DE10145765A1 - Semiconducting structure for controling current has channel region with channel conduction region of first conductivity type and higher than basic doping level of channel region - Google Patents

Abstract

The arrangement has at least a first semiconductor region (2) of a first conductivity type at least partly containing a current path and a channel region (22) forming part of the first region with a basic doping level and current influenced by at least one depletion zone (23,24). The channel region has a channel conduction region (225) for guiding a current that is of the first conductivity type with higher than the basic doping level. AN Independent claim is also included for the following: a method of manufacturing a semiconducting structure for controling a current.

Description

Die Erfindung betrifft einen Halbleiteraufbau zur Steuerung eines Stroms, wobei der Halbleiteraufbau mindestens ein erstes Halbleitergebiet eines ersten Leitungstyps (n oder p), einen zumindest teilweise innerhalb des ersten Halbleitergebiets verlaufenden Strompfad und ein Kanalgebiet, das Teil des ersten Halbleitergebiets ist, das eine Grunddotierung aufweist, und innerhalb dessen der Strom mittels wenigstens einer Verarmungszone beeinflussbar ist, umfasst. Ein solcher Halbleiteraufbau ist beispielsweise aus der US 6,034,385 bekannt. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiteraufbaus. The invention relates to a semiconductor structure for control a current, the semiconductor structure being at least one first semiconductor region of a first conductivity type (n or p), one at least partially within the first Semiconductor area trending current path and a channel area that part of the first semiconductor region, which is a basic doping has, and within which the current by means of at least a depletion zone can be influenced. Such a Semiconductor structure is for example from US 6,034,385 known. The invention also relates to a method for Manufacture of a semiconductor structure.

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 tritt ein Überstrom auf, 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. To supply an electrical consumer with a The nominal electrical current is usually exceeded by the consumer a switching device to an electrical supply network connected. When switching on and also in the event of a Short circuit occurs an overcurrent that is significantly higher than that Rated current is. To protect the electrical consumer that must be between the consumer and the electrical network switched switching device limit this overcurrent and also can switch off. Furthermore there is for example in the Converter technology Applications in which the consumer in Also safe in the event of reverse voltage to be separated from the supply network. For the Functions described are current-limiting switches in the form of a Semiconductor structure known.

So wird in der US 6,034,385 und auch in der WO 00/16403 A1 ein Halbleiteraufbau beschrieben, bei dem ein Stromfluss zwischen einer ersten und einer zweiten Elektrode 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-Leitungstyps. Der Leitungstyp wird bestimmt durch den Typ der Ladungsträger, mit denen das Halbleitergebiet dotiert ist. Zur Stromsteuerung ist innerhalb des ersten Halbleitergebiets mindestens ein laterales Kanalgebiet vorgesehen. Unter lateral oder auch horizontal 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 durch mindestens einen p-n-Übergang, insbesondere durch die Verarmungszone (Zone mit Verarmung an Ladungsträgern und damit hohem elektrischen Widerstand; Raumladungszone) dieses p-n-Übergangs, in vertikaler Richtung begrenzt. Die vertikale Ausdehnung dieser Verarmungszone kann unter anderem durch eine Steuerspannung eingestellt werden. Der p-n- Übergang ist zwischen dem ersten Halbleitergebiet und einem vergrabenen p-leitenden Inselgebiet gebildet. Das vergrabene Inselgebiet übernimmt die Abschirmung der ersten Elektrode gegenüber dem hohen elektrischen Feld in Sperrrichtung oder im ausgeschalteten Zustand. Bei speziellen Ausführungsformen kann das Kanalgebiet auch durch eine weitere Verarmungszone in vertikaler Richtung begrenzt werden. Diese weitere Verarmungszone wird beispielsweise durch einen weiteren p-n-Übergang zwischen einem zweiten p-leitenden Halbleitergebiet und dem ersten n-leitenden Halbleitergebiet hervorgerufen. Auch das zweite p-leitende Halbleitergebiet kann mittels einer Steuerelektrode an eine Steuerspannung angeschlossen sein. Das für die Stromsteuerung maßgebliche Kanalgebiet ist innerhalb einer Epitaxieschicht angeordnet. Bei der Herstellung dieser Epitaxieschicht kann es zu Schwankungen in der Dicke und der Dotierstoffkonzentration kommen. Dies wirkt sich unmittelbar auf die Strom steuernden Eigenschaften des Kanalgebiets aus. Es ist daher möglich, dass der Halbleiteraufbau am Ende des Herstellungsprozesses aufgrund der Toleranzen der Epitaxieschicht nicht das geforderte Stromsteuerungsverhalten, beispielsweise eine bestimmte Abschnürspannung, aufweist. Dadurch sinkt die erzielbare Ausbeute. Thus, in US 6,034,385 and also in WO 00/16403 A1 describes a semiconductor structure in which a current flow controlled between a first and a second electrode becomes. In particular, the current can be switched on and off or can be limited to a maximum value. The active part of the Semiconductor structure consists of a first semiconductor region a given line type, especially the n-conductivity type. The type of line is determined by the type of Charge carriers with which the semiconductor region is doped. to Current control is within the first semiconductor area at least one lateral channel area is provided. Under laterally or horizontally, a direction becomes parallel to a main surface of the first semiconductor region Roger that. In contrast, vertical becomes perpendicular to Main surface called direction. The lateral Channel area is characterized by at least one p-n junction, in particular through the depletion zone (zone with depletion on Charge carriers and thus high electrical resistance; Space charge zone) of this p-n transition, limited in the vertical direction. The vertical extent of this depletion zone can be under other can be set by a control voltage. The p-n Transition is between the first semiconductor region and one buried p-type island area formed. The buried The island area is used to shield the first electrode against the high electric field in the reverse direction or when switched off. In special embodiments the channel area can also be crossed by another depletion zone be limited in the vertical direction. This one more Depletion zone is, for example, by another p-n junction between a second p-type semiconductor region and the first n-type semiconductor region. Also the second p-type semiconductor region can be formed using a Control electrode to be connected to a control voltage. The channel area relevant for current control is arranged within an epitaxial layer. In the preparation of this epitaxial layer can cause variations in thickness and the dopant concentration. This affects directly on the current controlling properties of the Canal area. It is therefore possible that the semiconductor structure on End of the manufacturing process due to the tolerances of the Epitaxial layer is not what is required Current control behavior, for example a certain pinch-off voltage, having. This reduces the yield that can be achieved.

Ein ähnlicher Halbleiteraufbau wird in der DE 196 29 088 A2 beschrieben. Folglich kann es auch bei diesem Halbleiteraufbau zu einer ähnlich niedrigen technologiebedingten Ausbeute bei der Herstellung kommen. A similar semiconductor structure is described in DE 196 29 088 A2 described. Consequently, this can also happen Semiconductor structure at a similar low technology-related yield come in the making.

Weiterhin wird mit der US 5,543,637 ein Halbleiteraufbau offenbart, der ein erstes Halbleitergebiet eines ersten Leitungstyps mit einem vergrabenen Inselgebiet eines zum ersten entgegengesetzten Leitungstyps sowie zwei Elektroden und einer Steuerelektrode umfasst. Die durch die Steuerelektrode und das vergrabene Inselgebiet hervorgerufenen jeweiligen Verarmungszonen bilden wieder ein Kanalgebiet, in dem ein zwischen den beiden Elektroden fließender Strom gesteuert wird. Die Steuerelektrode ist entweder als Schottky-Kontakt oder als MOS-Kontakt ausgeführt. Als Halbleitermaterial wird 3C-, 6H oder 4H-Siliciumcarbid (SiC) verwendet. Auch hier ist das Kanalgebiet in einer Epitaxieschicht angeordnet, deren Dicke und Dotierstoffkonzentration Schwankungen unterworfen sind. Furthermore, US 5,543,637 is a semiconductor structure discloses a first semiconductor region of a first Line type with a buried island area one to the first opposite conductivity type as well as two electrodes and a control electrode. The through the control electrode and the buried island area evoked each Depletion zones again form a channel area in which a Controlled current flowing between the two electrodes becomes. The control electrode is either a Schottky contact or designed as a MOS contact. As a semiconductor material 3C, 6H or 4H silicon carbide (SiC) used. Here too the channel region is arranged in an epitaxial layer, the Thickness and dopant concentration are subject to fluctuations are.

Weiterhin ist aus der DE 198 33 214 C1 ein insbesondere in SiC realisierter Halbleiteraufbau bekannt, bei dem zur Stromsteuerung ein von zwei p-leitenden Halbleitergebieten begrenztes n-leitendes laterales Kanalgebiet vorgesehen ist. Wiederum befindet sich das Kanalgebiet in einer Epitaxieschicht, so dass auch hier aus den vorstehend genannten Gründen eine reduzierte Ausbeute bei der Herstellung möglich ist. Furthermore, DE 198 33 214 C1 in particular in SiC realized semiconductor structure known in which Current control one of two p-type semiconductor areas limited n-type lateral channel region is provided. Again the canal area is in one Epitaxial layer, so that here too from the above Reduced yield in production is possible for reasons.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, einen Halbleiteraufbau der eingangs bezeichneten Art anzugeben, der bei der Herstellung unempfindlich gegenüber technologiebedingten Schwankungen ist und eine hohe Ausbeute ermöglicht. Außerdem soll ein Herstellungsverfahren für einen solchen Halbleiteraufbau angegeben werden. The invention is based on the object, one Semiconductor structure of the type specified at the beginning, which at manufacturing insensitive to technology-related Fluctuations and a high yield is possible. Moreover is supposed to be a manufacturing process for such Semiconductor structure can be specified.

Zur Lösung der den Halbleiteraufbau betreffenden Aufgabe wird ein Halbleiteraufbau entsprechend den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 angegeben. To solve the problem related to the semiconductor structure a semiconductor structure according to the features of independent claim 1 specified.

