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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein mittels Feldeffekt steuerbares
Halbleiterbauelement, das insbesondere zur Anwendung in Hochfrequenzschaltungen
geeignet ist.
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Einschränkend für eine Verwendung
von MOS-Transistoren für
Hochfrequenzanordnungen, insbesondere für das hochfrequente Schalten
von Lasten, wirkt deren parasitäre
Gate-Drain-Kapazität, die auch
als Miller-Kapazität
oder Rückwirkungskapazität bezeichnet
wird. Die Wirkungen und die Eigenschaften dieser Rückwirkungskapazität sind ausführlich in
Stengl/Tihanyi: "Leistungs-MOS-FET-Praxis", Pflaum Verlag,
München,
1992, Seiten 73–79, oder
in Baliga: "Power
Semiconductor Devices", PWS
Publishing, 1995, Seiten 384–387,
beschrieben.
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Die
Wirkungsweise der Rückwirkungskapazität wird nachfolgend
anhand von 4 kurz erläutert. Figur
zeigt einen MOS-Transistor
T mit einem Gate-, einem Source-, und einem Drain-Anschluss G, S, D
und einer in Reihe zu dessen Drain-Source-Strecke D-S geschalteten Last. Der MOS-Transistor
funktioniert als Low-Side-Schalter, der zwischen die Last und das
negative Versorgungspotential, bzw. Bezugspotential, geschaltet
ist. Der dem MOS-Transistor abgewandte Anschluss der Last liegt
am positiven Versorgungspotential V+. Dargestellt in 4 ist weiterhin die parasitäre Gate-Drain-Kapazität Cgd des
MOS-Transistors, die zwischen dessen Drain-Anschluss D und dessen
Gate-Anschluss liegt und deren Kapazitätswert sich im eingeschalteten Zustand
im Vergleich zum sperrenden Zustand erhöht. Wird der dargestellte selbstsperrende MOS-Transistor durch
Anlegen eines geeigneten positiven Ansteuerpotentials leitend, so
sinkt das Potential am Drain-Anschluss des MOS-Transistor von einem
Wert, der im sperrenden Zustand dem wert des Versorgungspotentials
V+ entspricht, bei vollständig
leitendem Transistor annähernd
auf Bezugspotential ab. Dieses Absinken der Spannung am Drain-Anschluss
D wirkt über
die Rückwirkungskapazität dem Ansteuerpotential
am Gate-Anschluss
entgegen, wobei dieser Rückwirkungseffekt
um so größer ist,
je größer die
Kapazität
Cgd ist und je höher die
Schaltfrequenz ist.
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Bei
Leistungs-MOS-Transistoren eine Kühlung erforderlich, um eine
Beschädigung
durch die bei Schaltvorgängen
auftretende Verlustwärme
zu verhindern. Die Anforderungen an diese Kühlung steigen mit zunehmender
Schaltfrequenz wegen der mit zunehmender Schaltfrequenz größer werdenden Verlustwärme. Optimale
Kühlbedingungen
können erreicht
werden, wenn der Halbleiterkörper
mit dem Transistor unmittelbar auf einen Kühlkörper aufgebracht wird.
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Gängige Leistungstransistoren
sind als vertikale Bauelemente ausgebildet, deren Anschlüsse für die Gate-
und Source-Anschlüsse sich
an der Vorderseite des Halbleiterkörpers befinden und deren Drain-Anschluss
durch die Rückseite
des Halbleiterkörpers
gebildet werden. Ein unmittelbares Aufbringen der Rückseite
des Halbleiterkörpers
auf den Kühlkörper scheitert
bei Leistungstransistoren, die als Low-Side-Schalter dienen und bei denen sich das Drain-Potential
abhängig
vom Schaltzustand des Leistungstransistors ändert, daran, dass übliche Kühlkörper aus
Metall sind und insbesondere bei hochfrequenten Potentialänderungen
wie eine Antenne wirken und so EMV-Störungen hervorrufen. Abhilfe
schaffen hier elektrisch isolierende Schichten zwischen dem Halbleiterkörper und
dem Kühlkörper, die
jedoch den Wärmewiderstand
zwischen Halbleiterkörper
und Kühlkörper erhöhen.
