauelement (1) ferner Folgendes umfasst:- eine Steuerelektrode (131), die elektrisch von dem Halbleiterkörper (10) isoliert ist und ausgelegt ist zum Steuern eines Teils des Laststrompfads;- eine elektrisch potentialfreie Sensorelektrode (132), die an die Steuerelektrode (131) angrenzend angeordnet ist, wobei die Sensorelektrode (132) von sowohl dem Halbleiterkörper (10) als auch von der Steuerelektrode (131) elektrisch isoliert ist und kapazitiv mit dem Laststrompfad gekoppelt ist und sich mindestens so weit entlang einer Vertikalrichtung (Z) erstreckt wie die Steuerelektrode (131); und- einen Graben (13), der sich in den Halbleiterkörper (10) entlang der Vertikalrichtung (Z) erstreckt, wobei der Graben (13) sowohl die Sensorelektrode (132) als auch die Steuerelektrode (131) beinhaltet;

    GRABENSTRUKTUREN ENTHALTENDE HALBLEITERVORRICHTUNG UND HERSTELLUNGSVERFAHREN

    公开(公告)号:DE102018130737A1

    公开(公告)日:2020-06-04

    申请号:DE102018130737

    申请日:2018-12-03

    Abstract: Eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung (100) enthält einen Siliziumcarbid-Halbleiterkörper (104), der ein Sourcegebiet (101) eines ersten Leitfähigkeitstyps, ein Bodygebiet (105) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, Abschirmgebiete (112) des zweiten Leitfähigkeitstyps und Kompensationsgebiete (114) des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist. Grabenstrukturen (102) erstrecken sich von einer ersten Oberfläche (103) entlang einer vertikalen Richtung (y) in den Siliziumcarbid-Halbleiterkörper (104). Jede der Grabenstrukturen (102) weist eine Hilfselektrode (106) an einem Boden (108) der Grabenstruktur (102) und eine Gateelektrode (110) zwischen der Hilfselektrode (106) und der ersten Oberfläche (103) auf. Die Hilfselektrode (106) ist von der Gateelektrode (110) elektrisch isoliert. An die Hilfselektrode (106) jeder der Grabenstrukturen (102) grenzt am Boden (108) der Grabenstruktur (102) zumindest eines der Abschirmgebiete (112) an. An jedes der Abschirmgebiete (112) grenzt am Boden des Abschirmgebiets (112) zumindest eines der Kompensationsgebiete (114) an.

    Leistungshalbleitervorrichtung mit vollständig verarmten Kanalregionen und Verfahren zum Betreiben einer Leistungshalbleitervorrichtung

    公开(公告)号:DE102016112019B4

    公开(公告)日:2020-03-12

    申请号:DE102016112019

    申请日:2016-06-30

    Abstract: Eine Leistungshalbleitervorrichtung (1), umfassend:- einen Halbleiterkörper (10), der an eine erste Lastanschlussstruktur (11) und an eine zweite Lastanschlussstruktur (12) gekoppelt ist und ausgebildet ist, einen Laststrom (15) zu führen;- eine erste Zelle (141) und eine zweite Zelle (142), die jeweils ausgebildet sind, den Laststrom (15) zu steuern, und die jeweils auf der einen Seite elektrisch mit der ersten Lastanschlussstruktur (11) verbunden sind und auf der anderen Seite elektrisch mit einer Driftregion (100) des Halbleiterkörpers (10) verbunden sind, wobei die Driftregion (100) Dotanden eines ersten Leitfähigkeitstyps umfasst;- eine erste Mesa (101), die in der ersten Zelle (141) enthalten ist, wobei die erste Mesa (101) enthält: eine erste Anschlussregion (1011), die Dotanden des ersten Leitfähigkeitstyps hat und elektrisch mit der ersten Lastanschlussstruktur (11) verbunden ist, und eine erste Kanalregion (1012), die an die Driftregion (100) gekoppelt ist;- eine zweite Mesa (102), die in der zweiten Zelle (142) enthalten ist, wobei die zweite Mesa (102) enthält: eine zweite Anschlussregion (1021), die Dotanden eines zweiten Leitfähigkeitstyps hat und elektrisch mit der ersten Lastanschlussstruktur (11) verbunden ist, und eine zweite Kanalregion (1022), die an die Driftregion (100) gekoppelt ist;- wobei jede der ersten Mesa (101) und der zweiten Mesa (102) durch eine erste Isolationsstruktur (133) in einer Richtung (X) senkrecht zu einer Richtung (Z) des Laststroms (15) innerhalb der jeweiligen Mesa (101,102) räumlich begrenzt ist und in dieser Richtung (X) eine totale Ausdehnung (DX13; DX23) von weniger als 100 nm aufweist; wobei die Leistungshalbleitervorrichtung (1) ferner eine dritte Zelle (143) umfasst, die auf der einen Seite elektrisch mit der zweiten Lastanschlussstruktur (12) verbunden ist und auf der anderen Seite elektrisch mit der Driftregion (100) verbunden ist; wobei die dritte Zelle (143) eine dritte Mesa (105) enthält, die Folgendes umfasst: eine dritte Anschlussregion (1051), die Dotanden des ersten Leitfähigkeitstyps hat und elektrisch mit der zweiten Lastanschlussstruktur (12) verbunden ist; eine dritte Kanalregion (1052), die an die Driftregion (100) gekoppelt ist; und eine dritte Steuerelektrode (135), die durch eine zweite Isolationsstruktur (134) von der dritten Mesa (105) isoliert ist.

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