Bei dem erfindungsgemäßen Halbleiteraufbau zur Steuerung eines Stroms handelt es sich um einen Halbleiteraufbau der eingangs bezeichneten Art, der dadurch gekennzeichnet ist, dass das Kanalgebiet ein zur Stromführung bestimmtes Kanalleitungsgebiet, das den ersten Leitungstyp und eine verglichen mit der Grunddotierung höhere Dotierung aufweist, umfasst. In the semiconductor structure according to the invention for control a current is a semiconductor structure of the type described at the outset, which is characterized in that the canal area is intended to carry electricity Channel line area that compared the first line type and one has higher doping with the basic doping.

Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass durch eine zusätzlich in dem Kanalgebiet vorgesehene Zone mit einer verglichen mit dem restlichen Kanalgebiet höheren Dotierstoffkonzentration die Empfindlichkeit des Halbleiteraufbaus gegenüber technologiebedingten Schwankungen bei der Herstellung erheblich reduziert, wenn nicht sogar vollständig beseitigt werden kann. Die zusätzlich vorgesehene Zone, die hier als Kanalleitungsgebiet bezeichnet wird, ist mit Dotierstoffen vom gleichen Ladungsträgertyp (n oder p) wie auch das Kanalgebiet dotiert. Sie bestimmt im Wesentlichen die elektrischen Eigenschaften des Kanalgebiets. So wird der Strom im Durchlassbetrieb aufgrund der höheren Dotierung und der damit einhergehenden höheren Leitfähigkeit bevorzugt in dem Kanalleitungsgebiet geführt. Das restliche Kanalgebiet bleibt dagegen weitgehend stromfrei, so dass hier etwa vorhandene Schwankungen der Grunddotierung oder der Dicke dann keine oder nur noch eine untergeordnete Rolle spielen. Das Kanalleitungsgebiet kann beispielsweise mittels einer Ionenimplantation mit sehr hoher Genauigkeit und geringen Schwankungen in der Dotierstoffkonzentration sowie der Dicke hergestellt werden. Durch diese so gewonnene neue Unabhängigkeit gegenüber den technologiebedingten Schwankungen ergibt sich eine erhöhte Ausbeute beim Herstellungsprozess des Halbleiteraufbaus. The invention is based on the knowledge that through an additional zone provided in the channel area with a compared to the rest of the channel area higher Dopant concentration the sensitivity of the semiconductor structure against technology-related fluctuations in Manufacturing significantly reduced, if not completely can be eliminated. The additional zone provided here is referred to as a sewer line area, with Dopants of the same charge carrier type (n or p) as that Channel area endowed. It essentially determines that electrical properties of the channel area. So the current in the Pass-through operation due to the higher doping and thus accompanying higher conductivity preferred in the Channel line area led. The rest of the canal area remains on the other hand largely free of electricity, so that any existing here Fluctuations in the basic funding or the thickness then none or only play a subordinate role. The Channel line area can, for example, by means of a Ion implantation with very high accuracy and little fluctuation manufactured in the dopant concentration and the thickness become. With this new independence compared to the technology-related fluctuations increased yield in the manufacturing process of Semiconductor structure.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Halbleiteraufbaus gemäß der Erfindung ergeben sich aus den vom Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen. Advantageous embodiments of the semiconductor structure according to the Invention result from those dependent on claim 1 Claims.

Bei einer günstigen Ausführungsform enthält das Kanalleitungsgebiet mindestens 80% der insgesamt in dem Kanalgebiet vorhandenen Gesamtladung des ersten Leitungstyps. Damit sind höchstens nur noch die restlichen 20% der Gesamtladung, die sich außerhalb des Kanalleitungsgebiets im Kanalgebiet befinden, den technologiebedingten Schwankungen unterworfen. Dieser positive Effekt lässt sich weiter steigern, indem sogar mindestens 90% der innerhalb des Kanalgebiets vorhandenen Gesamtladung des ersten Leitungstyps im Kanalleitungsgebiet vorgesehen sind. In a favorable embodiment, this contains Channel area at least 80% of the total in the channel area existing total charge of the first line type. With that at most only the remaining 20% of the total load that located outside the sewer area in the sewer area are subject to technology-related fluctuations. This positive effect can be further increased by even at least 90% of those within the canal area Total charge of the first line type in the sewer line area are provided.

Günstig ist ein sogenannter vertikaler Halbleiteraufbau, bei dem der Strom im Wesentlichen in vertikaler Richtung durch den Halbleiteraufbau geführt wird. Diese Ausführungsform ist in der Lage, im Sperrfall eine besonders hohe Sperrspannung zu tragen. A so-called vertical semiconductor structure is favorable which the current passes through essentially in the vertical direction the semiconductor structure is performed. This embodiment is capable of a particularly high reverse voltage in the event of blocking to wear.

Die Stromsteuerung erfolgt mittels eines vorzugsweise lateralen Kanalgebiets. In dieser Ausführungsform kann sowohl der zu führende Strom sicher an- und abgeschaltet werden, als auch eine hohe Sperrspannung vom Halbleiteraufbau aufgenommen werden. The current is controlled preferably by means of a lateral canal area. In this embodiment, both the current to be carried safely switched on and off as also a high reverse voltage is absorbed by the semiconductor structure become.

Bei einer weiteren bevorzugten Variante liegt der Halbleiteraufbau in Form eines Feldeffekttransistors, insbesondere in Form eines Sperrschicht-Feldeffekttransistors (JFET), vor. Diese Transistorart eignet sich besonders gut für die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung gewünschte Stromsteuerung. In a further preferred variant, the Semiconductor structure in the form of a field effect transistor, in particular in the form of a junction field effect transistor (JFET). This type of transistor is particularly suitable for the Desired in connection with the present invention Current control.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht der Halbleiteraufbau teilweise oder auch komplett aus einem Halbleitermaterial, das einen Bandabstand von wenigstens 2 eV aufweist. In an advantageous embodiment, the Semiconductor structure partially or completely from one Semiconductor material that has a band gap of at least 2 eV.

Geeignete Halbleitermaterialien sind beispielsweise Diamant, Galliumnitrit (GaN), Indiumphosphit (InP) oder vorzugsweise Siliciumcarbid (SiC). Auf Grund der extrem niedrigen intrinsische Ladungsträgerkonzentration (= Ladungsträgerkonzentration ohne Dotierung) und des sehr geringen Durchlassverlusts sind die genannten Halbleitermaterialien, insbesondere SiC, sehr vorteilhaft. Die genannten Halbleitermaterialien weisen außerdem im Vergleich zu dem "Universalhalbleiter" Silicium eine deutlich höhere Durchbruchsfestigkeit auf, so dass der Halbleiteraufbau bei einer höheren Spannung eingesetzt werden kann. Das bevorzugte Halbleitermaterial ist Siliciumcarbid, insbesondere einkristallines Siliciumcarbid vom 3C- oder 4H- oder 6H- oder 15R-Polytyp. Suitable semiconductor materials are, for example, diamond, Gallium nitrite (GaN), indium phosphite (InP) or preferably Silicon carbide (SiC). Because of the extremely low intrinsic charge carrier concentration (= Charge carrier concentration without doping) and the very low transmission loss are the semiconductor materials mentioned, in particular SiC, very advantageous. The semiconductor materials mentioned have also compared to the "universal semiconductor" silicon a significantly higher breakdown strength, so that the Semiconductor structure can be used at a higher voltage can. The preferred semiconductor material is silicon carbide, in particular monocrystalline silicon carbide of 3C or 4H or 6H or 15R poly type.

Weiterhin ist eine Variante möglich, bei der der Halbleiteraufbau ein innerhalb des ersten Halbleitergebiets zumindest teilweise vergrabenes Inselgebiet umfasst. Dieses Inselgebiet hat einen zweiten gegenüber dem ersten Leitungstyp (n oder p) entgegengesetzten Leitungstyp (p oder n). Das Inselgebiet bildet mit dem ersten Halbleitergebiet einen p-n-Übergang, dessen Verarmungszone zur Steuerung des Kanalgebiets und damit auch des Stromflusses herangezogen werden kann. A variant is also possible in which the Semiconductor structure at least within the first semiconductor region partially buried island area. This island area has a second compared to the first line type (n or p) opposite line type (p or n). The island area forms a p-n junction with the first semiconductor region, its depletion zone to control the channel area and so that the current flow can also be used.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist innerhalb des Kanalleitungsgebiets mindestens ein Kanalkompensationsgebiet angeordnet. Vorzugsweise enthält das Kanalleitungsgebiet mehrere dieser Kanalkompensationsgebiete. Das Kanalkompensationsgebiet weist insbesondere eine Dotierung mit einem zweiten gegenüber dem ersten Leitungstyp (n oder p) entgegengesetzten Leitungstyp (p oder n) auf. Die in den Kanalkompensationsgebieten vorhandene Ladung kompensiert bei anliegender Sperr-Steuerspannung die im Kanalleitungsgebiet vorhandene Ladung, so dass die Dotierstoffkonzentration des ersten Ladungsträgertyps im Kanalleitungsgebiet weiter erhöht werden kann. Dank der Kompensation führt dies nicht zu einer Verschlechterung des elektrischen Verhaltens des Halbleiteraufbaus, insbesondere nicht zu einer unerwünschten Erhöhung der zur vollständigen Abschnürung des Kanalgebiets erforderlichen Steuerspannung (= Abschnürspannung). Dies bietet insbesondere dann Vorteile, wenn eine kleine Abschnürspannung beispielsweise von unter 15 V gefordert ist. Ab einer Erhöhung der Dotierstoffkonzentration des ersten Leitungstyps im Kanalleitungsgebiet um mindestens den Faktor 2 verglichen mit der Ausführungsform ohne Kanalkompensationsgebiete wird der durch die Kompensationsgebiete bedingte Flächenverlust aufgrund der dann erheblich gesteigerten Leitfähigkeit im Kanalleitungsgebiet zumindest wettgemacht, wenn nicht sogar überkompensiert. In another advantageous embodiment is inside of the sewer line area at least one Channel compensation area arranged. Preferably, the duct line area contains several of these channel compensation areas. The Channel compensation area has in particular a doping with second versus first line type (n or p) opposite line type (p or n). The in the Channel compensation areas compensate for existing charge when it is present Reverse control voltage that existing in the sewer line area Charge so that the dopant concentration of the first Charge carrier types in the sewer line area can be further increased can. Thanks to the compensation, this does not lead to one Deterioration of the electrical behavior of the Semiconductor structure, especially not to an undesirable increase in necessary for the complete restriction of the canal area Control voltage (= pinch-off voltage). This offers in particular then advantages if a small pinch-off tension for example, below 15 V is required. From an increase in Dopant concentration of the first conductivity type in the Channel area by at least a factor of 2 compared to the Embodiment without channel compensation areas is the by the compensation areas caused loss of area due to then significantly increased conductivity in the Sewer area at least made up for, if not overcompensated.

