DE102014220056B4 - Halbleiterbauelement mit Sensorpotential im aktiven Gebiet - Google Patents

Halbleiterbauelement mit Sensorpotential im aktiven Gebiet Download PDF

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Abstract

Halbleiterbauelement (1), umfassend ein Halbleiterkörpergebiet (12) und ein Oberflächengebiet (11), wobei das Halbleiterkörpergebiet (12) eine erste Halbleiterregion (121) mit Ladungsträgern eines ersten Leitfähigkeitstyps und eine zweite Halbleiterregion (122) mit Ladungsträgern eines zweiten Leitfähigkeitstyps beinhaltet; wobei das Halbleiterbauelement (1) weiter umfasst:- eine erste Lastkontaktstruktur (13), die in dem Oberflächengebiet (11) angeordnet ist und die ausgebildet ist zum Einspeisen eines Laststromes in das Halbleiterkörpergebiet (12);- einen ersten Graben (14), der sich in das Halbleiterkörpergebiet (12) erstreckt und der eine Sensorelektrode (141) und ein erstes Dielektrikum (142) umfasst, wobei das erste Dielektrikum (142) die Sensorelektrode (141) elektrisch von der zweiten Halbleiterregion (122) isoliert;- einen elektrisch leitfähigen Pfad (16), der die Sensorelektrode (141) elektrisch mit der ersten Halbleiterregion (121) verbindet;- einen ersten Halbleiterpfad (15), wobei die erste Halbleiterregion (121) wenigstens mittels des ersten Halbleiterpfades (15) elektrisch an die erste Lastkontaktstruktur (13) gekoppelt ist; und- eine Sensorkontaktstruktur (27), die in dem Oberflächengebiet (11) angeordnet ist, wobei ein elektrisches Potential der ersten Halbleiterregion (121) mittels der Sensorelektrode (141) an die Sensorkontaktstruktur (27) übertragen wird.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft Ausführungsformen von Halbleiterbauelementen, Halbleiterkomponenten und Halbleitervorrichtungen, beispielsweise Ausführungsformen von IGBTs, MOSFETs, Dioden und ähnlichem. Insbesondere betrifft die vorliegende Beschreibung Ausführungsformen von Halbleiterbauelementen, Halbleiterkomponenten und Halbleitervorrichtungen, die Mittel umfassen, die eine integrierte Messung eines Signals eines Halbleiterkörpergebiets ermöglichen.
  • HINTERGRUND
  • Viele Funktionen bei modernen Vorrichtungen, die im Automobil-, Verbraucher- oder industriellen Bereich eingesetzt werden, beispielsweise das umwandeln von elektrischer Energie und das Antreiben eines elektrischen Motors oder einer elektrischen Maschine, basieren auf Halbleiterbauelementen. Beispielsweise sind Insulated Gate Bipolar Transistors und Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors und Dioden in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet worden, die beispielsweise Schalter in Energieversorgungsvorrichtungen und Leistungsumrichtern beinhalten, jedoch nicht auf diese beschränkt sind.
  • Gelegentlich wird ein Halbleiterbauelement mit Mitteln zum Ausführen einer Schutzfunktion ausgestattet, beispielsweise einer Kurzschluss-Ausschaltfunktion. Für diese Zwecke kann das Halbleiterbauelement elektrisch an einen Steuerschaltkreis gekoppelt sein, der den Betrieb des Halbleiterbauelements in Abhängigkeit von einer Temperatur und/oder in Abhängigkeit von einem Laststrom des Halbleiterbauelements steuert. Wenn beispielsweise die Temperatur des Halbleiterbauelements oder der Laststrom des Halbleiterbauelements einen jeweiligen Schwellenwert überschreitet, kann der Steuerschaltkreis reagieren, indem er das Halbleiterbauelement ausschaltet, was dann in einer Reduktion des Laststroms auf ca. null resultiert.
  • Um einen Laststrom zu bestimmen, ist es bekannt, einen Teil des Emitterstroms eines IGBT über eine Hilfsverbindung zu leiten. Was die Höhe dieses Stroms anbelangt, so kann sie proportional zu dem Hauptemitterstrom, also dem Laststrom sein. Ein Messsignal kann mittels eines externen Steuerschaltkreises ausgewertet werden, wobei der externe Steuerschaltkreis beispielsweise einen niederohmigen Widerstand, und, sofern zutreffend, eine nachgeschaltete Schaltverstärkung und eine isolierte Signalübertragung umfassen kann. Beispielsweise ist der Spannungsabfall über dem niederohmigen Widerstand proportional zum Hauptemitterstrom. Dieses Prinzip umsetzende Vorrichtungen sind beispielsweise aus der US 2013 / 0 181 723 A1 und aus der US 2014 / 0 217 495 A1 bekannt.
  • Das Messen einer Temperatur kann ausgeführt werden mittels eines pn-Übergangs, wobei der Spannungsabfall über der Diode abhängig von der Temperatur ist und mittels eines externen Steuerschaltkreises ausgewertet werden kann.
  • Zum Bestimmen einer Temperatur eines Halbleiterbauelements und/oder eines Laststroms eines Halbleiterbauelements kann es manchmal wünschenswert sein, das elektrische Potenzial eines Teils eines Halbleiterkörpergebiets des Halbleiterbauelements zu messen.
  • Es ist bekannt, eine separierte Region des Halbleiterkörpergebiets des Halbleiterbauelements zu verwenden, um besagtes elektrisches Potenzial zu messen, wobei die separierte Region üblicherweise innerhalb eines Randgebiets des Halbleiterbauelements angeordnet ist. Aufgrund dieses Orts steht die separierte Region nicht zum Führen des Laststroms zur Verfügung. Das Verwenden einer derartigen separierten Region für Messzwecke führt daher zu einem Verlust dieser separierten Region des Bauelements, die anderenfalls zum Führen des Laststroms zur Verfügung stünde, also zu einem Verlust vom aktiven Halbleitergebiet. Weil die separierte Region außerdem von den übrigen Halbleiterkörpergebiet separiert ist, das für den Lastbetrieb des Halbleiterbauelements verwendet wird, sind die innerhalb dieser separierten Region produzierten Signale nicht exakt indikativ für den Zustand des Halbleiterkörpergebiets, welches für den Lastbetrieb des Halbleiterbauelements verwendet wird. Diese mögliche Ungenauigkeit der Messung muss von dem Steuerschaltkreis berücksichtigt werden, was zu einer erhöhten Komplexität des Steuerschaltkreises führen kann.
  • Gemäß der Veröffentlichung DE 101 23 818 B4 führt ein Steuerschaltkreis die Schutzfunktion aus und wird in Abhängigkeit von einer elektrisch floatenden Region gesteuert, die in einem Halbleiterkörpergebiet des Halbleiterbauelements angeordnet ist. Das aus dieser Veröffentlichung bekannte Halbleiterbauelement enthält außerdem einen MOS Transistor, dessen Gate-Elektrode elektrisch mit der elektrisch floatenden Region verbunden ist oder aus der elektrisch floatenden Region besteht. Um beispielsweise einen Ausschaltvorgang im Falle eines Kurzschlusses auszuführen, wird das elektrische Potenzial einer floatenden p-Region des Halbleiterkörpergebiets verwendet.
  • BESCHREIBUNG
  • Es ist wünschenswert, Mittel bereitzustellen, die eine exakte Messung eines Signals eines Halbleiterkörpergebiets ermöglichen und gleichzeitig den Verlust vom aktiven Halbleitergebiet geringhalten.
  • Es werden die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird ein Halbleiterbauelement bereitgestellt. Das Halbleiterbauelement umfasst ein Halbleiterkörpergebiet und ein Oberflächengebiet, wobei das Halbleiterkörpergebiet eine erste Halbleiterregion mit Ladungsträgern eines ersten Leitfähigkeitstyps und eine zweite Halbleiterregion mit Ladungsträgern eines zweiten Leitfähigkeitstyps beinhaltet. Das Halbleiterbauelement umfasst weiter: eine erste Lastkontaktstruktur, die in dem Oberflächengebiet angeordnet ist und die ausgebildet ist zum Einspeisen eines Laststromes in das Halbleiterkörpergebiet; einen ersten Graben, der sich in das Halbleiterkörpergebiet erstreckt und der eine Sensorelektrode und ein erstes Dielektrikum umfasst, wobei das erste Dielektrikum die Sensorelektrode elektrisch von der zweiten Halbleiterregion isoliert; einen elektrisch leitfähigen Pfad, der die Sensorelektrode elektrisch mit der ersten Halbleiterregion verbindet; einen ersten Halbleiterpfad. Die erste Halbleiterregion ist wenigstens mittels des ersten Halbleiterpfades elektrisch an die erste Lastkontaktstruktur gekoppelt. Weiter ist eine Sensorkontaktstruktur vorgesehen, die in dem Oberflächengebiet angeordnet ist, wobei ein elektrisches Potential der ersten Halbleiterregion mittels der Sensorelektrode an die Sensorkontaktstruktur übertragen wird.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Halbleiterbauelement ein Halbleiterkörpergebiet und ein Oberflächengebiet, wobei das Halbleiterkörpergebiet eine erste Halbleiterregion mit Ladungsträgern eines ersten Leitfähigkeitstyps und eine zweite Halbleiterregion mit Ladungsträgern eines zweiten Leitfähigkeitstyps umfasst. Das Halbleiterbauelement umfasst ferner: eine erste Lastkontaktstruktur, die in dem Oberflächengebiet angeordnet ist und die ausgebildet ist zum Einspeisen eines Laststroms in das Halbleiterkörpergebiet; einen ersten Graben, der sich in das Halbleiterkörpergebiet erstreckt und der eine Sensorelektrode und ein erstes Dielektrikum umfasst, wobei das erste Dielektrikum die Sensorelektrode elektrisch von der zweiten Halbleiterregion isoliert; einen elektrisch leitfähigen Pfad, der die Sensorelektrode elektrisch mit der ersten Halbleiterregion verbindet; einen ersten Halbleiterpfad, wobei die Sensorelektrode wenigstens mittels des ersten Halbleiterpfads elektrisch an die erste Lastkontaktstruktur gekoppelt ist; und eine Sensorkontaktstruktur, die innerhalb des Oberflächengebiets angeordnet ist, wobei ein elektrisches Potential der ersten Halbleiterregion mittels der Sensorelektrode an die Sensorkontaktstruktur übertragen wird.