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Ziel
der vorliegenden Erfindung ist es, ein mittels Feldeffekt steuerbares
Halbleiterbauelement zur Verfügung
zu stellen, das für
hochfrequente Schaltungsanordnungen geeignet ist und das darüber hinaus
einfach gekühlt
werden kann, insbesondere durch unmittelbares Befestigen auf einem
Kühlkörper.
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Dieses
Ziel wird durch ein Bauelement gemäß der Merkmale des Anspruchs
1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das
erfindungsgemäße Halbleiterbauelement
umfasst einen Halbleiterkörper
mit einer ersten Halbleiterschicht eines ersten Leitungstyps und
einer auf der ersten Halbleiterschicht aufgebrachten zweiten Halbleiterschicht,
die eine Vorderseite des Halbleiterkörpers bildet. In der zweiten
Halbleiterschicht ist eine erste Anschlusszone eines ersten Leistungstyps,
eine Driftzone des ersten Leitungstyps, eine zwischen der ersten
Anschlusszone und der Driftzone ausgebildete Kanalzone des ersten
Leitungstyps und eine in lateraler Richtung des Halbleiterkörpers beabstandet
zu der Kanalzone angeordnete zweite Anschlusszone des zweiten Leitungstyps ausgebildet.
Isoliert gegenüber
dem Halbleiterkörper und
benachbart zu der Kanalzone ist eine erste Ansteuerelektrode angeordnet.
Außerdem
ist wenigstens eine zweite Ansteuerelektrode vorhanden, die sich
ausgehend von der Vorderseite durch die zweite Halbleiterschicht
bis in die erste Halbleiterschicht erstreckt und die gegenüber dem
Halbleiterkörper
isoliert ist.
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Durch
dieses Halbleiterbauelement ist ein lateraler MOS-Transistor realisiert,
in dessen Driftzone die wenigstens eine zweite Ansteuerelektrode
ausgebildet ist. Die erste Anschlusszone bildet die Source-Zone,
die durch die Kanalzone bzw. Body-Zone von der Driftzone getrennt
ist, und die zweite Anschlusszone bildet die Drain-Zone. Die Source-Zone, die
Drain-Zone und die Driftzone sind bei einem n-leitenden MOS-FET n-dotiert, während die
Kanalzone p-dotiert ist. Bei einem p-leitenden MOSFET sind die genannten
Halbleiterzonen entsprechend komplementär dotiert. Das Halbleiterbauelement
kann auch als IGBT ausgebildet sein, wobei die zweite Anschlusszo ne
bzw. Drain-Zone dann komplementär
zu der Driftzone dotiert ist.
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Die
vorzugsweise auf einem festen Potential liegende zweite Steuerelektrode
dient bei dem erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement
dazu, im Sperrfall, also dann, wenn an der zweiten Anschlusszone
ein hohes Potential anliegt und das Bauelement nicht leitend angesteuert
ist, so dass der pn-Übergang
zwischen der Kanalzone und der Driftzone sperrt, die Kanalzone und
damit den Halbleiterbereich benachbart zu der ersten Steuerelektrode,
die die Gate-Elektrode des MOS-Transistors bildet, gegenüber hohen
Potentialen abzuschirmen. Hieraus resultiert eine Reduktion der
Rückwirkungskapazität bzw. Millerkapazität, wodurch
das Bauelement besonders als Schalter zum hochfrequenten Schalten einer
Last geeignet ist.
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Vorzugsweise
sind mehrere beabstandet zueinander angeordnete zweite Steuerelektroden
vorhanden, zwischen denen sich Kanäle der Driftzone erstrecken.
Diese Kanäle
werden bei sperrendem Bauelement mit zunehmender Sperrspannung abgeschnürt, um dadurch
den Halbleiterbereich benachbart zu der Gate-Elektrode gegenüber den
hohen an der zweiten Anschlusszone anliegenden Potentialen abzuschirmen.