Vorteilhaft ist es, wenn das mindestens eine Kanalkompensationsgebiet oder, im Fall mehrerer Kanalkompensationsgebiete, die einzelnen Kanalkompensationsgebiete jeweils eine höhere Dotierstoffkonzentration als das Kanalleitungsgebiet hat bzw. haben. Der Flächenanteil des Kanalleitungsgebiets ist dann größer als der aller Kanalkompensationsgebiete. Dies ist günstig, da der Strom innerhalb des Kanalleitungsgebiets geführt werden soll und deshalb auch ein möglichst großer Anteil des Kanalleitungsgebiets hierfür verfügbar sein sollte. Gleichzeitig bleibt die beschriebene vorteilhafte kompensierende Wirkung im Sperrfall erhalten. It is advantageous if the at least one Channel compensation area or, in the case of multiple channel compensation areas, the individual channel compensation areas each have a higher one Has dopant concentration as the channel conduction area or to have. The area share of the sewer pipe area is then larger than that of all channel compensation areas. This is favorable because the electricity is within the sewer area should be carried out and therefore as large as possible Share of the sewer line area should be available for this. At the same time, the described advantageous remains receive a compensating effect in the event of a lock.

Bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der die in dem Kanalleitungsgebiet insgesamt vorhandene Gesamtladung des ersten Leitungstyps in etwa gleich groß ist wie die in allen Kanalkompensationsgebieten vorhandene Gesamtladung des zweiten Leitungstyps. Dann wird eine sehr gute Kompensationswirkung erreicht. An embodiment is preferred in which the Channel line area total existing total charge of the first Line type is approximately the same size as that in all Channel compensation areas existing total charge of the second Conductivity type. Then a very good compensation effect reached.

Bei einer anderen vorteilhaften Variante ist das Kanalgebiet innerhalb einer Epitaxieschicht angeordnet. Die technologiebedingten Schwankungen der Dotierstoffkonzentration und der Dicke innerhalb der Epitaxieschicht spielen aufgrund des zusätzlich vorhandenen Kanalleitungsgebiets aus den vorstehend genannten Gründen keine Rolle. Weiterhin ist es möglich, dass das erste Halbleitergebiet eine zweite Epitaxieschicht aufweist, die insbesondere als eine im Sperrfall einen wesentlichen Teil der anliegenden Sperrspannung aufnehmende Driftzone ausgebildet ist. Die beiden Epitaxieschichten erfüllen jeweils unterschiedliche Aufgaben. Die eine dient der Stromsteuerung, die andere der Sperrspannungsaufnahme. Günstigerweise können dennoch beide Epitaxieschichten bei einer weiteren Variante eine im Wesentlichen gleiche Grunddotierung aufweisen. Dank des das Stromsteuerungsverhalten maßgeblich bestimmenden Kanalleitungsgebiets kann die Grunddotierung der Epitaxieschicht, in der das Kanalgebiet angeordnet ist, nach anderen Gesichtspunkten ausgelegt werden. Günstig ist es nämlich, wenn es an der Grenzfläche zwischen den beiden Epitaxieschichten zu keinem Dotierungssprung kommt. Der Halbleiteraufbau kann dann eine höhere Sperrspannung tragen. In another advantageous variant, the channel area arranged within an epitaxial layer. The technology-related fluctuations in dopant concentration and Thickness within the epitaxial layer play due to the additionally existing sewer line area from the above reasons mentioned do not matter. It is also possible that the first semiconductor region has a second epitaxial layer has, in particular as one in the event of a lock essential part of the applied reverse voltage receiving drift zone is trained. Meet the two epitaxial layers different tasks each. One serves the Current control, the other of reverse voltage consumption. Conveniently, both epitaxial layers can still with one Another variant has essentially the same basic funding exhibit. Thanks to the power control behavior significantly determining channel line area, the basic doping of Epitaxial layer in which the channel region is arranged after other points of view. It is cheap namely if it's at the interface between the two Epitaxial layers come to no doping jump. The Semiconductor structures can then carry a higher reverse voltage.

Weiterhin gibt es eine Variante, bei der das erste Halbleitergebiet auf einem Substrat angeordnet ist, das den zum ersten Leitungstyp entgegengesetzten Leitungstyp aufweist. Dann sind an der Stromführung beide Ladungsträgertypen - Elektronen und Löcher - beteiligt. Aufgrund der bipolaren Modulation stellt sich ein sehr günstiges Stromleitungsverhalten ein. Außerdem bedingt der zusätzliche p-n-Übergang zwischen dem ersten Halbleitergebiet und dem Substrat eine Eignung für eine hohe Sperrspannung. There is also a variant in which the first Semiconductor region is arranged on a substrate that the to first line type has opposite line type. Then are both types of charge carriers on the power supply - Electrons and holes - involved. Because of the bipolar modulation there is a very favorable power line behavior. In addition, the additional p-n transition between the suitability for the first semiconductor region and the substrate a high reverse voltage.

Zur Lösung der das Verfahren betreffenden Aufgabe wird ein Verfahren entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 17 angegeben. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Halbleiteraufbaus zur Steuerung eines Stroms handelt es sich um ein Verfahren, bei dem mindestens ein Halbleitersubstrat bereitgestellt wird, eine Epitaxieschicht mit einer Grunddotierung auf das Halbleitersubstrat aufgebracht wird, wobei die Epitaxieschicht ein Kanalgebiet, innerhalb dessen der Strom beeinflussbar ist, beinhaltet, und ein zur Stromführung bestimmtes Kanalleitungsgebiet mit verglichen mit der Grunddotierung höherer Dotierung zumindest im Bereich des Kanalgebiets in die Epitaxieschicht implantiert wird. To solve the problem relating to the procedure, a Method according to the features of claim 17 specified. In the manufacturing method according to the invention a semiconductor structure for controlling a current is a procedure in which at least one Semiconductor substrate is provided, an epitaxial layer with a Basic doping is applied to the semiconductor substrate, wherein the epitaxial layer is a channel area within which the current can be influenced, includes, and one for Conducting specific channel line area with compared to the Basic doping of higher doping at least in the area of Channel area is implanted in the epitaxial layer.

Dieses Verfahren ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da sich mittels eines Epitaxieverfahrens üblicherweise nur eine Grunddotierung mit einer relativ hohen Schwankungsbreite beispielsweise von etwa ±15%, herstellen lässt. Mittels einer Ionenimplantation, die zur Herstellung des Kanalleitungsgebiets eingesetzt wird, lässt sich die Dotierung dagegen wesentlich genauer einstellen. Das Kanalleitungsgebiet, das für die Stromsteuerung maßgeblich ist, hat dann nur eine sehr geringe Schwankung in seiner Dotierstoffkonzentration. This method is particularly advantageous because usually only one using an epitaxial procedure Basic funding with a relatively high fluctuation range for example of about ± 15%. By means of a Ion implantation used to manufacture the Doping can be used in the channel line area set much more precisely. The sewer pipe area, which for the current control is decisive, then has only one little fluctuation in its dopant concentration.

Vorteilhaft sind Ausgestaltungen des Verfahrens entsprechend den von Anspruch 17 abhängigen Ansprüchen. Refinements of the method are advantageous accordingly the claims dependent on claim 17.

Insbesondere vorteilhaft ist eine Verfahrensvariante, bei der eine weitere Epitaxieschicht auf das Halbleitersubstrat aufgebracht wird. Die beiden Epitaxieschichten werden vorzugsweise sukzessive und übereinander auf das Halbleitersubstrat aufgebracht. Günstig ist es außerdem, wenn die beiden Epitaxieschichten im Wesentlichen die gleiche Grunddotierung aufweisen. Die Ionenimplantation des Kanalleitungsgebiets findet nach Abschluss der epitaktischen Verfahrensschritte zum Aufbringen der beiden Epitaxieschichten statt. Dieses Verfahren ermöglicht bei hoher Ausbeute die Herstellung eines zur Stromsteuerung bestimmten Halbleiteraufbaus, der insbesondere die vorstehend genannten Vorzüge aufweist. A method variant in which another epitaxial layer on the semiconductor substrate is applied. The two epitaxial layers are preferably successively and one above the other on the semiconductor substrate applied. It is also beneficial if the two Epitaxial layers have essentially the same basic doping exhibit. The ion implantation of the duct area takes place after completion of the epitaxial process steps to Application of the two epitaxial layers instead. This method enables the production of a high yield Current control certain semiconductor structure, the particular has the advantages mentioned above.

Bevorzugte, jedoch keinesfalls einschränkende Ausführungsbeispiele 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: Preferred but not limiting Embodiments of the invention will now be described with reference to the drawing explained in more detail. The drawing is not for clarification run to scale, and certain features are represented schematically. Show in detail:

Fig. 1 und Fig. 2 einen Halbleiteraufbau mit einem innerhalb eines Kanalgebiets angeordneten hoch dotierten Kanalleitungsgebiet und Fig. 1 and Fig. 2 shows a semiconductor structure having an inside of a channel region arranged highly doped channel conduction region, and

Fig. 3 Dotierungsprofil des im Halbleiteraufbau von Fig. 1 und 2 vorgesehenen Kanalleitungsgebiets, Fig. 3 of the doping profile in the semiconductor structure of FIG. 1 and 2 provided for channel conduction region,

Fig. 4 einen weiteren Halbleiteraufbau mit Kanalleitungsgebiet und Kanalkompensationsgebieten, Fig. 4 shows a further semiconductor structure with channel conduction region and channel compensation areas,

Fig. 5 einen Querschnitt durch das Kanalleitungsgebiet und die Kanalkompensationsgebiete des Halbleiteraufbaus von Fig. 4 und Fig. 5 shows a cross section through the channel conduction region and the channel compensation regions of the semiconductor structure of FIG. 4 and

Fig. 6 bis Fig. 8 einen weiteren Halbleiteraufbau mit Kanalleitungsgebiet. Fig. 6 to Fig. 8 shows a further semiconductor structure with channel conduction region.