  • Nach einer noch weiteren Ausführungsform umfasst eine Halbleiterkomponente ein Halbleiterkörpergebiet und ein Oberflächengebiet, wobei das Halbleiterkörpergebiet eine erste Halbleiterregion mit Ladungsträgern eines ersten Leitfähigkeitstyps und eine zweite Halbleiterregion mit Ladungsträgern eines zweiten Leitfähigkeitstyps umfasst, wobei die Halbleiterkomponente ferner umfasst: eine erste Lastkontaktstruktur, die in dem Oberflächengebiet angeordnet ist und die ausgebildet ist zum Einspeisen eines Laststroms in das Halbleiterkörpergebiet; einen ersten Graben, der sich in das Halbleiterkörpergebiet erstreckt und der eine Sensorelektrode und ein erstes Dielektrikum umfasst, wobei das erste Dielektrikum die Sensorelektrode elektrisch von der zweiten Halbleiterregion isoliert; einen elektrisch leitfähigen Pfad, der die Sensorelektrode elektrisch mit der ersten Halbleiterregion verbindet; einen ersten Halbleiterpfad, wobei die erste Halbleiterregion wenigstens mittels des ersten Halbleiterpfads elektrisch an die erste Lastkontaktstruktur gekoppelt ist; eine Sensorkontaktstruktur, die innerhalb des Oberflächengebiets angeordnet ist, wobei ein elektrisches Potential der ersten Halbleiterregion mittels der Sensorelektrode an die Sensorkontaktstruktur übertragen wird; wenigstens einen zweiten Graben, der sich in das Halbleiterkörpergebiet erstreckt, wobei der wenigstens eine zweite Graben eine Steuerelektrode und ein zweites Dielektrikum umfasst, wobei die Steuerelektrode ausgebildet ist zum Steuern des Laststromes in Abhängigkeit eines Steuersignals, und wobei das zweite Dielektrikum die Steuerelektrode elektrisch von dem Halbleiterkörpergebiet isoliert.
  • Da die Sensorelektrode elektrisch mit der ersten Halbleiterregion mittels des elektrisch leitfähigen Pfades verbunden ist, ist das elektrische Potenzial der Sensorelektrode im Wesentlichen identisch zu einem elektrischen Potenzial der ersten Halbleiterregion. Das elektrische Potenzial der Sensorelektrode wird empfangen durch die Sensorkontaktstruktur. Bei einer Ausführungsform ist die Sensorkontaktstruktur ausgebildet, elektrisch an einen Steuerschaltkreis gekoppelt zu werden. Demnach kann der Steuerschaltkreis das elektrische Potenzial der Sensorelektrode bestimmen, also das Potenzial der ersten Halbleiterregion. Der Steuerschaltkreis kann den Betrieb des Halbleiterbauelements bzw. der Halbleiterkomponente bzw. der Halbleitervorrichtung in Abhängigkeit von dem bestimmten elektrischen Potenzial der ersten Halbleiterregion steuern.
  • Auf diese Weise ist eine Struktur etabliert, die es erlaubt, aus einem zentralen aktiven Halbleitergebiet des Halbleiterkörpergebiets Signale hin zur Sensorkontaktstruktur abzuleiten, und zwar im Wesentlichen ohne den Gesamtbetrag des zur Verfügung stehenden aktiven Halbleitergebiets zu reduzieren.
  • Merkmale weiterer Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Weitere Merkmale und Vorteile werden dem Fachmann in Anbetracht des Studiums der nachfolgenden detaillierten Beschreibung sowie des Sichtens der begleitenden Zeichnungen deutlich.
  • Figurenliste
  • Die in den Figuren gezeigten Teile sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; vielmehr liegt die Betonung in dem Darstellen von Prinzipien der Erfindung. Ferner bezeichnen in den Figuren gleich Bezugszeichen einander entsprechende Teile. In den Figuren zeigen:
    • 1 schematisch einen Teil eines vertikalen Querschnitts eines Halbleiterbauelements nach einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 2 schematisch einen Ersatzschaltkreis eines Halbleiterbauelements nach einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 3 schematisch einen Teil eines vertikalen Querschnitts eines Halbleiterbauelements nach einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 4 schematisch einen Teil eines horizontalen Querschnitts eines Halbleiterbauelements nach einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 5 schematisch einen Teil eines horizontalen Querschnitts eines Halbleiterbauelements nach einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 6A schematisch einen Teil eines horizontalen Querschnitts eines Halbleiterbauelements nach einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 6B schematisch einen Teil eines horizontalen Querschnitts eines Halbleiterbauelements gemäß einem erläuternden Beispiel;
    • 6C schematisch einen Teil eines horizontalen Querschnitts eines Halbleiterbauelements nach einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 7 schematisch einen Teil eines vertikalen Querschnitts eines Halbleiterbauelements nach einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 8 schematisch einen Teil eines vertikalen Querschnitts eines Halbleiterbauelements nach einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 9 schematisch einen Teil eines vertikalen Querschnitts eines Halbleiterbauelements nach einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 10 schematisch einen Teil eines vertikalen Querschnitts einer Halbleiterkomponente nach einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 11 schematisch einen Parallelschaltkreis von Halbleiterkomponenten nach einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 12 schematisch eine Halbleitervorrichtung nach einer oder mehreren Ausführungsformen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung wird Bezug genommen auf die begleitenden Zeichnungen, die einen Teil davon bilden und in denen anhand von Beispielen bestimmte Ausführungsformen gezeigt sind, gemäß denen die Erfindung ausgeführt werden kann.
  • In diesem Zusammenhang können richtungsbezogene Begriffe, beispielsweise „Top“, „Boden“, „unterhalb“, „front“, „hinten“, „Rücken“, „nachgeschaltet“, „vorgeschaltet“, etc. mit Hinblick auf die Orientierung der jeweils beschriebenen Zeichnungen verwendet werden. Da Teile der Ausführungsformen jedoch in einer Vielzahl von unterschiedlichen Orientierungen positioniert werden können, wird diese richtungsbezogene Terminologie nur zur Veranschaulichungszwecken verwendet und in keiner Weise einschränkend zu verstehen. Die nachfolgenden detaillierte Beschreibung soll also nicht im einschränkenden Sinne verstanden werden; vielmehr ist der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung durch die beigefügten Ansprüche definiert.
  • Nun wird im Detail Bezug genommen auf eine Vielzahl von Ausführungsformen, von denen eine oder mehrere in den Zeichnungen dargestellt sind. Jedes Beispiel ist für Erläuterungszwecke angeführt und soll nicht in einem einschränkenden Sinne verstanden werden. Beispielsweise können als ein Teil einer Ausführungsform beschriebene oder illustrierte Merkmale in Verbindung mit anderen Ausführungsformen verwendet werden, um so ein weiteres Ausführungsbeispiel zu bilden. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung derartige Modifikationen und Variationen beinhaltet. Die Beispiele werden beschrieben unter Verwendung einer bestimmten Sprache, die auch nicht in einem den Schutzumfang der Ansprüche einschränkenden Sinne verstanden werden soll. Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu und nur für Illustrationszwecke angeführt. Aus Klarheitsgründen sind selbe Elemente oder Herstellungsschritte in den unterschiedlichen Zeichnungen mit denselben Bezugszeichen versehen, sofern nichts Gegenteiliges gesagt ist.
  • Der Begriff „horizontal“, wie in der vorliegenden Beschreibung verwendet, soll eine Orientierung beschreiben, die im Wesentlichen parallel zur einer horizontalen Oberfläche eines Halbleitersubstrats oder eines Halbleiterkörpergebiets liegt. Das kann beispielsweise die Oberfläche eines Wafers oder Dies sein.
  • Der Begriff „vertikal“, wie in der vorliegenden Beschreibung verwendet, soll eine Orientierung beschreiben, die im Wesentlichen senkrecht zu der horizontalen Oberfläche angeordnet ist, also parallel zur Normalen der Oberfläche des Halbleitersubstrat oder des Halbleiterkörpergebiets.
  • Bei der vorliegenden Beschreibung bezeichnet der erste Leitfähigkeitstyp eine p-Dotierung, während der zweite Leitfähigkeitstyps eine n-Dotierung bezeichnet. Alternativ können die Halbleiterbauelemente mit entgegengesetzten Dotierung ausgebildet werden, sodass der erste Leitfähigkeitstyps eine n-Dotierung sein kann und der zweite Leitfähigkeitstyp eine p-Dotierung.
  • Bestimmte Ausführungsformen, die in der vorliegenden Beschreibung erläutert werden, betreffen, ohne darauf beschränkt zu sein, monolithische integrierte Halbleiterbauelemente, die eine IGBT oder eine MOSFET Struktur aufweisen, insbesondere Leistungshalbleiterbauelemente, wie beispielsweise IGBTs mit einer Streifenzellenstruktur.
  • Der Begriff „Leistungshalbleiterbauelement“, wie in der vorliegenden Beschreibung verwendet, soll ein Halbleiterbauelement auf einem einzigen Chip bezeichnen, das über eine hohe Spannungssperr - und Schaltfähigkeit und/oder über eine hohe Stromtrag- und Schaltfähigkeit verfügt. Mit anderen Worten sind die Halbleiterleistungsbauelemente für hohe Ströme, typischerweise im Ampere-Bereich, beispielsweise bis zu einige hundert Ampere, und/oder hohe Spannungen, typischerweise über 200 V, noch typischerweise 600 V und darüber, geeignet.
  • Im Kontext der vorliegenden Beschreibung sagen Begriffe wie „in ohmschen Kontakt“, „in elektrischen Kontakt“, „in Kontakt“, „in ohmscher Verbindung“, und „elektrisch verbunden“ aus, dass zwischen Regionen, Sektionen, Gebieten oder Teilen eines Halbleiterbauelements oder zwischen unterschiedlichen Anschlüssen von einer oder mehreren Vorrichtungen oder zwischen einem Anschluss oder einer Metallisierung oder einer Elektrode und einem Teil oder eines Gebiets eines Halbleiterbauelements eine niederohmsche elektrische Verbindung oder ein niederohmscher Strompfad besteht. Das gleiche gilt für Ausführungsformen einer Halbleiterkomponente oder einer Halbleitervorrichtung, wie sie unten beschrieben sind.
  • 1 zeigt in schematischer Weise eine Sektion eines vertikalen Querschnitts eines Halbleiterbauelements 1. Das Halbleiterbauelement 1 beinhaltet ein Halbleiterkörpergebiet 12 und eine Oberflächenregion 11. Das Halbleiterkörpergebiet 12 beinhaltet eine erste Halbleiterregion 121 mit Ladungsträgern des ersten Leitfähigkeitstyps und eine zweite Halbleiterregion 122 mit Ladungsträgern des zweiten Leitfähigkeitstyps. Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Halbleiterregion 121 eine Halbleiterregion des ersten Leitfähigkeitstyps und/oder die zweite Halbleiterregion 122 ist eine Halbleiterregion des zweiten Leitfähigkeitstyps.