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Die
einzelnen zweiten Steuerelektroden sind vorzugsweise säulenförmig mit
einem kreisförmigen, rechteckförmigen oder
sonstigen mehreckförmigen Querschnitt
ausgebildet. Die sich durch die erste Halbleiterschicht bis in die
zweite Halbleiterschicht erstreckenden Steuerelektroden können auch
plattenförmig
ausgebildet sein, wobei sich die Platten in lateraler Richtung des
Halbleiterkörpers
in eine Richtung erstrecken, die von der ersten zu der zweiten Anschlusszone,
oder umgekehrt, führt.
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Die
vorzugsweise an ein definiertes Potential angeschlossenen zweiten
Steuerelektroden sind in dem Halbleiterkörper vollständig von einer Isolationsschicht
umgeben. Das definierte Potential, an das die wenigstens eine zweite
Steuerelektrode angeschlossen ist, ist vorzugsweise identisch mit
dem Potential, auf dem die erste Anschlusszone/Source-Zone des Bauelements
liegt. Bei einem n-leitenden MOS-Transistor, der als Low-Side-Schalter
eingesetzt ist, entspricht dieses Potential üblicherweise Bezugspotential
bzw. Masse.
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Die
erste Ansteuerelektrode, die die Gate-Elektrode des MOS-Transistors darstellt,
ist beispielsweise oberhalb der Vorderseite des Halbleiterkörpers benachbart
zu der Kanalzone angeordnet und mittels einer auf der Vorderseite
aufgebrachten Isolationsschicht gegenüber dem Halbleiterkörper isoliert.
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Weiterhin
besteht die Möglichkeit,
die Gate-Elektrode in einem Graben in dem Halbleiterkörper anzuordnen,
um so einen Seitenwandtransistor zu erhalten, dessen grundsätzliche
Struktur aus der
DE
198 40 032 C2 bekannt ist.
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Bei
dem erfindungsgemäßen MOS-Transistor
befinden sich die Source-, Gate-, und Drainanschlüsse an der
Vorderseite des Halbleiterkörpers. Außerdem ist
die Rückseite
des Halbleiterkörpers von
den im Bereich der Vorderseite angeordneten Source-, Drain-, und
Bodyzonen durch den pn-Übergang
zwischen der ersten Halbleiterschicht 110 und der zweiten
Halbleiterschicht 112 isoliert, so dass die Rückseite
unmittelbar auf einen Kühlkörper aufgebracht
werden kann. Bei einem n-leitenden MOS-Transistor,
bei dem die zweite Halbleiterschicht n-dotiert und die erste Halbleiterschicht
p-dotiert ist, wird dieser Kühlkörper vorzugsweise
auf das niedrigste Potential gelegt, das in der Schaltung, in der der
MOS-Transistor eingesetzt
wird, vorkommt. Hierdurch ist sichergestellt, dass der pn-Übergang
zwischen der ersten und zweiten Halbleiterschicht 110, 112 stets
sperrt.
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Bei
leitend angesteuertem Halbleiterbauelement werden in der Driftzone
neben den Majoritätsladungsträgern, also
Elektronen bei einem n-leitenden Bauelement und Löchern bei
einem p-leitenden
Bauelement, auch Minoritätsladungsträger, also
Löcher bzw.
Elektronen erzeugt. Diese Minoritätsladungsträger werden durch die komplementär zu der
Driftzone dotierte, darunter liegende Halbleiterschicht "eingefangen" und dadurch am Ausbreiten
verhindert. Um diesen Effekt zu verstärken sind in der Driftzone
bei einer Ausführungsform
Halbleiterzonen des ersten Leitungstyps, die somit komplementär zu der
Driftzone dotiert sind, vorhanden. Vorzugsweise liegen diese komplementär zu der
Driftzone dotierten Halbleiterzonen benachbart zu der zweiten Steuerelektrode. Außerdem sind
diese komplementär
zu der Driftzone dotierten Halbleiterzonen vorzugsweise an dasselbe Potential
wie die rückseitige
erste Halbleiterschicht 110 angeschlossen.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand von
Figuren näher erläutert. In
den Figuren zeigt
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelementes
in perspektivischer Darstellung im Querschnitt,
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2 ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßes Halbleiterbauelementes
in Draufsicht im Querschnitt (2A)
sowie in Seitenansicht im Querschnitt (2B, 2C),
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3 das elektrische Ersatzschaltbild
des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelementes,
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4 ein Anwendungsbeispiel
nach dem Stand der Technik für
einen MOS-Transistor als Low-Side-Schalter zur Ansteuerung einer
Last.