Einander entsprechende Teile sind in den Fig. 1 bis 8 mit denselben Bezugszeichen versehen. Corresponding parts are provided with the same reference numerals in FIGS. 1 to 8.

In Fig. 1 ist ein Halbleiteraufbau 100 zur Steuerung eines Stroms I in Form eines vertikalen Sperrschicht-Feldeffekt- Transistors (JFET) dargestellt. Der in Fig. 1 gezeigte Halbleiteraufbau ist lediglich eine Halbzelle. Durch Spiegelung an dem rechten Rand der Halbzelle erhält man eine komplette Zelle. Eine Mehrzellenstruktur ergibt sich entsprechend durch mehrfache Spiegelung. In Fig. 1, a semiconductor construction 100 is illustrated a vertical junction field effect transistor (JFET) for controlling a current I in the form. The semiconductor structure shown in FIG. 1 is only a half cell. A complete cell is obtained by mirroring on the right edge of the half cell. A multi-cell structure accordingly results from multiple mirroring.

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 p-leitendes (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 Fig. 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 gleiche Grunddotierung auf. Sie sind niedriger dotiert (n^-) als das Halbleitersubstrat 27 (n⁺). The active part, in which the current control essentially takes place, is contained in an n-type (electron line) first semiconductor region 2 . A 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. In the exemplary embodiment of FIG. 1, the first semiconductor region 2 is composed of a semiconductor substrate 27 and two epitaxially grown semiconductor layers 261 and 262 arranged thereon. The first surface 20 belongs to the second epitaxial layer 262 and the second surface 80 belongs to the first epitaxial layer 261 . The two epitaxial layers 261 and 262 have essentially the same basic doping. They are less doped (n ^- ) than the semiconductor substrate 27 (n ⁺ ).

An der zweiten Oberfläche 80 ist ein innerhalb des Inselgebiets 3 eingebettetes n-leitendes Kontaktgebiet 5 vorgesehen. Es ist hoch dotiert (n⁺). Das Inselgebiet 3 erstreckt sich in allen Richtungen parallel zur ersten Oberfläche 20 weiter als das Kontaktgebiet 5. An n-type contact area 5 embedded within the island area 3 is provided on the second surface 80 . It is highly endowed (n ⁺ ). The island area 3 extends in all directions parallel to the first surface 20 further than the contact area 5 .

Als Halbleitermaterial kommt in dem Halbleiteraufbau 100 Siliciumcarbid (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 Kontaktgebiets 5 liegt typischerweise zwischen 1 × 10¹⁹ cm^-3 und 1 × 10²⁰ cm^-3 und die der beiden Epitaxieschichten 261 und 262 typischerweise bei höchstens 5 × 10¹⁶ 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 5 × 10¹⁵ cm^-3 und 7 × 10¹⁵ cm^-3. Die Sperrspannung liegt dann mindestens bei 1200 V. 100 silicon carbide (SiC) is used as the semiconductor material in the semiconductor structure. It is particularly well suited 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 contact region 5 is typically between 1 × 10 ¹⁹ cm ^-3 and 1 × 10 ²⁰ cm ^-3 and that of the two epitaxial layers 261 and 262 is typically at most 5 × 10 ¹⁶ 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 absorbed by the semiconductor structure 100 in the event of blocking. The higher the reverse voltage, the lower this doping. The epitaxial layer 261 essentially has to carry the electric field to be blocked. In the example shown, 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 reverse voltage is then at least 1200 V.

Vorzugsweise werden das vergrabene Inselgebiet 3 und das darin eingebettete Kontaktgebiet 5 nach Aufbringen der ersten Epitaxieschicht 261 hergestellt. Dabei kann insbesondere die in der US 6,204,135 B1 beschriebene selbstjustierende Maskierungstechnik eingesetzt werden. Das Inselgebiet 3 und das Kontaktgebiet 5 werden demgemäß mittels zweier Maskierungsschritte und einer Ionenimplantation von p- bzw. n-Dotierstoffteilchen in die zweite Oberfläche 80 erzeugt. Danach wird in einem zweiten epitaktischen Wachstumsschritt die zweite Epitaxieschicht 262 aufgebracht. The buried island region 3 and the contact region 5 embedded therein are preferably produced after the application of the first epitaxial layer 261 . In particular, the self-adjusting masking technique described in US Pat. No. 6,204,135 B1 can be used. The island region 3 and the contact region 5 are accordingly generated by means of two masking steps and an ion implantation of p- or n-dopant particles into the second surface 80 . The second epitaxial layer 262 is then applied in a second epitaxial growth step.

Innerhalb der zweiten Epitaxieschicht 262 ist ein 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 Kontaktgebiets 5 frei, so dass beide Gebiete 3 und 5 mittels einer ersten Elektrode 50 aus einem elektrisch leitenden Material ohmsch kontaktiert werden können. Das Kontaktgebiet 5 und das Inselgebiet 3 sind durch die erste Elektrode 50 kurz geschlossen. Als Material für die erste Elektrode 50 kommt Polysilicium oder ein Metall, vorzugsweise Nickel, Aluminium, Tantal, Titan oder Wolfram, in Frage. Das Kontaktloch 70 wird beispielsweise mittels eines Trockenätzprozesses hergestellt. Um Schwankungen in der Ätztiefe auszugleichen, können gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform auch mehrere Kontaktlöcher 70, die dann jeweils einen kleineren Durchmesser aufweisen, vorgesehen sein. A contact hole 70 is provided within the second epitaxial layer 262 and 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 contact region 5 , so that both regions 3 and 5 can be contacted ohmically by means of a first electrode 50 made of an electrically conductive material. The contact area 5 and the island area 3 are briefly closed by the first electrode 50 . Polysilicon or a metal, preferably nickel, aluminum, tantalum, titanium or tungsten, can be used as the material for the first electrode 50 . The contact hole 70 is produced, for example, by means of a dry etching process. In order to compensate for fluctuations in the etching depth, a plurality of contact holes 70 , which then each have a smaller diameter, can also be provided in accordance with an embodiment which is not shown.

Auf einer von der ersten Oberfläche 20 abgewandten Seite des ersten Halbleitergebiets 2 ist eine zweite Elektrode 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. A second 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.

Seitlich (= lateral) neben dem Kontaktloch 70 ist eine an die erste Oberfläche 20 angrenzende erste Verarmungszone 24 angeordnet, die sich innerhalb des ersten Halbleitergebiets 2 befindet. Weiterhin ist zwischen dem ersten Halbleitergebiet 2 und dem vergrabenen Inselgebiet 3 ein p-n-Übergang vorhanden, dessen Verarmungszone hier als zweite Verarmungszone 23 bezeichnet wird. Die zweite Verarmungszone 23 umgibt das gesamte vergrabene Inselgebiet 3. Soweit sich die beiden Verarmungszonen 23 und 24 innerhalb des ersten Halbleitergebiets 2erstrecken, sind sie in Fig. 1 gestrichelt eingezeichnet. Die erste und die zweite Verarmungszone 24 bzw. 23 begrenzen in vertikaler Richtung ein laterales Kanalgebiet 22, das innerhalb des ersten Halbleitergebiets 2 liegt und Teil des Strompfads zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 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. A first depletion zone 24 , which is adjacent to the first surface 20 and is located within the first semiconductor region 2, is arranged laterally (= laterally) next to the contact hole 70 . Furthermore, there is a pn junction between the first semiconductor region 2 and the buried island region 3 , the depletion zone of which is referred to here as the second depletion zone 23 . The second depletion zone 23 surrounds the entire buried island area 3 . Insofar as the two depletion zones 23 and 24 extend within the first semiconductor region 2 , they are shown in broken lines in FIG. 1. The first and second depletion zones 24 and 23 delimit in the vertical direction a lateral channel region 22 which lies within the first semiconductor region 2 and is part of the current path between the first and second electrodes 50 and 60 . The first depletion zone 24 and the buried island area 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.

In lateraler Richtung ist das laterale Kanalgebiet 22 auf der dem Kontaktloch 70 zugewandten Seite durch einen Rand 221 begrenzt. Dieser Rand 221 wird durch eine senkrecht zur ersten oder zweiten Oberfläche 20 bzw. 80 vorgenommene Projektion des Kontaktgebiets 5 in das erste Halbleitergebiet 2 gebildet. Die als untere vertikale Begrenzung dienende zweite Verarmungszone 23 erstreckt sich nämlich ab der Stelle, an der das stark n-dotierte Kontaktgebiet 5 innerhalb des Inselgebiets 3 angeordnet ist, nicht mehr in das erste Halbleitergebiet 2. Der für eine solche Verarmungszone maßgebliche p-n- Übergang verläuft ab dieser Stelle zwischen dem n-leitenden Kontaktgebiet 5 und dem p-leitenden Inselgebiet 3. Der laterale Rand 221 wird damit durch die Lage des Kontaktgebiets 5 innerhalb des Inselgebiets 3 bestimmt. Der in Fig. 1 nicht näher bezeichnete zweite laterale Rand des lateralen Kanalgebiets 22 wird dagegen durch die laterale Abmessung des Inselgebiets 3 bestimmt. Diese Geometrieparameter lassen sich durch das in der US 6,204,135 B1 beschriebene Strukturierungsverfahren sehr genau einstellen. In the lateral direction, the lateral channel region 22 is delimited by an edge 221 on the side facing the contact hole 70 . This edge 221 is formed by a projection of the contact region 5 into the first semiconductor region 2 perpendicular to the first or second surface 20 or 80 . The second depletion zone 23 serving as the lower vertical boundary no longer extends into the first semiconductor region 2 from the point at which the heavily n-doped contact region 5 is arranged within the island region 3 . The pn junction relevant for such a depletion zone runs from this point between the n-type contact area 5 and the p-type island area 3 . The lateral edge 221 is thus determined by the position of the contact area 5 within the island area 3 . The second lateral edge of the lateral channel region 22 , which is not shown in more detail in FIG. 1, is determined by the lateral dimension of the island region 3 . These geometry parameters can be set very precisely by the structuring method described in US Pat. No. 6,204,135 B1.