  • Beispielsweise umfasst die erste Halbleiterregion 121 eine p-Wanne oder die erste Halbleiterregion 121 ist durch eine p-Wanne gebildet. Die zweite Halbleiterregion 122 kann eine Driftregion des Halbleiterbauelements 1 umfassen, beispielsweise eine n-Driftregion.
  • Das Oberflächengebiet 11 beinhaltet eine erste Lastkontaktstruktur 13. Die erste Lastkontaktstruktur 13 ist ausgebildet zum Einspeisen eines Laststroms in das Halbleiterkörpergebiet 12. Beispielsweise wird der Laststrom von einer Spannungsquelle (nicht dargestellt) bereitgestellt, die elektrisch an die erste Lastkontaktstruktur 13 gekoppelt ist. Insbesondere kann der Laststrom durch das Halbleiterbauelement 1 geführt werden mittels der zweiten Halbleiterregion 122.
  • Das Halbleiterbauelement 1 umfasst weiter einen ersten Graben 14, der sich in das Halbleiterkörpergebiet 12 erstreckt. Der erste Graben 14 umfasst eine Sensorelektrode 141 und ein erstes Dielektrikum 142. Das erste Dielektrikum 142 isoliert die Sensorelektrode 141 elektrisch von der zweiten Halbleiterregion 122. Beispielsweise separiert das erste Dielektrikum 142 die Sensorelektrode 141 von der zweiten Halbleiterregion 122. Ein elektrisch leitfähiger Pfad 16 verbindet die Sensorelektrode 141 elektrisch mit der ersten Halbleiterregion 121.
  • In 1 ist der elektrisch leitfähige Pfad 16 durch eine gepunktete Linie dargestellt. Beispielhafte Ausführungsformen des elektrisch leitfähigen Pfad 16 werden mit Bezug auf andere Zeichnungen beschrieben.
  • Aufgrund des elektrisch leitfähigen Pfads 16 wird das elektrische Potenzial der ersten Halbleiterregion 121 auf die Sensorelektrode 141 übertragen. Daher ist das elektrische Potenzial der Sensorelektrode 141 im Wesentlichen identisch zu dem elektrischen Potenzial der ersten Halbleiterregion 121.
  • Weiterhin ist die erste Halbleiterregion 121 elektrisch an die erste Lastkontaktstruktur 13 gekoppelt, und zwar mit wenigstens einem ersten Halbleiterpfad 15. In Übereinstimmung mit der in 1 gezeigten Ausführungsform durchschreitet der erste Halbleiterpfad 15 die zweite Halbleiterregion 122. Da die zweite Halbleiterregion 122 den Laststrom wenigstens teilweise führt, hängt das elektrische Potenzial der ersten Halbleiterregion 121 und daher auch das elektrische Potenzial der Sensorelektrode 141 sowohl von dem Laststrom als auch von einem Spannungsabfall über der zweiten Halbleiterregion 122 ab.
  • In dem Oberflächengebiet 11 ist weiterhin eine Sensorkontaktstruktur 27 angeordnet. In 1 ist diese Sensorkontaktstruktur 27 auch nur schematisch dargestellt. Bestimmte Beispiele zum Ausbilden der Sensorkontaktstruktur 27 werden mit Bezug auf andere Zeichnungen beschrieben. Jedenfalls ist die Sensorkontaktstruktur 27 ausgebildet zum Empfangen des elektrischen Potenzials der Sensorelektrode 141. Beispielsweise kann die Sensorkontaktstruktur 27 durch einen Steuerschaltkreis (in 1 nicht dargestellt) kontaktiert sein, der geeignet sein kann, das Halbleiterbauelement 1 zu steuern, insbesondere zum Steuern des Laststroms in Abhängigkeit von dem elektrischen Potenzial der Sensorelektrode 141. Durch die Sensorelektrode 141 wird das elektrische Potenzial der ersten Halbleiterregion 121 an eine Position in der Sensorkontaktstruktur 27 übertragen. Also kann das elektrische Potenzial der ersten Halbleiterregion 121 dem Steuerschaltkreis bereitgestellt werden, der elektrisch an die Sensorkontaktstruktur 27 gekoppelt ist, also an einem Ort, an welchem das elektrische Potenzial der ersten Halbleiterregion 121 bestimmt werden soll, um die Schutzfunktion auszuführen.
  • Die erste Halbleiterregion 121 kann eine elektrisch floatende Region des Halbleiterbauelements 1 sein. Beispielsweise ist die erste Halbleiterregion 121 nicht mit einem Teil des Halbleiterbauelements 1 elektrisch verbunden, welches ein definiertes Potenzial oder ein festes Potenzial führt. Mit anderen Worten kann das elektrische Potenzial der ersten Halbleiterregion 121 ein elektrisches Potenzial eines aktiven Gebiets des Halbleiterbauelements 1 sein, wobei dieses Potenzial der Sensorkontaktstruktur 27 bereitgestellt wird, die in dem Oberflächengebiet 11 angeordnet ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die erste Halbleiterregion 121 nur mittels des ersten Halbleiterpfades 15 an die erste Lastkontaktstruktur 13 gekoppelt.
  • An dieser Stelle soll bemerkt werden, dass das Oberflächengebiet 11 nicht nur oberhalb des Halbleiterkörpergebiets 12 angeordnet sein kann, wie in 1 dargestellt, sondern sich auch in andere Regionen erstrecken kann, beispielsweise unterhalb des Halbleiterkörpergebiets 12 oder innerhalb von Regionen rechts, links, hinter oder vor das Halbleiterkörpergebiet 12.
  • Wie weiter in der 1 illustriert ist kann der erste Graben 14, der die Sensorelektrode 141 beinhaltet, ein Graben des Halbleiterbauelements 1 sein, welcher nicht für andere Zwecke verwendet wird. Bei einem Streifenzellen-IGBT beispielsweise wird eine Vielzahl von Gräben verwendet, beispielsweise Gräben, die Feldelektroden umfassen, und Gräben, die Gate-Elektrode umfassen. Bei einer Ausführungsform wird wenigstens eine der Elektroden derartiger Gräben nicht als Gate-Elektrode oder als Feldelektrode verwendet, sondern als Sensorelektrode 141, wie in der 1 dargestellt.
  • Der Halbleiterpfad 15 ist innerhalb des Halbleiterkörpergebiets 12 angeordnet und durchschreitet durch Teile der zweiten Halbleiterregion 122. Ein Übergang zwischen der ersten Halbleiterregion 121 und der zweiten Halbleiterregion 122 bildet einen ersten pn-Übergang aus. Da die zweite Halbleiterregion 122 wenigstens einen Teil des Laststroms führt, hängt der Spannungsabfall über dem Halbleiterpfad 15 von dem Laststrom ab. Der erste Halbleiterpfad 15 kann einen Abschnitt umfassen, in welchem sich eine Hoch-Feld-Region (sog. high-field region) des Halbleiterkörpergebiets 12 erstrecken kann, insbesondere während eines Kurzschluss-Betriebs des Halbleiterbauelements 1. Daher hängt sowohl das elektrische Potenzial der ersten Halbleiterregion 121 und damit auch das elektrische Potenzial der Sensorelektrode 141 sowohl von dem Laststrom als auch von dem Spannungsabfall über der zweiten Halbleiterregion 122 ab.
  • Die erste Halbleiterregion 121 kann sich entlang der gesamten lateralen Länge des ersten Grabens 14 (also die Länge, die sich in eine Richtung erstreckt, die im Wesentlichen parallel zu der Normalen des vertikalen Querschnitts liegt) erstrecken oder, alternativ, nur entlang eines oder mehrerer Teile des ersten Grabens 14. Beispielsweise können besagte eine oder mehrere Teile durch weitere dielektrische Regionen (nicht dargestellt) voneinander separiert sein.
  • Das Halbleiterbauelement 1 kann eine zweite Lastkontaktstruktur (in 1 nicht gezeigt) umfassen, die ausgebildet ist zum Auskoppeln des Laststromes aus dem Halbleiterkörpergebiet 12.
  • 2 zeigt schematisch einen Ersatzschaltkreis 5 des Halbleiterbauelements 1 für die Zwecke eines besseren Verständnisses des vorgeschlagenen Meßprinzips. Der Laststrom wird in das Halbleiterkörpergebiet 12 eingespeist durch die erste Lastkontaktstruktur 13. Beispielsweise umfasst die erste Lastkontaktstruktur 13 einen Source-/Emitter-Kontakt des Halbleiterbauelements 1. Um den Laststrom aus dem Halbleiterkörpergebiet 12 auszukoppeln, kann das Halbleiterbauelement 1 eine zweite Lastkontaktstruktur 17 (in 1 nicht gezeigt) umfassen. Beispielsweise umfasst die zweite Lastkontaktstruktur 17 einen Drain-/Kollektor-Kontakt des Halbleiterbauelements 1.
  • Da die Sensorkontaktstruktur 27 das elektrische Potenzial der Sensorelektrode 141 empfängt, welches im Wesentlichen identisch zu dem elektrischen Potenzial der ersten Halbleiterregion 121 ist, kann die Sensorkontaktstruktur 27 so betrachtet werden, als sei sie elektrisch an die erste Lastkontaktstruktur 13 mittels des ersten Halbleiterpfads 15 gekoppelt, wie in 2 dargestellt. Innerhalb des Ersatzschaltkreises 5 kann der erste Halbleiterpfad 15 in einen ersten Teil 151 und einen zweiten Teil 152 unterteilt werden.
  • Der erste Teil 151 des ersten Halbleiterpfads 15 ist ausgebildet durch einen Anteil der zweiten Halbleiterregion 122. Der Spannungsabfall über den ersten Teil 151 hängt von dem Laststrom ab und ist dargestellt durch einen variablen Widerstand. Insbesondere kann der erste Teil 151 im Falle einer sich aufspannenden oder einer sich zurückziehenden Raumladungszone innerhalb der zweiten Halbleiterregion 122 einen variablen Widerstandswert aufweisen.
  • Der zweite Teil 152 des ersten Halbleiterpfads 15 entspricht besagtem ersten pn-Übergang, der von einem Übergang zwischen der ersten Halbleiterregion 121 und der zweiten Halbleiterregion 122 ausgebildet wird, und ist daher durch eine Diode dargestellt.
  • Ein zweiter Halbleiterpfad 18, der innerhalb des Halbleiterkörpergebiets 12 angeordnet ist, ist elektrisch an die zweite Lastkontaktstruktur 17 gekoppelt, sodass die zweite Lastkontaktstruktur 17 den Laststrom aus dem Halbleiterkörpergebiet 12 auskoppeln kann. Auch der zweite Halbleiterpfad 18 kann wenigstens einen Anteil der zweiten Halbleiterregion 122 umfassen.