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In
den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen
gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.
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1 zeigt in perspektivischer
Darstellung im Querschnitt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelementes,
das als n-leitender MOS-Transistor ausgebildet ist. Es sei darauf
hingewiesen, dass die Erfindung selbstverständlich nicht auf n-leitende
Bauelemente beschränkt
ist, sondern auch auf p-leitende Bauelemente angewendet werden kann,
wobei die im Folgenden n-dotierten Halbleiterzonen entsprechend durch
p-dotierte Halbleiterzonen zu ersetzten sind und die im Folgenden
p-dotierten Halbleiterzonen entsprechend durch n-dotierte Halbleiterzonen
zu ersetzen sind.
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Der
dargestellte MOS-Transistor umfasst einen Halbleiterkörper 100 mit
einer ersten Halbleiterschicht 110, die schwach p-dotiert
ist, und einer auf der ersten Halbleiterschicht 110 aufgebrachten
zweiten Halbleiterschicht 112, die n-dotiert ist und die
in dem Ausführungsbeispiel
die Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100 bildet.
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Die
erste Halbleiterschicht 110 ist beispielsweise ein Halbleitersubstrat
auf das die zweite Halbleiterschicht 112 mittels Epitaxie
aufgebracht ist.
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In
der zweiten Halbleiterschicht 112 ist im Bereich der Vorderseite 101 eine
p-dotierte Kanalzone/Body-Zone vorhanden, in der eine stark n-dotierte erste
Anschlusszone 20, die die Source-Zone bildet, angeordnet
ist. In lateraler Richtung des Halbleiterkörpers 100 beabstandet
zu der Kanalzone 30 und der Source-Zone 20 ist
eine stark n-dotierte zweite Anschlusszone 50 im Bereich der Vorderseite 101 in der
zweiten Halbleiterschicht 112 angeordnet, wobei diese zweite
Anschlusszone 50 die Drain-Zone des MOS-Transistors bildet.
Ein Abschnitt 40 der zweiten Halbleiterschicht 112 zwischen
der Kanalzone 30 und der Drain-Zone 50 bildet
die Driftzone des MOS-Transistors,
wobei die Source-Zone 20 durch die Kanalzone 30 von
der Driftzone 40 getrennt ist. Zur Ausbildung eines lei tenden
Kanals in der Kanalzone zwischen der Source-Zone 20 und
der Driftzone 40 ist eine erste Steuerelektrode 60 vorhanden,
die in dem Ausführungsbeispiel
oberhalb der Vorderseite 101 angeordnet ist und die mittels
einer Isolationsschicht 62 gegenüber dem Halbleiterkörper 100 isoliert
ist.
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Neben
der als Gate-Elektrode G des MOS-Transistors dienenden ersten Steuerelektrode 60 sind
mehrere zweite Steuerelektroden 70 vorhanden, die beabstandet
zueinander angeordnet sind und die sich ausgehend von der Vorderseite 101 in der
Driftzone 40 durch die zweite Halbleiterschicht 112 bis
in die erste Halbleiterschicht 110 erstrecken, wobei diese
zweiten Steuerelektroden bzw. Hilfselektroden 70 mittels
Isolationsschichten 72 gegenüber dem Halbleiterkörper 100 isoliert
sind. Diese zweiten Steuerelektroden sind jeweils in lateraler Richtung des
Halbleiterkörpers 100 beabstandet
zu der Kanalzone 30 und außerdem beabstandet zu der Gate-Elektrode 60 angeordnet,
wobei die zweiten Steuerelektroden 70 in der dargestellten
Weise vorzugsweise näher
an der Kanalzone 30 als an der Drain-Zone 50 liegen.