Die erste Verarmungszone 24 und das Kontaktgebiet 5 sind in Bezug zueinander so angeordnet, dass sie sich in einer senkrecht zur ersten oder zweiten Oberfläche 20 bzw. 80 vorgenommenen Projektion in eine gemeinsame Ebene an ihren seitlichen Rändern um 1 bis 2 µm überlappen. Durch diese letztgenannte Überlappung wird sichergestellt, dass der laterale Rand 221 bis unmittelbar an das Kontaktgebiet 5 heranreicht. The first depletion zone 24 and the contact area 5 are arranged in relation to one another such that they overlap by 1 to 2 μm in a common plane at their lateral edges in a projection made perpendicular to the first or second surface 20 or 80 . This last-mentioned overlap ensures that the lateral edge 221 reaches as far as the contact area 5 .

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 laterale Kanalgebiet 22. Die räumliche Ausdehnung der beiden Verarmungszonen 23 und 24, insbesondere die in vertikaler Richtung, variiert in Abhängigkeit der herrschenden Strom- und Spannungsverhältnisse. The length (= lateral extent) of the lateral channel region 22 is typically between 1 μm and 5 μm in the case of a semiconductor structure 100 produced from silicon carbide. The lateral channel region 22 is preferably as short as possible. Then there is a very compact overall structure with a small footprint. The vertical expansion is typically between 0.5 µm and 2 µm 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 significantly 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 in the vertical direction, varies depending on the current and voltage conditions.

Das laterale Kanalgebiet 22 bestimmt damit maßgeblich das (Steuerungs-)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 vollständig ab. The lateral channel region 22 thus decisively determines the (control) behavior of the entire semiconductor structure 100 . In the case of a design as a current limiter, the behavior when an operating voltage is applied in the forward direction (= forward direction) depends on the electrical current I flowing between the two electrodes 50 and 60 through the semiconductor structure 100 . As the current strength increases, the forward voltage drop between electrodes 50 and 60 increases due to the path resistance. This leads to an enlargement of the depletion zones 23 and 24 and consequently to a reduction in the current-carrying cross-sectional area in the lateral channel region 22 associated with a corresponding increase in resistance. When a certain critical current value (= saturation current) is reached, the two depletion zones 23 and 24 touch and completely seal off the lateral channel region 22 .

Eine derartige Kanalabschnürung kann auch erreicht werden, indem eine Steuerspannung an den Halbleiteraufbau 100 insbesondere so angelegt wird, dass die erste Verarmungszone 24 in vertikaler Richtung vergrößert wird. Die Steuerspannung, die bei verschwindender Spannung zwischen der ersten und zweiten Elektrode 50 bzw. 60 angelegt werden muss, um eine Kanalabschnürung zu erreichen, nennt man auch Abschnürspannung. Such a channel restriction can also be achieved by applying a control voltage to the semiconductor structure 100, in particular in such a way that the first depletion zone 24 is enlarged in the vertical direction. The control voltage that must be applied between the first and second electrodes 50 and 60 when the voltage disappears in order to achieve a channel pinch-off is also called a pinch-off voltage.

Der Strompfad zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 50 bzw. 60 umfasst in Vorwärtsrichtung das Kontaktgebiet 5 das laterale Kanalgebiet 22 ein im ersten Halbleitergebiet 2 angeordnetes vertikales Kanalgebiet 21 sowie eine sich danach anschließende Driftzone, die sich aus dem verbleibenden Teil der ersten Epitaxieschicht 261 und dem Substrat 27 zusammensetzt. The current path between the first and second electrodes 50 and 60 includes the contact region 5 in the forward direction, the lateral channel region 22, a vertical channel region 21 arranged in the first semiconductor region 2 , and a subsequent drift zone, which results from the remaining part of the first epitaxial layer 261 and composed of the substrate 27 .

Bei Anlegen einer Betriebsspannung in Rückwärtsrichtung erfolgt der Stromfluss dagegen im Wesentlichen über eine Rückwärtsdiode 90, die durch das vergrabene Inselgebiet 3 und den darunter liegenden Teil des ersten Halbleitergebiets 2 gebildet ist. When an operating voltage is applied in the reverse direction, on the other hand, the current flows essentially via a reverse diode 90 , which is formed by the buried island region 3 and the part of the first semiconductor region 2 lying underneath.

Das für die Stromsteuerung maßgebliche laterale Kanalgebiet 22 wird in seinem Verhalten insbesondere durch die zweite Epitaxieschicht 262 bestimmt. Die Eigenschaften der zweiten Epitaxieschicht 262 beeinflussen insbesondere die Abschnürspannung, eine zur Steuerung der ersten Verarmungszone 24 angelegte Spannung, ab der es zu einem Stromfluss zwischen der Verarmungszone 24 und dem vergrabenen Inselgebiet 3 kommt (= Durchgriffspannung), den maximal zwischen den beiden Elektroden 50 und 60 fließenden Strom I (= Sättigungsstrom), den elektrischen Widerstand im Kanalgebiet 22 und auch in gewissem Umfang die maximal zulässige Sperrspannung. Die Eigenschaften der zweiten Epitaxieschicht 262 können nun aber technologiebedingte Schwankungen aufweisen. So schwankt die Dotierstoffkonzentration in der aufgewachsenen zweiten Epitaxieschicht 262. Diese Schwankungen in der Dotierung können um bis zu ±15% der Grunddotierung ausmachen. Noch höhere Abweichungen sind ebenfalls möglich. Außerdem kann die Dicke der Epitaxieschicht 262 über dem Querschnitt des Halbleiteraufbaus 100 Schwankungen unterworfen sein. Diese technologiebedingten Schwankungen wirken sich gegebenenfalls negativ auf das gewünschte Verhalten des lateralen Kanalgebiets 22 aus. The behavior of the lateral channel region 22 , which is decisive for the current control, is determined in particular by the second epitaxial layer 262 . The properties of the second epitaxial layer 262 influence in particular the pinch-off voltage, a voltage applied to control the first depletion zone 24 , from which a current flows between the depletion zone 24 and the buried island region 3 (= penetration voltage), the maximum between the two electrodes 50 and 60 flowing current I (= saturation current), the electrical resistance in the channel region 22 and also to a certain extent the maximum permissible reverse voltage. However, the properties of the second epitaxial layer 262 can now have fluctuations due to technology. The dopant concentration in the grown second epitaxial layer 262 fluctuates. These fluctuations in the doping can account for up to ± 15% of the basic doping. Even higher deviations are also possible. In addition, the thickness of epitaxial layer 262 may vary over the cross section of semiconductor device 100 . These technology-related fluctuations may have a negative effect on the desired behavior of the lateral channel region 22 .

Um diesen Einfluss zu beheben, ist in der zweiten Epitaxieschicht 262 ein n-leitendes Kanalleitungsgebiet 225 angeordnet, das sich auch in das Kanalgebiet 22 erstreckt und das insbesondere eine höhere Dotierung als die Grunddotierung der zweiten Epitaxieschicht 262 und der übrige Teil des Kanalgebiets 22 aufweist. Dadurch hat das Kanalleitungsgebiet 225 eine deutlich höhere elektrische Leitfähigkeit als der restliche Teil des Kanalgebiets 22. Im Durchlassbetrieb wird der Strom I im Wesentlichen innerhalb des Kanalleitungsgebietes 225 geführt. Folglich bestimmt auch das Kanalleitungsgebiet 225 weitgehend das Stromsteuerungsverhalten des Halbleiteraufbaus 100. In order to eliminate this influence, an n-conducting channel line region 225 is arranged in the second epitaxial layer 262 , which also extends into the channel region 22 and which in particular has a higher doping than the basic doping of the second epitaxial layer 262 and the rest of the channel region 22 . As a result, the channel line region 225 has a significantly higher electrical conductivity than the rest of the channel region 22 . In the forward mode, the current I is carried essentially within the channel line region 225 . Consequently, the channel line region 225 largely determines the current control behavior of the semiconductor structure 100 .

Das Kanalleitungsgebiet 225 wird mittels Implantation von n-leitenden Dotierstoffteilchen in das zweite Epitaxiegebiet 262 gebildet. Damit lässt sich die Dotierung des Kanalleitungsgebietes 225 sehr exakt einstellen. Insbesondere ergeben sich im Gegensatz zu einer epitaktisch hergestellten Schicht keine vergleichbaren Schwankungen in der Dotierung und der Dicke. Im Kanalleitungsgebiet 225 befindet sich der wesentliche Anteil, d. h. insbesondere mindestens 80%, der innerhalb des Kanalgebiets 22 vorhandenen Gesamtdotierung an n-leitenden Ladungsträgern. Im gezeigten Beispiel wird die implantierte Dotierstoffkonzentration in dem Kanalleitungsgebiet 225 so gewählt, dass im gesamten Kanalgebiet 22 eine durchschnittliche Dotierstoffkonzentration von etwa 2 × 10¹⁶ cm^-3 vorliegt. Dies entspricht einer gängigen Dotierstoffkonzentration, die bei einem nicht gezeigten Halbleiteraufbau ohne Kanalleitungsgebiet 225 gleichmäßig verteilt innerhalb des Kanalgebiets 22 vorhanden ist. Während bei dieser nicht gezeigten Ausführungsform jedoch die epitaxiebedingten Schwankungen der Dotierstoffkonzentration das Verhalten des Kanalgebiets 22 wesentlich beeinflussen, haben die Schwankungen der nun mit einer Grunddotierung von etwa 7 × 10¹⁵ cm^-3 versehenen zweiten Epitaxieschicht 262 praktisch keinen Einfluss auf das Stromsteuerungsverhalten des Halbleiteraufbaus 100. Der Hauptteil der im Kanalgebiet 22 vorhandenen Gesamtladung befindet sich im praktisch ohne Dotierungsschwankungen hergestellten Kanalleitungsgebiet 225. The channel conduction region 225 is formed by implanting n-type dopant particles into the second epitaxy region 262 . The doping of the channel line region 225 can thus be set very precisely. In particular, in contrast to an epitaxially produced layer, there are no comparable fluctuations in the doping and the thickness. The main portion, ie in particular at least 80%, of the total doping of n-type charge carriers present within the channel region 22 is located in the channel line region 225 . In the example shown, the implanted dopant concentration in the channel line region 225 is selected such that an average dopant concentration of approximately 2 × 10 ¹⁶ cm ^-3 is present in the entire channel region 22 . This corresponds to a common dopant concentration, which is present evenly distributed within the channel region 22 in a semiconductor structure (not shown) without a channel line region 225 . However, in this embodiment, which is not shown, the epitaxial fluctuations in the dopant concentration significantly influence the behavior of the channel region 22 , the fluctuations in the second epitaxial layer 262, which is now provided with a basic doping of approximately 7 × 10 ¹⁵ cm ^-3 , has practically no influence on the current control behavior of the semiconductor structure 100 , The main part of the total charge present in the channel region 22 is located in the channel line region 225 which is produced practically without doping fluctuations.