  • Wie bereits mit Bezug auf die 1 herausgestellt worden ist, kann die Sensorkontaktstruktur 27 an einen Steuerschaltkreis gekoppelt sein. Der Steuerschaltkreis kann also das elektrische Potenzial der ersten Halbleiterregion 121, und daher ein elektrisches Potenzial eines aktiven Gebiets des Halbleiterkörpergebiets 12 bestimmen.
  • 3 zeigt in schematischer Weise einen Ausschnitt eines vertikalen Querschnitts einer weiteren Ausführungsform des Halbleiterbauelements 1. In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform ist der elektrisch leitfähige Pfad 16 innerhalb des Oberflächengebiets 11 angeordnet und umfasst eine Insel 161, wobei die Insel 161 die Sensorelektrode 141 elektrisch mit der ersten Halbleiterregion 121 verbindet. Die Insel 161 ist elektrisch von der ersten Lastkontaktstruktur 13 isoliert.
  • Ferner isoliert das erste Dielektrikum 142 des ersten Grabens 14 die Sensorelektrode 141 elektrisch auch von der ersten Halbleiterregion 121. Beispielsweise separiert das erste Dielektrikum 142 die Sensorelektrode 141 auch von der ersten Halbleiterregion 121. Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 3 umfasst die erste Halbleiterregion 121 zwei Wannen, jeweils benachbart mit dem ersten Graben 14. Nachstehend werden diese beiden Wannen als erste Halbleiterregionen 121 bezeichnet. Bei einer Ausführungsform sind die ersten Halbleiterregionen 121 jeweils nur durch einen ersten Halbleiterpfad 15 an die erste Lastkontaktstruktur 13 elektrisch gekoppelt.
  • Das Halbleiterbauelement, das in 3 gezeigt ist, umfasst ferner eine Vielzahl von zweiten Gräben 21, wobei sich jeder zweite Graben 21 in das Halbleiterkörpergebiet 12 erstreckt und eine Steuerelektrode 211 und ein zweites Dielektrikum 212 umfasst. Jede Steuerelektrode 211 ist ausgebildet zum Steuern des Laststroms in Abhängigkeit von einem Steuersignal, das dem Halbleiterbauelement 1 bereitgestellt wird. Jede Steuerelektrode 211 ist durch das zweite Dielektrikum 212 von dem Halbleitergebiet 12 isoliert. Beispielsweise umfassen die Steuerelektroden 211 Gate-Elektroden des Halbleiterbauelements 1.
  • Das Halbleiterbauelement 1, das in 3 dargestellt ist, umfasst außerdem eine Vielzahl dritter Gräben 22, wobei sich jeder dritte Graben 22 in das Halbleitergebiet 12 erstreckt und eine Feldelektrode 221 und ein drittes Dielektrikum 222 umfasst, wobei die Feldelektroden 221 elektrisch an die erste Lastkontaktstruktur 13 gekoppelt sind. Jede Feldelektrode 221 ist elektrisch von dem Halbleiterkörpergebiet 12 isoliert, und zwar durch das jeweilige dritte Dielektrikum 222.
  • Um in einfacher Weise zwischen den Gräben 14, 21 und 22 zu differenzieren, sind der erste Graben mit einem „D“ (Detektion), die zweiten Gräben mit einem „G“ (Gate) und die dritten Gräben mit einem „S“ (Source) gekennzeichnet.
  • Das in 3 dargestellte Halbleiterbauelement 1 umfasst ferner dritte Halbleiterregionen 123, die Ladungsträger des ersten Leitfähigkeitstyps umfassen. Wie in der 3 dargestellt, können diese dritten Halbleiterregionen 123 durch eine Vielzahl von Wannen geformt werden, die mit ersten Lastkontakten 131 in elektrischen Kontakt stehen, wobei die ersten Lastkontakte 131 Teile der ersten Lastkontaktstruktur 13 ausbilden können. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die dritten Halbleiterregionen 123 Regionen des ersten Leitfähigkeitstyps.
  • Wie in 3 dargestellt, kann jeder Lastkontakt 131 eine Anzahl von ersten Lastkontaktgräben 132 umfassen, welche in Kontakt mit einer jeweiligen dritten Halbleiterregion 123 sein können.
  • Eine Verkapselung 19, welche zwischen der Insel 161 und den ersten Lastkontakten 131 vorgesehen sein kann, stellt eine elektrische Isolierung zwischen der Insel 161 und den ersten Lastkontakten 131 her. Beispielsweise umfasst die Insel 161 eine Metallschicht, welche elektrisch von der ersten Lastkontaktstruktur 13 isoliert ist und welche sowohl mit den ersten Halbleiterregionen 121 und der Sensorelektrode 141 elektrisch verbunden ist, beispielsweise gemäß einem konventionellen elektrischen Kontaktmechanismus.
  • Zusammenfassend kann in Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel der 3 das elektrische Potenzial der ersten Regionen 121, also das elektrische Potenzial der elektrisch floatenden Mesen zwischen dem ersten Graben 14 und den benachbarten dritten Gräben 22, elektrisch in die Sensorelektrode 141 eingekoppelt werden. Durch die Sensorelektrode 141 wird das elektrische Potenzial in die Sensorkontaktstruktur 27 (in 3 nicht dargestellt) „transferiert“.
  • Beispielsweise umfasst das Halbleiterbauelement 1 eine Vielzahl derartiger Inseln 161, die mit Hinblick auf die Positionen der Bond-Füße (in 3 dargestellt) innerhalb des Oberflächengebiets 11 verteilt angeordnet sein können, um die erste Lastkontaktstruktur 13 zu kontaktieren.
  • Mit Bezug auf die 4, 5 und 6A bis 6C sollen nun einige beispielhafte Aspekte des Oberflächengebiets 11 des Halbleiterbauelements 1 erläutert werden. 4 bis 6C illustrieren jeweils schematisch einen Ausschnitt eines horizontalen Querschnitts eines Halbleiterbauelements 1 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen, wobei 4 schematisch Aspekte einer Region A, die in der 5 dargestellt ist, zeigt.
  • 4 zeigt in schematischer Weise einen Ausschnitt eines horizontalen Querschnitts eine Ausführungsform des Halbleiterbauelements 1 und damit eine Aufsicht auf das Halbleiterbauelement 1. Ähnlich zu dem Ausführungsbeispiel der 3 umfasst das Halbleiterbauelement 1 den ersten Graben 14, der von zwei dritten Gräben 22 benachbart ist. Neben den dritten Gräben 22 ist ein jeweiliger zweiter Graben 21 angeordnet.
  • Die Steuerelektroden 211, die innerhalb der zweiten Gräben 21 angeordnet sind, können durch Steuerelektrodenkontaktmittel 241 elektrisch kontaktiert werden, wobei die Steuerelektrodenkontaktmittel 241 durch entsprechende kleine Gräben verwirklicht werden können. Die Steuerelektrodenkontaktmittel 241 können durch einen Steuerkontakt-Runner 244 miteinander elektrisch kontaktiert werden. Der Steuerkontakt-Runner 244 kann einen Teil einer Steuerkontaktstruktur 24 ausbilden, die von einem Treiber (nicht dargestellt) zum Steuern des Halbleiterbauelements 1 kontaktiert werden kann, beispielsweise durch einen Gate-Treiber, der besagtes Steuersignal bereitstellt. Beispielsweise kann ein Steuersignalausgang des Treibers durch ein Steuerkontakt-Pad 245 (dargestellt in 5) elektrisch mit der Steuerkontaktstruktur 24 verbunden werden.
  • In ähnlicher Weise können die in den dritten Gräben 22 angeordneten Feldelektroden 221 elektrisch durch Feldelektrodenkontaktmittel 137 kontaktiert werden, die ebenfalls durch entsprechende kleine Gräben realisiert werden können. Die Feldelektrodenkontaktmittel 137 können miteinander durch ein erstes Lastkontaktmetall 133 elektrisch kontaktiert werden. Zum Ausbilden eines elektrischen Kontaktes mit dem ersten Lastkontaktmetall 133 kann optional ein erster Lastkontakt-Runner 134 bereitgestellt werden, wie er auch in 5 dargestellt ist. Auch 4 zeigt schematisch erste Lastkontaktgräben 132, die in Kontakt mit den dritten Halbleiterregionen 123 sind.
  • Wie oben beschrieben worden ist kann die in dem ersten Graben 14 angeordnete Sensorelektrode 141 durch besagte Inseln 161 elektrisch mit den ersten Halbleiterregionen 121 verbunden werden (in 4 nicht dargestellt, aber in den 3 und 5). Die in dem ersten Graben 14 angeordnete Sensorelektrode 141 kann elektrisch durch Sensorelektrodenkontaktmittel 274 kontaktiert werden, die wiederum durch kleine Gräben realisiert werden kann. Die Sensorkontaktstruktur 27 kann einen Sensorkontakt-Runner 271 umfassen, der in elektrischen Kontakt mit den Elektrodenkontaktmitteln 274 ist. Der Sensorkontakt-Runner 271 weist im Wesentlichen dasselbe elektrische Potenzial auf wie das elektrische Potenzial der ersten Halbleiterregionen 121, da die ersten Halbleiterregionen 121 elektrisch mit der Sensorelektrode 141 verbunden sind.
  • Mit Bezug auf die 5 soll verstanden werden, dass obwohl der erste Lastkontakt-Runner 134, der Steuerkontakt-Runner 244 und der Sensorkontakt-Runner 271 jeweils durch eine Linie dargestellt sind, diese Runner selbstverständlich eine breite größer Null aufweisen können, wie in der 4 dargestellt. Zwischen dem ersten Lastkontakt-Runner 244 und dem Sensorkontakt-Runner 271, und zwischen dem Sensorkontakt-Runner 271 und dem ersten Lastkontaktmetall 133 kann ein Verkapselungsoxid vorgesehen sein, sodass die Runner 134, 244, 271 und das erste Lastkontaktmetall 133 elektrisch voneinander isoliert sind.
  • Zum Ausbilden eines elektrischen Kontaktes zwischen den ersten Halbleiterregionen 121 und der Sensorelektrode 141 kann eine Vielzahl besagter Inseln 161 vorgesehen werden, wie in der 5 dargestellt ist. Jede der Inseln 161 kann elektrisch von dem ersten Lastkontaktmetall 133 isoliert sein, und zwar mittels einer jeweiligen Isolationsstruktur 163, und zusätzlich kann jede Insel 161 eine separierte, räumlich isolierte und elektrisch leitfähige Region ausbilden.