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Die
erste Halbleiterschicht 110 weist im Bereich der der Vorderseite 101 gegenüberliegenden Rückseite 102 des
Halbleiterkörpers 100 vorzugsweise
eine Halbleiterschicht 114 auf, die etwas stärker dotiert
ist als die übrigen
Bereiche der ersten Halbleiterschicht 110. Vorzugsweise
handelt es sich bei dieser Halbleiterschicht 114 um eine
schwach rekristallisierte p-dotierte Halbleiterschicht. Auf die Rückseite 102 ist
vorzugsweise eine Metallschicht aufgebracht, die eine gut wärmeleitende
Verbindung zu dem Halbleiterkörper 100 herstellt,
um bei Aufbringen der Anordnung auf einen nicht dargestellten Kühlkörper eine
gute wärmeleitende
Verbindung zwischen dem Halbleiterkörper 100 und dem Kühlkörper zu
ermöglichen.
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Die
Funktionsweise des dargestellten Bauelementes wird nachfolgend für den eingangs
bereits erläuterten
Anwendungsfall erläutert,
bei dem der MOS-Transistor als Low-Side-Schalter zum Schalten einer
Last dient. Die Source-Zone 20 liegt dann auf Bezugspotential
GND, wobei in 1 eine
Anschlusselektrode S dieser Source-Zone 20 lediglich schematisch
dargestellt ist. Wie ebenfalls schematisch dargestellt ist, ist
die Source-Zone 20 vorzugsweise mit der Body-Zone 30 kurzgeschlossen,
was üblicherweise über die
Source-Anschlusselektrode
erfolgt, um dadurch in hinlänglich
bekannter Weise die Stromverstärkung
des durch die Drift-Zone 40, die Body-Zone 30 und
die Source-Zone 20 gebildeten parasitären Bipolartransistors zu reduzieren.
Das Potential an dem Drain-Anschluss des MOS-Transistors variiert
zwischen Versorgungspotential V+ bei sperrendem Transistor und annähernd Bezugspotential GND
bei leitendem Transistor.
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Die
zweiten Steuerelektroden 70 und die Rückseite 102 des Halbleiterkörpers, bzw.
die p-dotierte erste Halbleiterschicht 110 liegen vorzugsweise auf
Source-Potential und damit in dem dargestellten Beispiel auf Bezugspotential
GND.
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Bei
leitend angesteuerter Gate-Elektrode 62 sind die Hilfselektroden 70 nahezu
ohne Einfluss auf die elektrischen Eigenschaften des MOS-Transistors. In
diesem Fall bildet sich ein leitender Kanal unterhalb der Vorderseite 101 in
der Kanalzone zwischen der Source-Zone 20 und der Drift-Zone 40 aus,
wodurch bei Anliegen einer Spannung zwischen dem Drain-Anschluss D und dem
Source-Anschluss S im Wesentlichen Majoritätsladungsträger, nämlich Elektronen, zwischen
der Source-Zone 20 und
der Drain-Zone 50 fließen.
Wird der Transistor gesperrt, das Ansteuerpotential der Gate-Elektrode 60 also
soweit reduziert, dass der leitende Kanal unterbrochen wird, so
breitet sich ausgehend von der Kanalzone 30 eine Raumladungszone
in der Driftzone 40 aus, wobei diese Raumladungszone mit
zunehmender Sperrspannung in Richtung der Drain-Zone 50 fortschreitet.