Ein weiterer Vorteil des Halbleiteraufbaus 100 verglichen mit der nicht gezeigten Ausführungsform ohne Kanalleitungsgebiet 225 besteht darin, dass das Kanalleitungsgebiet 225 im Sperrfall einen ansonsten möglichen Felddurchgriff in das Kanalgebiet 22 und eine damit einhergehende Verschiebung der Abschnürspannung zumindest weitgehend oder sogar vollständig verhindert. A further advantage of the semiconductor structure 100 compared to the embodiment not shown without a channel line region 225 is that the channel line region 225 at least largely or even completely prevents an otherwise possible field penetration into the channel region 22 and the associated shifting of the pinch-off voltage in the event of a blockage.

Aufgrund des ionenimplantierten Kanalleitungsgebiets 225 lässt sich der Halbleiteraufbau 100 reproduzierbar mit sehr hoher Ausbeute und sehr genau definierten elektrischen Eigenschaften (z. B. Abschnürspannung, Durchgriffspannung, Kanalwiderstand, Sättigungsstrom, Sperrspannung) herstellen. Bedient man sich bei der Fertigung wie üblich eines Halbleiterwafers, um gleichzeitig viele Halbleiteraufbauten 100 herstellen zu können, so wird aufgrund der eingesetzten Ionenimplantation über den kompletten Halbleiterwafer hinweg eine sehr hohe Homogenität der Dotierungen in allen Kanalleitungsgebieten 225 erreicht. Due to the ion-implanted channel line region 225 , the semiconductor structure 100 can be produced reproducibly with a very high yield and very precisely defined electrical properties (e.g. pinch-off voltage, loop-through voltage, channel resistance, saturation current, reverse voltage). If, as usual, a semiconductor wafer is used in production in order to be able to produce many semiconductor structures 100 at the same time, a very high homogeneity of the doping in all channel line regions 225 is achieved due to the ion implantation used across the entire semiconductor wafer.

Die Verarmungszone 24, die das Kanalgebiet 22 mit beeinflusst, kann auf verschiedene Weise innerhalb des ersten Halbleitergebiets 2 hervorgerufen werden. Beispielsweise aus der WO 00/16403 A1 bekannte Ausführungsformen hierfür umfassen einen auf der ersten Oberfläche 20 angeordneten Schottky- Kontakt oder MOS(Metal Oxide Semiconductor)-Kontakt. The depletion zone 24 , which also influences the channel region 22 , can be created in various ways within the first semiconductor region 2 . Embodiments known from WO 00/16403 A1 for this purpose include a Schottky contact or MOS (Metal Oxide Semiconductor) contact arranged on the first surface 20 .

Weiterhin kann auch wie bei einem in Fig. 2 gezeigten Halbleiteraufbau 101 ein zweites Halbleitergebiet 4 an der ersten Oberfläche 20 innerhalb des ersten Halbleitergebiets 2 angeordnet sein. Das Halbleitergebiet 4 hat den gegenüber dem ersten Leitungstyp des ersten Halbleitergebiets 2 entgegengesetzten Leitungstyp, also in dem dargestellten Ausführungsbeispiel den p-Leitungstyp. Es wird vorzugsweise durch Ionenimplantation erzeugt. Das zweite Halbleitergebiet 4 ist insbesondere stark p-dotiert (p⁺). Zwischen dem ersten Halbleitergebiet 2 und dem zweiten Halbleitergebiet 4 ist ein p-n- Übergang vorhanden, dessen Verarmungszone die in Fig. 1 gezeigte Verarmungszone 24 bildet. Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit sind in dem Halbleiteraufbau 101 von Fig. 2 keine Verarmungszonen eingetragen. Das zweite Halbleitergebiet 4 ist mit einer Steuerelektrode 40 ohmsch kontaktiert, so dass über eine externe Steuerspannung die Ausdehnung der Verarmungszone 24 und damit der Stromfluss im Kanalgebiet 22 und im Kanalleitungsgebiet 252 beeinflusst werden kann. Furthermore, as in the case of a semiconductor structure 101 shown in FIG. 2, a second semiconductor region 4 can also be arranged on the first surface 20 within the first semiconductor region 2 . The semiconductor region 4 has the opposite conduction type to the first conduction type of the first semiconductor region 2 , that is to say the p-conduction type in the exemplary embodiment shown. It is preferably produced by ion implantation. The second semiconductor region 4 is in particular heavily p-doped (p ⁺ ). A pn junction is present between the first semiconductor region 2 and the second semiconductor region 4 , the depletion zone of which forms the depletion zone 24 shown in FIG. 1. For reasons of better clarity, no depletion zones are entered in the semiconductor structure 101 from FIG. 2. The second semiconductor region 4 is in ohmic contact with a control electrode 40 , so that the extent of the depletion zone 24 and thus the current flow in the channel region 22 and in the channel line region 252 can be influenced via an external control voltage.

Der Halbleiteraufbau 101 ist eine aktiven Anordnung, da der Stromfluss innerhalb des Halbleiteraufbaus 101 durch eine externe Maßnahme (Steuerspannung) beeinflusst werden kann. Es sind jedoch beispielsweise aus der WO 00/16403 A1 auch andere hier nicht gezeigte Ausführungsformen bekannt, die zu einer passiven Stromsteuerung führen und die grundsätzlich ebenfalls mit dem vorteilhaften Kanalleitungsgebiet 225 zur Stromführung und -steuerung kombiniert werden können. The semiconductor structure 101 is an active arrangement, since the current flow within the semiconductor structure 101 can be influenced by an external measure (control voltage). However, for example from WO 00/16403 A1, other embodiments not shown here are also known which lead to passive current control and which in principle can likewise be combined with the advantageous channel line area 225 for current routing and control.

In Fig. 3 ist ein typisches Dotierungsprofil für ein Kanalleitungsgebiet 225 dargestellt. In dem Diagramm ist eine Dotierstoffkonzentration ND über einer auch in Fig. 2 eingetragenen Tiefe T des Kanalgebiets 22 aufgetragen. Man erkennt die Grunddotierung der zweiten Epitaxieschicht 262 und auch die zusätzliche per Ionenimplantation in das Kanalleitungsgebiet 225 eingebrachte Dotierung. In Fig. 3, a typical doping profile is shown for a channel conduction region 225. In the diagram, a dopant concentration ND is plotted over a depth T of the channel region 22, which is also entered in FIG. 2. The basic doping of the second epitaxial layer 262 and also the additional doping introduced into the channel line region 225 by ion implantation can be seen.

Durch das Kanalleitungsgebiet 225 erhält man einen zusätzlichen Freiheitsgrad bei der Auslegung des Halbleiteraufbaus 100 oder 101. Das Stromführungsverhalten wird hauptsächlich durch die Dotierung innerhalb des Kanalleitungsgebietes 225 bestimmt, wohingegen die Grunddotierung des restlichen Kanalgebietes 22 und der zweiten Epitaxieschicht 262 diesbezüglich von untergeordneter Bedeutung ist. Damit kann die Grunddotierung nach anderen Gesichtspunkten ausgewählt werden. Insbesondere ist es günstig, wenn die Grunddotierung der zweiten Epitaxieschicht 262 gleich der im Wesentlichen durch die zu tragende Sperrspannung bestimmte Dotierung der ersten Epitaxieschicht 261 ist. Dann ergibt sich kein Dotierungssprung an der Grenzfläche 80 zwischen den beiden Epitaxieschichten 261 und 262. Ein solcher Dotierungssprung könnte andernfalls im Sperrfall zu unerwünschten Feldverzerrungen im Grenzbereich der beiden Epitaxieschichten 261 und 262 führen, wodurch sich eine Einschränkung der maximal nutzbaren Sperrfeldstärke oder der maximal erreichbaren Sperrspannung ergeben könnte. The channel line region 225 provides an additional degree of freedom in the design of the semiconductor structure 100 or 101 . The current carrying behavior is mainly determined by the doping within the channel line region 225 , whereas the basic doping of the remaining channel region 22 and the second epitaxial layer 262 is of secondary importance in this regard. This means that the basic funding can be selected based on other criteria. In particular, it is favorable if the basic doping of the second epitaxial layer 262 is equal to the doping of the first epitaxial layer 261, which is essentially determined by the blocking voltage to be carried. Then there is no doping jump at the interface 80 between the two epitaxial layers 261 and 262 . Such a jump in doping could otherwise lead to undesired field distortions in the boundary region of the two epitaxial layers 261 and 262 , which could result in a restriction of the maximum usable blocking field strength or the maximum achievable blocking voltage.