  • Zusammenfassend kann in Übereinstimmung mit den Ausführungsformen, die in den 4 und 5 dargestellt sind, das elektrische Potential der ersten Halbleiterregionen 121, also das elektrische Potential der elektrisch floatenden Mesen zwischen dem ersten Graben 14 und den benachbarten dritten Gräben 22 elektrisch in die Sensorelektrode 141 eingekoppelt werden. Durch die Sensorelektrode 141 kann das elektrische Potential in den Sensorkontakt-Runner 271 der Sensorkontaktstruktur 27 „transferiert“ werden.
  • Betreffend beispielhafte Arten zum Positionieren der Vielzahl der Inseln 161 wird nun Bezug genommen auf die 6A bis 6C. In Übereinstimmung mit der Ausführungsform der 6A, können die Inseln 161 entlang des ersten Grabens 14 verteilt sein, wobei die Inseln 161 elektrisch von dem ersten Lastkontaktmetall 133 isoliert sind, und zwar mittels der jeweiligen Isolationsstruktur 163. Die Isolationsstruktur 163 kann einen Teil der Verkapselung 19 bilden, wie in der 3 dargestellt.
  • Alternativ oder zusätzlich können die Inseln in Übereinstimmung mit der Musterstruktur angeordnet werden, die in 6C und in 5 dargestellt ist.
  • Alternativ oder zusätzlich zu den mehreren Inseln 161 kann der elektrisch leitfähige Pfad 16 einen Streifen 162 umfassen, der ebenfalls in dem Oberflächengebiet 11 angeordnet ist, wie in der 6B dargestellt. Der Streifen 162 realisiert die elektrische Verbindung zwischen den ersten Halbleiterregionen 121 und der Sensorelektrode 141. Gemäß einem erläuternden Beispiel in Übereinstimmung mit der 6B steht der Streifen 162 beispielsweise entlang der gesamten Chiplänge L, die in der 6B gezeigt ist, in elektrischem Kontakt mit den ersten Halbleiterregionen 121. Die Isolationsstruktur 162 stellt sicher, dass der Streifen 162 elektrisch von dem ersten Lastkontaktmetall 133 isoliert ist.
  • Wie in der 5 dargestellt, kann die Sensorkontaktstruktur 27 weiter ein Sensorkontakt-Pad 272 umfassen. Beispielsweise wird dieses Sensorkontakt-Pad 272 durch einen Bond-Draht (nicht dargestellt) elektrisch kontaktiert, der elektrisch an den besagten Steuerschaltkreis gekoppelt sein kann. Alternativ kann der Steuerschaltkreis auch innerhalb der Sensorkontaktstruktur 27 angeordnet sein; das Halbleiterbauelement 1 kann also einen solchen Steuerschaltkreis monolithisch integrieren. Alternativ kann der Steuerschaltkreis auch oberhalb der Sensorkontaktstruktur 27 angeordnet werden. Eine beispielhafte Ausführungsform des Steuerschaltkreises wird mit Bezug auf andere Zeichnungen näher erläutert werden.
  • Die Positionen des Steuerkontakt-Pads 245 und des Sensorkontakt-Pads 272 können ausgetauscht werden.
  • 7 illustriert in schematischer Weise einen Ausschnitt eines Querschnitts einer anderen Ausführungsform des Halbleiterbauelements 1. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der elektrisch leitfähige Pfad 16 mittels erster Stöpsel 164 verwirklicht, die innerhalb von Seitenwänden des ersten Grabens 14 angeordnet sind. Mit anderen Worten unterbrechen die ersten Stöpsel 164 das erste Dielektrikum 142 des ersten Grabens 14, um den elektrisch leitfähigen Pfad zu realisieren, der die Sensorelektrode 141 mit den ersten Halbleiterregionen 121 verbindet. Weiterhin isolieren erste Verkapselungsmittel 251 und ein zweites Verkapselungsmittel 252, das innerhalb des Oberflächengebiets 11 angeordnet ist, die Sensorelektrode 141 elektrisch von dem ersten Lastkontakt 131.
  • Das dritte Dielektrikum 222 der dritten Gräben 22, die zu dem ersten Graben 14 benachbart angeordnet sind, isolieren die ersten Halbleiterregionen 121 elektrisch von den Feldelektroden 221. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird weder eine Insel 161 noch ein Streifen 162 benötigt, um den elektrischen Kontakt zwischen der Sensorelektrode 141 und den Halbleiterregionen 121 zu realisieren.
  • Das elektrische Potential der Sensorelektrode 141, das in der 7 als VD bezeichnet ist, kann von der Sensorkontaktstruktur 27 (in 7 nicht dargestellt) empfangen werden.
  • 8 illustriert in schematischer Weise einen Ausschnitt eines Querschnitts einer noch weiteren Ausführungsform des Halbleiterbauelements 1. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfasst der elektrisch leitfähige Pfad 16 den ersten Stöpsel 164, der einen Teil des ersten Grabens 14 bildet. Der erste Stöpsel 164 unterbricht das erste Dielektrikum 142 des ersten Grabens 14, so dass die Sensorelektrode 141 elektrisch mit den ersten Halbleiterregionen 121 verbunden ist. Ferner kann das erste Verkapselungsmittel 251 und das zweite Verkapselungsmittel 252, das innerhalb des Oberflächengebiets 11 angeordnet ist, die erste Halbleiterregion 121 von dem ersten Lastkontakt 131 elektrisch isolieren.
  • Die erste Halbleiterregion 121 ist ferner elektrisch mit der Feldelektrode 221 des dritten Grabens 222 verbunden, und zwar mittels eines Feldelektrodenstöpsels 223, der Teil des dritten Grabens 22 ist. Mit anderen Worten unterbricht der Feldelektrodenstöpsel 223 das dritte Dielektrikum 222 des dritten Grabens 22, so dass die erste Halbleiterregion 121 elektrisch mit der Feldelektrode 221 verbunden ist.
  • In Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel der 8 kann die erste Halbleiterregion 121 eine erste Sektion 121-2 und eine zweite Sektion 121-3 umfassen, wobei die zweite Sektion 121-3 Ladungsträger des ersten Leitfähigkeitstyps umfassen kann und die erste Sektion 121-2 Ladungsträger des zweiten Leitfähigkeitstyps. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Sensorelektrode 141 elektrisch an die erste Lastkontaktstruktur 13 (in 8 nicht dargestellt) gekoppelt, und zwar mittels des ersten Halbleiterpfads 15 und der Feldelektrode 221. Der erste Halbleiterpfad 15 durchschreitet sowohl die erste Sektion 121-2 und die zweite Sektion 121-3. Wie mit Bezug auf die Ausführungsformen gemäß den beispielhaften 1 bis 7 erläutert worden ist, kann die Feldelektrode elektrisch mit der ersten Lastkontaktstruktur 13 verbunden sein.
  • Ein Übergang zwischen der ersten Sektion 121-2 und der zweiten Sektion 121-3 kann also einen zweiten pn-Übergang ausbilden. Wie in der 8 dargestellt, ist der erste Stöpsel 164 nur in Kontakt mit der ersten Sektion 121-2 und nicht in Kontakt mit der zweiten Sektion 121-3, und der Feldelektrodenstöpsel 223 ist nur in Kontakt mit der zweiten Sektion 121-3 und nicht in Kontakt mit der ersten Sektion 121-2.
  • Die erste Halbleiterregion 121 ist außerdem in Kontakt mit einer isolierten Halbleiterregion 124. Das erste Dielektrikum 142 und das dritte Dielektrikum 222 isolieren sowohl die isolierte Halbleiterregion 124 als auch die erste Halbleiterregion 121, die die erste Sektion 121-2 und die zweite Sektion 121-3 beinhaltet, elektrisch von der zweiten Halbleiterregion 122. Mit anderen Worten separieren das erste Dielektrikum 142 und das dritte Dielektrikum 222 die isolierte Halbleiterregion 124 und die erste Halbleiterregion 121, die die erste Sektion 121-2 und die zweite Sektion 121-3 beinhaltet, von der zweiten Halbleiterregion 122. Also kann die erste Halbleiterregion 121 von der zweiten Halbleiterregion 122 isoliert sein.
  • Beispielsweise kann durch Messen sowohl des elektrischen Potentials der Sensorelektrode 141 und des elektrischen Potentials der Feldelektrode 221 ein Spannungsabfall über den zweiten pn-Übergang bestimmt werden, und zwar mittels eines Steuerschaltkreises, der elektrisch an die Sensorelektrode 141 und an die Feldelektrode 221 gekoppelt ist. Da der Spannungsabfall über den zweiten pn-Übergang von der Temperatur des Halbleiterkörpergebiets 12 abhängt, kann die Temperatur des Halbleiterkörpergebiets 12 bestimmt werden durch Verwenden der Struktur, wie sie schematisch in der 8 dargestellt ist.
  • Beispielsweise umfassen sowohl die erste Sektion 121-2 und die zweite Sektion 121-3 der ersten Halbleiterregion 121 als auch die isolierte Halbleiterregion 124 ein monokristallines Material. Ferner kann die erste Sektion 121-2 der ersten Halbleiterregion 121 aus demselben Material bestehen wie die zweite Halbleiterregion 122, und die zweite Sektion 121-3 der ersten Halbleiterregion 121 kann aus einem Material bestehen, das zu dem Material der dritten Halbleiterregionen 123 (in 8 nicht dargestellt) des Halbleiterkörpergebiets 12 identisch ist. Daher ist der Spannungsabfall über den zweiten pn-Übergang indikativ für die Temperaturen dieser Regionen des Halbleiterkörpergebiets, die den Laststrom führen.
  • Anstelle den zweiten pn-Übergang mittels der ersten Sektion 121-2 und der zweiten Sektion 121-3 auszubilden, kann wenigstens eine der ersten Sektion 121-2 und der zweiten Sektion 121-3 so ausgebildet werden, dass sie einen bestimmten Widerstand aufweist, beispielsweise mittels einer Verunreinigungsnotierung, wie Selenium (Se) Dotierung oder durch Schwefel (S) Dotierung oder, alternativ, durch Ausbilden der ersten Sektion 121-2 und/oder der zweiten Sektion 121-3 mittels eines metallischen Materials.