Nähert
sich diese Raumladungszone den Hilfselektroden 70, steigt
also das Potential in der Driftzone 40 ausgehend von der
Kanalzone 30 an, so sorgen die auf Bezugspotential liegenden
Hilfselektroden 70 dafür,
dass die zwischen ihnen vorhandenen Kanäle der Drift-Zone 40 abgeschnürt werden. Die
Hilfselektroden 70 schirmen somit den Halbleiterbereich
der Drift-Zone 40, der zwischen der Kanalzone 30 und
den Hilfselektroden liegt, vor hohen drainseitig anliegenden Potentialen
ab. Dieser Abschirmungseffekt bewirkt eine Reduktion der Rückwirkung der
an dem Drain-Anschluss D anliegenden Potentiale auf die Gate-Elektrode,
was einer Reduktion der Gate-Drain-Kapazität bzw. Rückwirkungskapazität oder Millerkapazität des MOS-Transistors
entspricht.
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Der
pn-Übergang
zwischen der ersten Halbleiterschicht 110 und der zweiten
Halbleiterschicht 112 bewirkt, das selbst bei Anliegen
eines positiven Versorgungspotentials an dem Drain-Anschluss D kein
Strom an die auf Bezugspotential GND liegende Rückseite des Halbleiterkörpers 100 fließen kann. Der
Halbleiterkörper
kann somit mittels eines auf Bezugspotential liegenden Kühlkörpers gekühlt werden, ohne
die Funktionsweise des Bauelementes einzuschränken oder eine EMV-Störabstrahlung
hervorzurufen.
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Bei
leitendem Bauelement werden neben den Majoritätsladungsträgern, die bei dem dargestellten
Bauelement Elektronen sind, auch Minoritätsladungsträger, also Löcher, erzeugt. Diese Löcher werden
insbesondere durch die auf Bezugspotential liegende p-dotierte erste
Halbleiterschicht 110 an der Ausbreitung in der Driftzone
und insbesondere an einem Eindringen in die Kanalzone 30 gehindert. Vorzugsweise
sind in der Drift-Zone 40, insbesondere unter der Vorderseite 101 und
benachbart zu den Hilfselektroden 70 weitere p-dotierte
Halbleiterzonen vorhanden, die vorzugsweise ebenfalls auf dem selben
Potential wie die Rückseite
des Halbleiterkörpers 100,
liegen und die die Ausbreitung von Minoritätsladungsträgern in der Drift-Zone behindern.
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Das
Bauelement ist vorzugsweise derart aufgebaut, dass die Kanallänge, also
der Abstand zwischen der Source-Zone 20 und der Driftzone 40 im Vergleich
zu den übrigen
Abmessungen sehr klein ist. Entsprechendes gilt für die Abmessungen
der Gate-Elektrode 60 entlang
des Kanals zwischen der Source-Zone 20 und der Drift-Zone 40.
Vorzugweise liegt die Kanallänge
und dementsprechend die Länge der
Gate-Elektrode im Submikronbereich.
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Das
Bauelement wird vorzugsweise dadurch hergestellt, das zunächst ein
p-dotiertes Halbleitersubstrat hergestellt wird, das die spätere erste
Halbleiterschicht 110 bildet, wobei auf dieses Substrat mittels
eines Epitaxieverfahrens eine n-dotierte
Halbleiterschicht aufgebracht wird, die die spätere zweite Halbleiterschicht 112 bildet,
wobei die Source-, Kanal- und Drain-Zonen sowie die Gate-Elektrode
mittels hinlänglich
bekannter Verfahren hergestellt werden. Vor dem Aufbringen der Metallschicht 80 auf
die Rückseite
wird das Substrat vorzugsweise dünn
geschliffen, um eine gesamte Scheibendicke von weniger als 50 μm zu erreichen,
wobei die Dicke der Epitaxieschicht dabei vorzugsweise zwischen
5 und 10 μm
beträgt.
Der Abstand zwischen der Gate-Elektrode 60 und der Drain-Zone 50 beträgt vorzugsweise weniger
als 10 μm.
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Das
elektrische Ersatzschaltbild des in 1 dargestellten
Halbleiterbauelementes ist in 3 dargestellt.