In Fig. 4 ist ein besonders günstiger Halbleiteraufbau 102 dargestellt, bei dem die hohe Konzentration an n-leitenden Ladungsträgern im Kanalleitungsgebiet 225 durch p-leitende Kanalkompensationsgebiete 226 zumindest teilweise kompensiert werden. Um eine möglichst gute Stromleitfähigkeit im Kanalleitungsgebiet 225 zu erreichen, ist nämlich eine möglichst hohe Ladungsträgerkonzentration wünschenswert. Andererseits führt eine zu hohe Ladungsträgerkonzentration aber zu einer Erhöhung der an der Steuerelektrode 40 anzulegenden Abschnürspannung, die erforderlich ist, um das Kanalgebiet 22 vollständig abzuschnüren. Aufgrund der in das Kanalleitungsgebiet 225 eingebetteten Kanalkompensationsgebiete 226 kommt es zu keiner unerwünschten Erhöhung der Abschnürspannung, selbst wenn eine sehr hohe Dotierstoffkonzentration innerhalb des Kanalleitungsgebiets 225 vorgesehen ist. Günstigerweise ist die Gesamtladung an p-leitenden Ladungsträgern, die sich innerhalb aller Kanalkompensationsgebiete 226 befinden, in etwa gleich groß wie die Gesamtladung aller n-leitenden Ladungsträger des Kanalleitungsgebiets 225. Um dies zu erreichen, ist die Dotierstoffkonzentration in den p-leitenden Kanalkompensationsgebieten 226 höher als in dem n-leitenden Kanalleitungsgebiet 225. Der Grund hierfür liegt in der größeren Grundfläche des Kanalleitungsgebiets 225 verglichen mit der Grundfläche aller Kanalkompensationsgebiete 226. FIG. 4 shows a particularly favorable semiconductor structure 102 in which the high concentration of n-type charge carriers in the channel line region 225 is at least partially compensated for by p-type channel compensation regions 226 . In order to achieve the best possible current conductivity in the channel line region 225 , the highest possible charge carrier concentration is desirable. On the other hand, an excessively high charge carrier concentration leads to an increase in the pinch-off voltage to be applied to the control electrode 40 , which is required in order to completely pinch off the channel region 22 . Because of the channel compensation areas 226 embedded in the channel line area 225 , there is no undesirable increase in the pinch-off voltage, even if a very high dopant concentration is provided within the channel line area 225 . The total charge on p-type charge carriers, which are located within all channel compensation regions 226 , is advantageously approximately the same size as the total charge on all n-type charge carriers in the channel line region 225 . To achieve this, the dopant concentration in the p-type channel compensation regions 226 is higher than in the n-type channel line region 225 . The reason for this lies in the larger base area of the channel line area 225 compared to the base area of all channel compensation areas 226 .

Diese Flächenverhältnisse gehen aus der in Fig. 5 gezeigten Querschnittsdarstellung des Kanalleitungsgebiet 225 und der Kanalkompensationsgebiete 226 deutlich hervor. Der Verlauf des Stroms I innerhalb des Kanalleitungsgebietes 225 ist in Fig. 5 ebenfalls eingezeichnet. Die Querschnittsfläche der Kanalkompensationsgebiete 226 kann außer der dargestellten runden Geometrie auch andere Formen, beispielsweise eine Quadrat- oder eine Streifenform, annehmen. These area ratios can be clearly seen from the cross-sectional illustration of the duct line region 225 and the duct compensation regions 226 shown in FIG. 5. The course of the current I within the channel line region 225 is also shown in FIG. 5. The cross-sectional area of the channel compensation areas 226 can take on other shapes besides the round geometry shown, for example a square or a strip shape.

Die vorteilhafte Wirkung des Kanalgebiets 225 kann auch bei anderen grundsätzlich möglichen Ausführungsformen des Halbleiteraufbaus beispielsweise bei einem Halbleiteraufbau 103 gemäß Fig. 6 oder bei einem Halbleiteraufbau 104 gemäß Fig. 7 mit Vorteil zum Einsatz kommen. Abgesehen von dem Kanalleitungsgebiet 225 ist der Halbleiteraufbau 103 aus der WO 00/16403 A1 und der Halbleiteraufbau 104 aus der DE 198 33 214 C1 bekannt. Genau wie bei den in den vorherigen Figuren offenbarten Halbleiteraufbauten 100, 101 und 102 handelt es sich auch bei den Halbleiteraufbauten 103 und 104 jeweils um einen Sperrschicht-Feldeffekttransistor, die insbesondere in dem Halbleitermaterial SiC realisiert sind. The advantageous effect of the channel region 225 can also advantageously be used in other fundamentally possible embodiments of the semiconductor structure, for example in a semiconductor structure 103 according to FIG. 6 or in a semiconductor structure 104 according to FIG. 7. Apart from the channel line region 225 , the semiconductor structure 103 is known from WO 00/16403 A1 and the semiconductor structure 104 from DE 198 33 214 C1. Just like the semiconductor structures 100 , 101 and 102 disclosed in the previous figures, the semiconductor structures 103 and 104 are each also a junction field-effect transistor, which are implemented in particular in the semiconductor material SiC.

Neben den in den Fig. 1, 2, 4, 6 und 7 gezeigten Halbleiteraufbauten 100 bis 104 gibt es auch Ausführungsformen, bei denen anstelle des n-leitenden Substrats 27 ein p-leitendes Substrat 28 verwendet wird. In Fig. 8 ist beispielhaft ein solcher Halbleiteraufbau 105 gezeigt. Es handelt sich um einen vertikalen JFET mit einem rückseitigen bipolaren Emitter (= BiFET). Das erste Halbleitergebiet 2 setzt sich dann nur aus den beiden n-leitenden Epitaxieschichten 261 und 262zusammen und bildet mit dem p-leitenden Substrat 28 einen p-n- Übergang. Dieser zusätzliche p-n-Übergang ist insbesondere bei einem Einsatz bei einer hohen Spannung, die beispielsweise mindestens in der Größenordnung von einigen kV liegt, günstig. In addition to the semiconductor structures 100 to 104 shown in FIGS. 1, 2, 4, 6 and 7, there are also embodiments in which a p-type substrate 28 is used instead of the n-type substrate 27 . Such a semiconductor structure 105 is shown by way of example in FIG. 8. It is a vertical JFET with a rear bipolar emitter (= BiFET). The first semiconductor region 2 is then composed only of the two n-type epitaxial layers 261 and 262 and forms a pn junction with the p-type substrate 28 . This additional pn transition is particularly advantageous when used at a high voltage, which is, for example, at least of the order of a few kV.

Günstig ist weiterhin, dass im Durchlassbetrieb über den Kontakt 60 Löcher und über den Kontakt 50 Elektronen in den Halbleiteraufbau 105 injiziert werden. Dadurch kommt es zu einer starken Erhöhung der Ladungsträgerkonzentration. Diese bipolare Modulation der Ladungsträgerkonzentration führt zu einem besonders guten Stromleitungsverhalten. It is furthermore favorable that 60 holes are injected into the semiconductor structure 105 via the contact and 50 electrons via the contact in the forward mode. This leads to a sharp increase in the charge carrier concentration. This bipolar modulation of the charge carrier concentration leads to particularly good current conduction behavior.

Um zu verhindern, dass das p-leitende Inselgebiet 3 die von der Elektrode 60 aus injizierten Löcher direkt absaugt und sich infolge dessen die Konzentration der für den Stromtransport insbesondere unterhalb des Kanalleitungsgebiets 225 zur Verfügung stehenden Ladungsträger verringert, ist vorzugsweise ein stark n-leitendes Abschirmgebiet 31 zwischen dem ersten Halbleitergebiet 2 und dem Inselgebiet 3 vorgesehen. Das Abschirmgebiet 31 stellt eine wirksame Barriere gegen einen direkten Abfluss der injizierten Löcher in das Inselgebiet 3 dar. Dadurch bleibt unterhalb des Kanalleitungsgebiets 225 eine günstige hohe bipolare Ladungsträgerkonzentration erhalten. In order to prevent the p-type island region 3 from directly sucking off the holes injected from the electrode 60 and, as a result, the concentration of the charge carriers available for current transport, in particular below the channel line region 225, to decrease, a strong n-type shielding region is preferably used 31 is provided between the first semiconductor region 2 and the island region 3 . The shielding region 31 represents an effective barrier against a direct outflow of the injected holes into the island region 3. As a result, a favorable, high bipolar charge carrier concentration is maintained below the channel line region 225 .

Die Dotierstoffkonzentration des Abschirmgebiets 31 liegt typischerweise ein bis zwei Größenordnungen über der der ersten Epitaxieschicht 261. Im gezeigten Beispiel beträgt sie etwa 10¹⁷ cm^-3 . Das Abschirmgebiet 31 umgibt das Inselgebiet 3 insbesondere an den dem Substrat 28 und dem vertikalen Kanalgebiet 21 zugewandten Seiten. Diese vollständige Abschirmung ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Das Abschirmgebiet 31 kann auch nur bereichsweise unterhalb des Inselgebiets 3 vorgesehen sein. The dopant concentration of the shielding region 31 is typically one to two orders of magnitude above that of the first epitaxial layer 261 . In the example shown, it is approximately 10 ¹⁷ cm ^-3 . The shielding region 31 surrounds the island region 3 in particular on the sides facing the substrate 28 and the vertical channel region 21 . However, this complete shielding is not absolutely necessary. The shielding area 31 can also be provided only in regions below the island area 3 .

Einen ähnlich positiven Abschirmeffekt wie das Abschirmgebiet 31 hat auch das Kanalleitungsgebiet 225. Es hindert die Löcher daran, in das p-leitende zweite Halbleitergebiet 4 abzufließen. Neben der verbesserten Modulation der Ladungsträgerkonzentration wird dadurch der Leckstrom über die Steuerelektrode 40 reduziert. The channel line region 225 also has a similarly positive shielding effect as the shielding region 31 . It prevents the holes from flowing into the p-type second semiconductor region 4 . In addition to the improved modulation of the charge carrier concentration, the leakage current through the control electrode 40 is thereby reduced.