  • 9 illustriert in schematischer Weise einen Ausschnitt eines vertikalen Querschnitts einer noch weiteren Ausführungsform des Halbleiterbauelements 1. Der grundsätzliche Aufbau des Halbleiterbauelements 1 der 9 entspricht im Wesentlichen dem Aufbau der in 3 gezeigten Ausführungsform. Demnach umfasst der elektrisch leitfähige Pfad 16 besagte Inseln 161, die die Sensorelektrode 141 elektrisch mit den ersten Halbleiterregionen 121 verbinden.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 9 umfassen die ersten Halbleiterregionen 121 Kontaktsektionen 121-1, die in einen oberen Teil der ersten Halbleiterregionen 121 angeordnet sind. Beispielsweise stellen diese Kontaktsektionen 121-1 hochdotierte n-Regionen oder hochdotierte p-Regionen der ersten Halbleiterregionen 121 dar. Allerdings sind dieser Kontaktsektionen 121-1 nur optional implementiert. Ferner können auch die dritten Halbleiterregionen 123 entsprechende Kontaktsektionen 123-1 in deren jeweiligen oberen Teilen aufweisen. Auch diese Kontaktsektionen 123-1 der dritten Halbleiterregionen 123 können hochdotierte n-Regionen sein. Demnach können beim Herstellen des Halbleiterbauelements 1 sowohl die ersten Halbleiterregionen 121 und die dritten Halbleiterregionen 123 innerhalb desselben Prozessschrittes hergestellt werden. Ferner kann der erste Graben 14 in etwa dieselben räumlichen Abmessungen aufweisen wie die zweiten Gräben 21 und/oder die dritten Gräben 22. Daher kann beim Herstellen des Halbleiterbauelements 1 sowohl der erste Graben und die zweiten Gräben 21 und/oder die dritten Gräben 22 innerhalb desselben Prozessschrittes produziert werden.
  • Gemäß der Ausführungsform des Halbleiterbauelements 1 nach der 9 koppelt ein Sensorwiderstand 26 die erste Lastkontaktstruktur 13 an die Sensorelektrode 141. An einem ersten Messpunkt 273, der schematisch in der 9 illustriert ist, kann das elektrische Potential der Sensorelektrode 141, das im Wesentlichen identisch ist zu dem elektrischen Potential der ersten Halbleiterregionen 121, und das in 9 als VD bezeichnet ist, bestimmt werden. An einem zweiten Messpunkt 136 kann das elektrische Potential der ersten Lastkontaktstruktur 13, also das elektrische Potential der ersten Lastkontakte 131, bestimmt werden, wobei dieses elektrische Potential in 9 als VD bezeichnet ist.
  • Ein Spannungsabfall | VD-VS | zwischen der ersten Laststruktur 13 und der Sensorelektrode 141 hängt von dem Laststrom und von einem Widerstandswert des Sensorwiderstands 26 ab. Also kann in Kenntnis des Widerstandswerts des Sensorwiderstands 26 und nach Bestimmung des Spannungsabfalls | VD-VS | der Laststrom bestimmt werden, der durch das Halbleiterkörpergebiet 12 fließt. Im Gegensatz zu der schematischen Darstellung der 9 kann der Sensorwiderstand 26 auch monolithisch integriert sein, und zwar mittels verfügbarer Gräben, die nicht für andere Zwecke verwendet werden, wobei diese Gräben in der 9 nicht dargestellt sind. Zusätzlich oder alternativ kann der Sensorwiderstand 26 extern von dem Halbleiterkörpergebiet 12 angeordnet sein, beispielsweise zwischen dem Sensorkontakt-Pad 272 und dem ersten Lastkontaktmetall 133, wie schematisch in der 5 dargestellt.
  • 10 zeigt in schematischer Weise einen Ausschnitt eines vertikalen Querschnitts einer Ausführungsform einer Halbleiterkomponente 6. Der obere Teil der Halbleiterkomponente 6 weist einen Aufbau auf, der im Wesentlichen dem Aufbau entspricht, der bereits mit Bezug auf die 3 und 9 erläutert worden ist. Ferner weist das Halbleiterkörpergebiet 12 der Halbleiterkomponente 6 eine Feldstoppschicht 125 sowie eine Kollektorschicht 126 auf, die benachbart zur Feldstoppschicht 125 angeordnet ist. Das Halbleiterkörpergebiet 12 ist durch eine zweite Lastkontaktschicht 171 abgeschlossen, die einen Teil der zweiten Lastkontaktstruktur 17 sein kann, die bereits mit Bezug auf die 2 erläutert worden ist. Die zweite Lastkontaktstruktur 17 ist ausgebildet zum Auskoppeln des Laststroms aus dem Halbleiterkörpergebiet 12. Beispielsweise umfasst die Kollektorschicht 126 Ladungsträger des ersten Leitfähigkeitstyps und die Feldstoppschicht 125 Ladungsträger des zweiten Leitfähigkeitstyps.
  • Die Struktur der Halbleiterkomponente 6 kann dazu verwendet werden, um beispielsweise einen IGBT, insbesondere einen IGBT mit einer Streifenzellenkonfiguration, einen vertikalen MOSFET oder Ähnliches auszubilden.
  • Die ersten Halbleiterregionen 121 der Halbleiterkomponente 6 sind elektrisch an die erste Lastkontaktstruktur 13 gekoppelt und zwar mittels wenigstens dem ersten Halbleiterpfad 15. Ferner sind die ersten Halbleitergebiete 121 elektrisch an die zweite Lastkontaktstruktur 17 gekoppelt, und zwar mittels wenigstens dem zweiten Halbleiterpfad 18. Mit anderen Worten: Die Sensorelektrode 141 ist weder elektrisch von der ersten Lastkontaktstruktur 13 isoliert, noch von der zweiten Lastkontaktstruktur 17.
  • 11 zeigt in schematischer Weise eine Ausführungsform eines Parallelschaltkreises 4, der an einen Steuerschaltkreis 3 gekoppelt ist. Der Steuerschaltkreis 3 kann ausgebildet sein zum Ausführen der Schutzfunktion. Der Parallelschaltkreis 4 umfasst eine Halbleiterkomponente 6, beispielsweise in Übereinstimmung mit der Ausführungsform, wie sie in 10 dargestellt ist, als auch weitere Halbleiterkomponenten 6', die parallel zu der Halbleiterkomponente 6 geschaltet sind. Die Halbleiterkomponenten 6 und 6' sind allesamt räumlich isoliert voneinander. Beispielsweise können die Halbleiterkomponenten 6 und 6' jeweils ein separates Gehäuse umfassen.
  • Der Steuerschaltkreis 3 ist an die Steuerelektroden 211 der zweiten Gräben 21 der Halbleiterkomponente 6 gekoppelt, um den Betrieb der Halbleiterkomponente 6 zu steuern. Beispielsweise ist der Steuerschaltkreis 3 elektrisch an das Steuerkontakt-Pad 245 gekoppelt, das bereits mit Bezug auf die 5 erwähnt worden ist. Der Steuerschaltkreis 3 kann also ein Steuersignal für die Steuerelektroden 211 der Halbleiterkomponente 6 bereitstellen, und zwar über das Steuerkontakt-Pad 245. Dasselbe Steuersignal wird auch von den weiteren Halbleiterkomponenten 6' empfangen. Jede dieser weiteren Halbleiterkomponenten 6' kann ebenfalls ein entsprechendes Steuerkontakt-Pad 245' umfassen, das elektrisch an entsprechende Steuerelektroden gekoppelt ist, die innerhalb der betreffenden weiteren Halbleiterkomponente 6' angeordnet sind. Beispielsweise kann der Steuerschaltkreis 3 ausgebildet sein zum Abschalten der Halbleiterkomponente 6 und der weiteren Halbleiterkomponenten 6', sollte eine Temperatur der Halbleiterkomponente 6 einen vorbestimmten Schwellenwert überschreiten oder sollte der Laststrom, der von der Halbleiterkomponente 6 geführt wird, einen vorbestimmten Schwellenwert überschreiten.
  • Die weiteren Halbleiterkomponenten 6' können jeweils einen Aufbau aufweisen, der ähnlich ist zu dem Aufbau der Halbleiterkomponente 6, wie er in 10 dargestellt ist. Allerdings müssen die weiteren Halbleiterkomponenten 6' nicht unbedingt eine entsprechende Sensorelektrode innerhalb eines ersten Grabens aufweisen, die über einen elektrisch leitfähigen Pfad mit ersten Halbleiterregionen verbunden ist. Beispielsweise umfassen die weiteren Halbleiterkomponenten 6' anstelle des ersten Grabens 14 einen weiteren zweiten Graben 21, der eine weitere Steuerelektrode 211 umfasst. Anstelle der Insel 161 kann ein weiterer erster Lastkontakt 131 vorgesehen sein, der in elektrischen Kontakt mit weiteren dritten Halbleiterregionen 123 ist, und nicht mit den beiden ersten Halbleiterregionen 121, wie in 10 dargestellt. Demnach umfassen die weiteren Halbleiterkomponenten 6' auch nicht notwendigerweise besagte Sensorkontaktstruktur 27. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel umfassen die weiteren Halbleiterkomponenten 6' eine jeweilige Sensorelektrode, die in einem ersten Graben angeordnet ist und die über einen elektrisch leitfähigen Pfad mit ersten Halbleiterregionen elektrisch verbunden ist; mit anderen Worten: Gemäß diesem anderen Ausführungsbeispiel weisen die weiteren Halbleiterkomponenten 6' eine Struktur auf, die im Wesentlichen identisch ist zu der Struktur der Halbleiterkomponente 6.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel des Parallelschaltkreises 4, wie er in 11 dargestellt ist, weist allerdings nur eine einzige Komponente, nämlich die Halbleiterkomponente 6, eine Struktur auf, wie sie beispielhaft in 10 dargestellt ist, sowie eine entsprechende Sensorkontaktstruktur 27, die das Sensorkontakt-Pad 272 umfasst. Das Sensorkontakt-Pad 272 ist elektrisch an den Steuerschaltkreis 3 gekoppelt. Daher kann der Steuerschaltkreis 3 das elektrische Potential der Sensorelektrode bestimmen, und damit die Temperatur und/oder den Laststrom der Halbleiterkomponente 6. Wenn beispielsweise die Temperatur einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet und/oder der Laststrom eine vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, kann der Steuerschaltkreis 3 ein Ausschalten der Halbleiterkomponente 6 sowie der weiteren Halbleiterkomponenten 6' veranlassen, indem er dem Steuerkontakt-Pad 245 sowie dem weiteren Steuerkontakt-Pads 245' ein entsprechendes Steuersignal bereitstellt.