Wie das Ersatzschaltbild zeigt, ist durch die Hilfselektroden 70 in
der Driftzone 40 ein selbstleitender MOS-Transistor gebildet,
wobei die Rückwirkungskapazität des Bauelementes
maßgeblich zwischen
dem Drain-Anschluss und dem auf Bezugspotential GND liegenden Steueranschluss
G2 dieses Depletion-Transistors anliegt, wodurch die Rückwirkungskapazität Cgd den über das
Ansteuerpotential an dem Gate-Anschluss G hergestellten Schaltzustand
des Bauelements nicht beeinflusst. Eine zwischen dem Drain-Anschluss
D und diesem Gate-Anschluss G gebildete Kapazität, die in dem Ersatzschaltbild
gestrichelt eingezeichnet ist, ist wesentlich kleiner als die Rückwirkungskapazität zwischen
dem Drain-Anschluss D und den Hilfselektroden 70.
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2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Halbleiterbauelementes, wobei 2A das Bauelement in Draufsicht
im Querschnitt und in den 2B und 2C in Seitenansicht im Querschnitt
entlang der in 2A eingezeichneten Schnittebenen
A-A und B-B zeigt.
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Das
Bauelement gemäß 2 ist als Seitenwandtransistor
ausgebildet und unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten Bauelement im Wesentlichen
durch die Anordnung der Gate-Elektrode 60. Bei dem Bauelement
gemäß 2 sind mehrere Gate-Elektroden
in dem Halbleiterkörper 100 angeordnet
und erstrecken sich ausgehend von der Vorderseite 101 in
vertikaler Richtung in den Halbleiterkörper hinein und sind mittels
einer Gate-Isolationsschicht 61 gegenüber dem Halbleiterkörper isoliert. Die
p-dotierte Kanalzone reicht bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 von der Vorderseite 101 bis
an die erste Halbleiterschicht 10, wobei die Gate-Elektroden 60 vorzugsweise
oberhalb der ersten Halbleiterschicht 110 enden, wie dies
in 2 dargestellt ist.
Die Source-Zone 20 reicht wie die Kanalzone 30 vorzugsweise
ebenfalls von der Vorderseite 101 bis an die erste Halbleiterschicht 110.
Die Gate-Elektrode 60 weist mehrere beabstandet zueinander
angeordnete, im wesentlichen plattenförmig ausgebildete Abschnitte
auf, die sich in lateraler Richtung des Halbleiterkörpers von
der Driftzone 40 durch die Kanalzone 30 bis in
die Source-Zone 20 erstrecken.
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Wie
auch bei dem Bauelement gemäß 1 umfasst das Bauelement
gemäß 2 Hilfselektroden 70,
die von der Vorderseite 101 bis in die erste Halbleiterschicht
reichen und die gegenüber
dem Halbleiterkörper 100 durch
Isolationsschichten 72 isoliert sind.
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- 20
- erste
Anschlusszone, Source-Zone
- 30
- Kanalzone,
Body-Zone
- 40
- Driftzone
- 50
- zweite
Anschlusszone, Drain-Zone
- 60
- erste
Steuerelektrode, Gate-Elektrode
- 62
- Isolationsschicht
- 70
- zweite
Steuerelektrode, Hilfselektrode
- 72
- Isolationsschicht
- 80
- Kontaktschicht
- 90
- p-dotierte
Halbleiterzonen
- 100
- Halbleiterkörper
- 101
- Vorderseite
- 102
- Rückseite
- 110
- erste
Halbleiterschicht
- 112
- zweite
Halbleiterschicht
- 114
- Halbleiterschicht
- Cgd
- Gate-Drain-Kapazität, Miller-Kapazität, Rückwir
-
- kungskapazität
- D
- Drain-Anschluss
- G,
G2
- Gate-Anschluss
- GND
- Bezugspotential
- N,
n+
- n-dotierte
Halbleiterzone
- P,
p–
- p-dotierte
Halbleiterzonen
- S
- Source-Anschluss
- T
- MOSFET
- T1
- selbstsperrender
MOSFET
- T2
- selbstleitender
MOSFET
- V+
- Versorgungspotential