Die bei allen gezeigten Halbleiteraufbauten 100 bis 105 in den jeweiligen Gebieten vorgesehenen Leitungstypen können bei alternativen Ausführungsformen auch den jeweils entgegengesetzten Leitungstyp annehmen. The line types provided in the respective regions in all of the semiconductor structures 100 to 105 shown can, in alternative embodiments, also take the opposite line type.

Bei jeder Ausführungsform wirkt sich das Kanalleitungsgebiet 225 günstig auf das Stromsteuerungsverhalten aus und führt insbesondere zu einem Herstellungsprozess, der weitgehend unabhängig von technologiebedingten Schwankungen ist. Damit lässt sich jeweils eine sehr hohe Ausbeute bei der Herstellung erzielen. In each embodiment, the channel line region 225 has a favorable effect on the current control behavior and in particular leads to a manufacturing process that is largely independent of technology-related fluctuations. In this way, a very high yield can be achieved in the production.

Claims (18)

1. Halbleiteraufbau zur Steuerung eines Stroms (I) umfassend mindestens: a) ein erstes Halbleitergebiet (2) eines ersten Leitungstyps, b) einen zumindest teilweise innerhalb des ersten Halbleitergebiets (2) verlaufenden Strompfad und c) ein Kanalgebiet (22), 1. das Teil des ersten Halbleitergebiets (2) ist, 2. das eine Grunddotierung aufweist, und 3. innerhalb dessen der Strom (I) mittels wenigstens einer Verarmungszone (23, 24) beeinflussbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass 1. das Kanalgebiet (22) ein zur Stromführung bestimmtes Kanalleitungsgebiet (225), das den ersten Leitungstyp und eine verglichen mit der Grunddotierung höhere Dotierung aufweist, umfasst. 1. A semiconductor structure for controlling a current (I) comprising at least: a) a first semiconductor region ( 2 ) of a first conductivity type, b) a current path running at least partially within the first semiconductor region ( 2 ) and c) a channel area ( 22 ), 1. is part of the first semiconductor region ( 2 ), 2. which has a basic funding, and 3. within which the current (I) can be influenced by means of at least one depletion zone ( 23 , 24 ), characterized in that 1. the channel area ( 22 ) comprises a channel line area ( 225 ) intended for current conduction, which has the first line type and a higher doping compared to the basic doping. 2. Halbleiteraufbau nach Anspruch 1, bei dem der Strompfad im wesentlichen in vertikaler Richtung verläuft. 2. The semiconductor structure according to claim 1, wherein the current path in runs essentially in the vertical direction. 3. Halbleiteraufbau nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Kanalgebiet (22) als laterales Kanalgebiet ausgebildet ist. 3. Semiconductor structure according to claim 1 or 2, in which the channel region ( 22 ) is designed as a lateral channel region. 4. Halbleiteraufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der als Feldeffekttransistor, insbesondere als Sperrschicht- Feldeffekttransistor ausgebildet ist. 4. Semiconductor structure according to one of the preceding claims, which as a field effect transistor, especially as a junction Field effect transistor is formed. 5. Halbleiteraufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Siliciumcarbid als Halbleitermaterial vorgesehen ist. 5. Semiconductor structure according to one of the preceding claims, in which silicon carbide is provided as the semiconductor material. 6. Halbleiteraufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein innerhalb des ersten Halbleitergebiets (2) zumindest teilweise vergrabenes Inselgebiet (3) eines zweiten gegenüber dem ersten Leitungstyp entgegengesetzten Leitungstyps angeordnet ist. 6. Semiconductor structure according to one of the preceding claims, in which an island region ( 3 ), which is at least partially buried within the first semiconductor region ( 2 ), of a second line type opposite to the first line type is arranged. 7. Halbleiteraufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich die innerhalb des Kanalgebiets (22) vorhandene Gesamtentladung des ersten Leitungstyps zu mindestens 80%, insbesondere zu mindestens 90%, innerhalb des Kanalleitungsgebiets (225) befindet. 7. Semiconductor structure according to one of the preceding claims, in which the total discharge of the first conduction type present within the channel region ( 22 ) is at least 80%, in particular at least 90%, within the channel conduction region ( 225 ). 8. Halbleiteraufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem innerhalb des Kanalleitungsgebiets (225) mindestens ein Kanalkompensationsgebiet (226) angeordnet ist. 8. Semiconductor structure according to one of the preceding claims, in which at least one channel compensation area ( 226 ) is arranged within the channel line region ( 225 ). 9. Halbleiteraufbau nach Anspruch 8, bei dem das mindestens eine Kanalkompensationsgebiet (226) einen zweiten gegenüber dem ersten Leitungstyp entgegengesetzten Leitungstyp hat. 9. The semiconductor structure according to claim 8, wherein the at least one channel compensation region ( 226 ) has a second conduction type opposite to the first conduction type. 10. Halbleiteraufbau nach Anspruch 8 oder 9, bei dem das mindestens eine Kanalkompensationsgebiet (226) eine höhere Dotierstoffkonzentration hat als das Kanalleitungsgebiet (225). 10. The semiconductor structure according to claim 8 or 9, wherein the at least one channel compensation region ( 226 ) has a higher dopant concentration than the channel line region ( 225 ). 11. Halbleiteraufbau nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem die in das Kanalleitungsgebiet (225) eingebrachte Gesamtladung des ersten Leitungstyps ungefähr gleich groß ist wie die in das eine Kanalkompensationsgebiet (226) oder im Fall mehrerer Kanalkompensationsgebiete (226) in alle Kanalkompensationsgebiete (226) eingebrachte Gesamtladung des zweiten Leitungstyps. Semiconductor structure according to one of Claims 8 to 10, in which the total charge of the first conduction type introduced into the channel line region ( 225 ) is approximately the same as that into the one channel compensation region ( 226 ) or, in the case of a plurality of channel compensation regions ( 226 ), into all channel compensation regions ( 226 ) introduced total charge of the second conduction type. 12. Halbleiteraufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Kanalgebiet (22) in einer Epitaxieschicht (262) angeordnet ist. 12. Semiconductor structure according to one of the preceding claims, in which the channel region ( 22 ) is arranged in an epitaxial layer ( 262 ). 13. Halbleiteraufbau nach Anspruch 12, bei dem die Dotierung der Epitaxieschicht (262) gleich der Grunddotierung ist. 13. The semiconductor structure according to claim 12, wherein the doping of the epitaxial layer ( 262 ) is equal to the basic doping. 14. Halbleiteraufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das erste Halbleitergebiet (2) zwei Epitaxieschichten (261, 262) mit im wesentlichen gleicher Dotierung umfasst. 14. Semiconductor structure according to one of the preceding claims, in which the first semiconductor region ( 2 ) comprises two epitaxial layers ( 261 , 262 ) with essentially the same doping. 15. Halbleiteraufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das erste Halbleitergebiet (2) auf einem Substrat (28) eines zweiten gegenüber dem ersten Leitungstyp entgegengesetzten Leitungstyps angeordnet ist und der Strompfad auch durch das Substrat (28) verläuft. 15. Semiconductor structure according to one of the preceding claims, in which the first semiconductor region ( 2 ) is arranged on a substrate ( 28 ) of a second conductivity type opposite to the first conductivity type and the current path also runs through the substrate ( 28 ). 16. Halbleiteraufbau nach Anspruch 15, bei dem ein innerhalb des ersten Halbleitergebiets (2) zumindest teilweise vergrabenes Inselgebiet (3) des zweiten Leitungstyps angeordnet ist und zumindest auf einer dem Substrat (28) zugewandten Seite des Inselgebiets (3) ein Abschirmgebiet (31) des ersten Leitungstyps zwischen dem Inselgebiet (3) und dem ersten Halbleitergebiet (2) angeordnet ist. 16. The semiconductor structure as claimed in claim 15, in which an island region ( 3 ) of the second conduction type which is at least partially buried within the first semiconductor region ( 2 ) is arranged and a shielding region ( 31 ) is arranged on at least one side of the island region ( 3 ) facing the substrate ( 28 ). of the first conductivity type is arranged between the island region ( 3 ) and the first semiconductor region ( 2 ). 17. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiteraufbaus zur Steuerung eines Stroms (I), bei dem mindestens: a) ein Halbleitersubstrat (27) bereitgestellt wird, b) eine Epitaxieschicht (262) mit einer Grunddotierung auf das Halbleitersubstrat (27) aufgebracht wird, wobei die Epitaxieschicht (262) ein Kanalgebiet (22), innerhalb dessen der Strom (I) beeinflussbar ist, beinhaltet, und c) ein zur Stromführung bestimmtes Kanalleitungsgebiet (225) mit verglichen mit der Grunddotierung höherer Dotierung zumindest im Bereich des Kanalgebiets (22) in die Epitaxieschicht (262) implantiert wird. 17. A method for producing a semiconductor structure for controlling a current (I), in which at least: a) a semiconductor substrate ( 27 ) is provided, b) an epitaxial layer ( 262 ) with a basic doping is applied to the semiconductor substrate ( 27 ), the epitaxial layer ( 262 ) including a channel region ( 22 ) within which the current (I) can be influenced, and c) a channel line region ( 225 ) intended for carrying current is implanted with at least in the region of the channel region ( 22 ) in the epitaxial layer ( 262 ) with higher doping compared to the basic doping. 18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem eine weitere im Wesentlichen die Grunddotierung aufweisende Epitaxieschicht (261) auf das Halbleitersubstrat (27) aufgebracht wird, wobei die weitere Epitaxieschicht (261) zwischen dem Halbleitersubstrat (27) und der Epitaxieschicht (262), die das Kanalleitungsgebiet (225) beinhaltet, angeordnet ist und die beiden Epitaxieschichten (261, 262) sukzessive und übereinander auf das Halbleitersubstrat (27) aufgebracht werden. 18. The method according to claim 17, in which a further essentially the basic doping epitaxial layer ( 261 ) is applied to the semiconductor substrate ( 27 ), the further epitaxial layer ( 261 ) between the semiconductor substrate ( 27 ) and the epitaxial layer ( 262 ) the channel line region ( 225 ) contains, is arranged and the two epitaxial layers ( 261 , 262 ) are applied successively and one above the other to the semiconductor substrate ( 27 ).