  • Mit anderen Worten ist zum Schützen der Halbleiterkomponente 6 und der weiteren Halbleiterkomponenten 6' des Parallelschaltkreises 4 nur notwendig, dass eine der Komponenten 6 und 6' eine Struktur aufweist, wie sie beispielhaft in 10 dargestellt ist. Die weiteren Halbleiterkomponenten 6' brauchen weder besagte Sensorkontaktstruktur 27, noch besagten ersten Graben 14 mit der Sensorelektrode 141, noch entsprechende erste und zweite Halbleiterpfade 15 und 18, noch besagten elektrisch leitfähigen Pfad 16 umfassen. Es soll auch verstanden werden, dass obwohl 10 den elektrisch leitfähigen Pfad 16 mit der Insel 161 zeigt, der elektrisch leitfähige Pfad 16 auch mittels besagter erster Stöpsel 164 ausgebildet werden kann, die mit Bezug auf die 7 und 8 erläutert worden sind. 11 illustriert vielmehr die generelle Idee, dass innerhalb des Parallelschaltkreises 4 der Halbleiterkomponenten 6 und 6' nur eine dieser Halbleiterkomponenten 6 und 6' eine Struktur aufweisen muss, wie sie mit Bezug auf die vorhergehenden Zeichnungen beispielhaft erläutert worden sind, um fähig zu sein, die Schutzfunktion basierend auf dem elektrischen Potential eines aktiven Gebiets des Halbleiterkörpergebiets 12 von einer der Halbleiterkomponenten 6 und 6' bereitzustellen.
  • 12 illustriert in schematischer Weise eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung 7. Die Halbleitervorrichtung 7 umfasst eine Halbleiterkomponente 6, beispielsweise die Halbleiterkomponente 6, wie sie in 10 dargestellt ist.
  • Ein Steuersignal 243 wir den Steuerelektroden 211 bereitgestellt, und zwar mittels der Steuerkontaktstruktur 24. Die Steuerkontaktstruktur 24 kann einen Widerstand 242 aufweisen. Beispielsweise ist die zweite Lastkontaktstruktur 17 an eine elektrische Last (in 12 nicht gezeigt) gekoppelt, beispielsweise eine Induktanz. Die erste Lastkontaktstruktur 13 kann auf Masse 35 geschaltet sein. Die Sensorkontaktstruktur 27 stellt dem Steuerschaltkreis 3 das elektrische Potential der Sensorelektrode 141 bereit.
  • Beispielsweise umfasst der Steuerschaltkreis 3 einen Steuertransistor 31, beispielsweise einen MOS Transistor, und das elektrische Potential der Sensorelektrode 141 ist einem Steuereingang 311 des Steuertransistors 31 zugeführt. Ein Lastausgang 313 des Steuertransistors 31 ist auf Masse 35 geschaltet. Ein Lasteingang 312 des Steuertransistors 31 kann elektrisch an die Steuerkontaktstruktur 24 gekoppelt sein, beispielsweise mittels einer Steuerdiode 32 und einer Steuer-Zenerdiode 33 (die auch als Z-Diode bezeichnet wird). Somit wird der Betrieb des Steuertransistors 31 direkt durch das elektrische Potential der Sensorelektrode 141 gesteuert, das im Wesentlichen identisch ist zu dem elektrischen Potential der ersten Halbleiterregion(en) 121. Da der Steuerschaltkreis 3 ferner an die Steuerelektroden 211 gekoppelt ist, kann der Steuerschaltkreis 3 den Betrieb der Halbleiterkomponente 6 in Abhängigkeit von dem elektrischen Potential der Sensorelektrode 141 steuern.
  • Betreffend weitere optionale Aspekte des Betriebs des Steuerschaltkreises 3, wird auf die DE 101 23 818 B4 verwiesen, wobei der Inhalt dieser Veröffentlichung hiermit in seiner Gesamtheit eingebunden wird.
  • Der Steuerschaltkreis 3 kann monolithisch in die Halbleiterkomponente 6 integriert sein. Alternativ kann der Steuerschaltkreis 3 außerhalb der Halbleiterkomponente 6 angeordnet sein, also nicht auf einem Halbleitersubstrat der Halbleiterkomponente 6. Trotzdem können der Steuerschaltkreis 3 und die Halbleiterkomponenten 6 innerhalb desselben Gehäuses (nicht dargestellt) angeordnet sein.
  • Entsprechend den vorherigen Ausführungen haben einige Zeichnungen dargestellt, dass der erste Graben 14 von zwei zweiten Gräben 21 oder von zwei dritten Gräben 22 benachbart ist. Allerdings können gemäß anderen Ausführungsformen ein weiterer erster Graben anstelle des zweiten Grabens 21 oder anstelle des dritten Grabens 22 vorgesehen sein, der den ersten Graben 14 benachbart.
  • Bei den vorherigen Ausführungen wurden Ausführungsformen betreffend Halbleiterbauelemente, Halbleiterkomponenten und Halbleitervorrichtungen beschrieben. Beispielsweise basieren diese Ausführungsformen auf Silizium (Si). Demnach kann eine monokristalline Halbleiterschicht oder monokristalline Halbleiterregionen, beispielsweise die Halbleiterregionen 121, 121-2, 121-3, 122, 123, 123-1, 124 von beispielhaften Ausführungsformen typischerweise eine monokristalline Si-Region oder Si-Schicht sein. Bei anderen Ausführungsformen kann polykristallines oder amorphes Silizium verwendet werden.
  • Es soll aber verstanden werden, dass das Halbleiterkörpergebiet 12 aus jedem beliebigen Halbleitermaterial gebildet sein kann, das zum Herstellen eines Halbleiterbauelements, einer Halbleiterkomponente oder einer Halbleitervorrichtung geeignet ist. Beispiele derartiger Materialien sind, ohne darauf beschränkt zu sein, elementare Halbleitermaterialien, wie Silizium (Si) oder Germanium (Ge), Gruppe IV, Verbindungshalbleitermaterialien, beispielsweise Siliziumcarbid (SiC) oder Siliziumgermanium (SiGe), binäre, ternäre oder quartanäre III-V, Halbleitermaterialien, wie Galliumnitrid (GaN), Galliumarsenid (GaAs), Galliumphosphid (GaP), Indiumphosphid (ImP), Indiumgalliumphosphid (InGaPa), Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN), Aluminiumindiumnitrid (AlInN), Indiumgalliumnitrid (InGaN), Aluminiumgalliumindiumnitrid (AlGaInN) oder Indiumgalliumarsenidphosphid (InGaAsP), und binäre oder ternäre II-VI Halbleitermaterialien wie Cadmiumtelurid (CdTe) und Quecksilbercadmiumtelurid (HgCdTe), um nur einige zu nennen. Die vorstehend genannten Halbleitermaterialien werden auch als Homojunction-Halbleitermaterialien bezeichnet. Beim Kombinieren zweier verschiedener Halbleitermaterialien kann ein Heterojunction-Halbleitermaterial gebildet werden. Beispiele derartiger Heterojunction Halbleitermaterialien beinhalten, ohne darauf beschränkt zu sein, Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN) - Aluminiumgalliumindiumnitrid (AlGaInN), Indiumgalliumnitrid (InGaN)-Aluminiumgalliumindiumnitrid (AlGaInN), Indiumgalliumnitrid (InGaN)-Galliumnitrid (GaN), Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN)-Galliumnitrid (GaN), Indiumgalliumnitrid (InGaN) - Aluminumgalliumnitrid (AlGaN), Silizium-SiliziumCarbid (SixC1-x) und Silizium-SiGe Heterojunction-Halbleitermaterialien. Bei Leistungshalbleiteranwendungen werden zurzeit hauptsächlich Si, SiC, GaAs und GaN Materialien verwendet
  • Insbesondere kann die Verkapselung 19 Imid umfassen oder daraus bestehen. Besagte Inseln 161 und besagte erste Lastkontakte 131 müssen nicht notwendigerweise aus demselben Material bestehen. Beispielsweise umfassen die ersten Lastkontakte 131 Kupfer oder bestehen daraus, wohingegen die Inseln 161 ein Barrierenmaterial umfassen oder daraus bestehen können, beispielsweise Titan (Ti). Die Sensorelektrode 141 kann Polysilizium umfassen oder daraus bestehen. Die ersten Stöpsel 164 und/oder der Feldelektrodenstöpsel 223 können ein Barrierenmaterial umfassen oder daraus bestehen, beispielsweise Titan (Ti) oder Wolfram (W).
  • Räumliche Begriffe wie „unterhalb“, „oberhalb“, „niedriger“, „über“, „oberer“ usw. wurden für die Zwecke einer einfachen Beschreibung verwendet, um die Position eines ersten Elements relativ zu einem zweiten Element zu beschreiben. Es ist beabsichtigt, dass diese Begriffe unterschiedliche Orientierungen der entsprechenden Vorrichtung erfassen, insbesondere Orientierungen zusätzlich oder unterschiedlich zu/von den Orientierungen, die in den Zeichnungen dargestellt sind. Weiterhin werden die Begriffe wie „erste“, „zweite“ usw. verwendet, um verschiedene Elemente, Regionen, Sektionen, etc. zu beschreiben, und sollen auch nicht in einschränkendem Sinne verstanden werden. Ähnliche Begriffe bezeichnen ähnliche Elemente während der gesamten Beschreibung.
  • Die Begriffe „umfassend“, „beinhaltend“, „aufweisend“, usw., wie sie vorliegend verwendet worden sind, sind eher unbestimmte Begriffe, die die Anwesenheit der genannten Elementen oder Merkmale angeben, aber weitere Elemente oder Merkmale nicht ausschließen. Die unbestimmten und bestimmten Artikel sollen sowohl den Singular als auch die Mehrzahl beinhalten, sofern der Kontext nicht in klarer Weise etwas anderes angibt.

Claims (24)

  1. Halbleiterbauelement (1), umfassend ein Halbleiterkörpergebiet (12) und ein Oberflächengebiet (11), wobei das Halbleiterkörpergebiet (12) eine erste Halbleiterregion (121) mit Ladungsträgern eines ersten Leitfähigkeitstyps und eine zweite Halbleiterregion (122) mit Ladungsträgern eines zweiten Leitfähigkeitstyps beinhaltet; wobei das Halbleiterbauelement (1) weiter umfasst: - eine erste Lastkontaktstruktur (13), die in dem Oberflächengebiet (11) angeordnet ist und die ausgebildet ist zum Einspeisen eines Laststromes in das Halbleiterkörpergebiet (12); - einen ersten Graben (14), der sich in das Halbleiterkörpergebiet (12) erstreckt und der eine Sensorelektrode (141) und ein erstes Dielektrikum (142) umfasst, wobei das erste Dielektrikum (142) die Sensorelektrode (141) elektrisch von der zweiten Halbleiterregion (122) isoliert; - einen elektrisch leitfähigen Pfad (16), der die Sensorelektrode (141) elektrisch mit der ersten Halbleiterregion (121) verbindet; - einen ersten Halbleiterpfad (15), wobei die erste Halbleiterregion (121) wenigstens mittels des ersten Halbleiterpfades (15) elektrisch an die erste Lastkontaktstruktur (13) gekoppelt ist; und - eine Sensorkontaktstruktur (27), die in dem Oberflächengebiet (11) angeordnet ist, wobei ein elektrisches Potential der ersten Halbleiterregion (121) mittels der Sensorelektrode (141) an die Sensorkontaktstruktur (27) übertragen wird.
  2. Halbleiterbauelement (1) nach Anspruch 1, wobei der erste Halbleiterpfad (15) innerhalb des Halbleiterkörpergebiets (12) angeordnet ist und einen ersten Teil (151) und einen zweiten Teil (152) umfasst, wobei der erste Teil (151) des ersten Halbleiterpfads (15) ausgebildet ist zum Führen wenigstens eines Teils des Laststroms.
  3. Halbleiterbauelement (1) nach Anspruch 2, wobei der erste Teil (151) des ersten Halbleiterpfads (15) einen Spannungsabfall aufweist, der von dem Laststrom abhängig ist.
  4. Halbleiterbauelement (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei der zweite Teil (152) des ersten Halbleiterpfads (15) einen ersten pn-Übergang aufweist, wobei der erste pn-Übergang gebildet ist durch einen Übergang zwischen der ersten Halbleiterregion (121) und der zweiten Halbleiterregion (122).
  5. Halbleiterbauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, weiter umfassend eine zweite Lastkontaktstruktur (17), wobei die zweite Lastkontaktstruktur (17) ausgebildet ist zum Auskoppeln des Laststroms aus dem Halbleiterkörpergebiet (12).
  6. Halbleiterbauelement (1) nach Anspruch 5, weiter umfassend einen zweiten Halbleiterpfad (18), wobei die erste Halbleiterregion (121) wenigstens durch den zweiten Halbleiterpfad (18) elektrisch an die zweite Lastkontaktstruktur (17) gekoppelt ist, und wobei der zweite Halbleiterpfad (18) innerhalb des Halbleiterkörpergebiets (12) angeordnet ist.
  7. Halbleiterbauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Halbleiterregion (121) eine elektrisch floatende Region des Halbleiterkörpergebiets (12) umfasst.
  8. Halbleiterbauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Sensorkontaktstruktur (27) ausgebildet ist, elektrisch an einem Steuerschaltkreis (3) gekoppelt zu werden.
  9. Halbleiterbauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Sensorwiderstand (26), wobei der Sensorwiderstand (26) die erste Lastkontaktstruktur (13) elektrisch an die Sensorelektrode (141) koppelt.
  10. Halbleiterbauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der elektrisch leitfähige Pfad (16) innerhalb des Oberflächengebiets (11) angeordnet ist und wenigstens eine Insel (161) umfasst, wobei die wenigstens eine Insel (161) die Sensorelektrode (141) elektrisch mit der ersten Halbleiterregion (121) verbindet, und wobei das erste Dielektrikum (142) die Sensorelektrode (141) elektrisch von der ersten Halbleiterregion (121) isoliert.
  11. Halbleiterbauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der elektrisch leitfähige Pfad (16) innerhalb des Oberflächengebiets (11) angeordnet ist und wenigstens einen Streifen (162) umfasst, wobei der wenigstens eine Streifen (162) die Sensorelektrode (141) elektrisch mit der ersten Halbleiterregion (121) verbindet, und wobei das erste Dielektrikum (142) die Sensorelektrode (141) elektrisch von der ersten Halbleiterregion (121) isoliert.
  12. Halbleiterbauelement (1) nach Anspruch 10 oder 11, ferner umfassend eine Isolationsstruktur (163), wobei die Isolationsstruktur (163) die wenigstens eine Insel (161) oder den wenigstens einen Streifen (162) elektrisch von der ersten Lastkontaktstruktur (13) isoliert.
  13. Halbleiterbauelement (1), umfassend ein Halbleiterkörpergebiet (12) und ein Oberflächengebiet (11), wobei das Halbleiterkörpergebiet (12) eine erste Halbleiterregion (121) mit Ladungsträgern eines ersten Leitfähigkeitstyps und eine zweite Halbleiterregion (122) mit Ladungsträgern eines zweiten Leitfähigkeitstyps umfasst, wobei das Halbleiterbauelement (1) ferner umfasst: - eine erste Lastkontaktstruktur (13), die in dem Oberflächengebiet (11) angeordnet ist und die ausgebildet ist zum Einspeisen eines Laststroms in das Halbleiterkörpergebiet (12); - einen ersten Graben (14), der sich in das Halbleiterkörpergebiet (12) erstreckt und der eine Sensorelektrode (141) und ein erstes Dielektrikum (142) umfasst, wobei das erste Dielektrikum (142) die Sensorelektrode (141) elektrisch von der zweiten Halbleiterregion (122) isoliert; - einen elektrisch leitfähigen Pfad (16), der die Sensorelektrode (141) elektrisch mit der ersten Halbleiterregion (121) verbindet; - einen ersten Halbleiterpfad (15), wobei die Sensorelektrode (141) wenigstens mittels des ersten Halbleiterpfads (15) elektrisch an die erste Lastkontaktstruktur (13) gekoppelt ist; und - eine Sensorkontaktstruktur (27), die innerhalb des Oberflächengebiets (11) angeordnet ist, wobei ein elektrisches Potential der ersten Halbleiterregion (121) mittels der Sensorelektrode (141) an die Sensorkontaktstruktur (27) übertragen wird.
  14. Halbleiterbauelement (1) nach Anspruch 13, wobei der elektrisch leitfähige Pfad (16) einen ersten Stöpsel (164) umfasst, wobei der erste Stöpsel (164) Teil des ersten Grabens (14) ist und die Sensorelektrode (141) elektrisch mit der ersten Halbleiterregion (121) verbindet.
  15. Halbleiterbauelement (1) nach Anspruch 13 oder 14, wobei die erste Halbleiterregion (121) eine erste Sektion (121-2) und eine zweite Sektion (121-3) umfasst, wobei die erste Sektion (121-2) Ladungsträger des zweiten Leitfähigkeitstyps umfasst und die zweite Sektion (121-3) Ladungsträger des ersten Leitfähigkeitstyps umfasst, und wobei der erste Halbleiterpfad (15) sowohl die erste Sektion (121-2) als auch die zweite Sektion (121-3) durchquert.
  16. Halbleiterbauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche 13 bis 15, wobei die erste Halbleiterregion (121) elektrisch von der zweiten Halbleiterregion (122) isoliert ist.
  17. Halbleitervorrichtung (7), die eine Halbleiterkomponente (6) mit einem Halbleiterkörpergebiet (12) und einem Oberflächengebiet (11) beinhaltet, wobei das Halbleiterkörpergebiet (12) eine erste Halbleiterregion (121) mit Ladungsträgern eines ersten Leitfähigkeitstyps und eine zweite Halbleiterregion (122) mit Ladungsträgern eines zweiten Leitfähigkeitstyps umfasst, wobei die Halbleiterkomponente (6) ferner umfasst: - eine erste Lastkontaktstruktur (13), die in dem Oberflächengebiet (11) angeordnet ist und die ausgebildet ist zum Einspeisen eines Laststroms in das Halbleiterkörpergebiet (12); - einen ersten Graben (14), der sich in das Halbleiterkörpergebiet (12) erstreckt und der eine Sensorelektrode (141) und ein erstes Dielektrikum (142) umfasst, wobei das erste Dielektrikum (142) die Sensorelektrode (141) elektrisch von der zweiten Halbleiterregion (122) isoliert; - einen elektrisch leitfähigen Pfad (16), der die Sensorelektrode (141) elektrisch mit der ersten Halbleiterregion (121) verbindet; - einen ersten Halbleiterpfad (15), wobei die erste Halbleiterregion (121) wenigstens mittels des ersten Halbleiterpfads (15) elektrisch an die erste Lastkontaktstruktur (13) gekoppelt ist; - wenigstens einen zweiten Graben (21), der sich in das Halbleiterkörpergebiet (12) erstreckt, wobei der wenigstens eine zweite Graben (21) eine Steuerelektrode (211) und ein zweites Dielektrikum (212) umfasst, wobei die Steuerelektrode (211) ausgebildet ist zum Steuern des Laststromes in Abhängigkeit eines Steuersignals (243), und wobei das zweite Dielektrikum (212) die Steuerelektrode (211) elektrisch von dem Halbleiterkörpergebiet (12) isoliert; und - eine Sensorkontaktstruktur (27), die innerhalb des Oberflächengebiets (11) angeordnet ist, wobei ein elektrisches Potential der ersten Halbleiterregion (121) mittels der Sensorelektrode (141) an die Sensorkontaktstruktur (27) übertragen wird.
  18. Halbleitervorrichtung (7) nach Anspruch 17, ferner umfassend: - wenigstens einen dritten Graben (22), der sich in das Halbleiterkörpergebiet (12) erstreckt, wobei der wenigstens eine dritte Graben (22) eine Feldelektrode (221) und ein drittes Dielektrikum (222) umfasst, wobei die Feldelektrode (221) elektrisch mit der ersten Lastkontaktstruktur (13) verbunden ist, und wobei das dritte Dielektrikum (222) die Feldelektrode (221) elektrisch von dem Halbleiterkörpergebiet (12) isoliert.
  19. Halbleitervorrichtung (7) nach Anspruch 17 oder 18, wobei der erste Graben (14) zwischen zwei zweiten Gräben (21) und/oder zwischen zwei dritten Gräben (22) und/oder zwischen einem zweiten Graben (21) und einem dritten Graben (22) angeordnet ist.
  20. Halbleitervorrichtung (7) nach einem der vorstehenden Ansprüche 17 bis 19, wobei der erste Graben (14) zu zwei zweiten Gräben (21) oder zu zwei dritten Gräben (22) benachbart ist.
  21. Halbleitervorrichtung (7) nach einem der vorstehenden Ansprüche 17 bis 20, ferner umfassend eine zweite Lastkontaktstruktur (17) und einen zweiten Halbleiterpfad (18), wobei die zweite Lastkontaktstruktur (17) ausgebildet ist zum Auskoppeln des Laststroms aus dem Halbleiterkörpergebiet (12), und wobei die erste Halbleiterregion (121) wenigstens mittels des zweiten Halbleiterpfads (18) elektrisch an die zweite Lastkontaktstruktur (17) gekoppelt ist.
  22. Halbleitervorrichtung (7) nach einem der vorstehenden Ansprüche 17 bis 21, weiter umfassend einen Steuerschaltkreis (3), wobei der Steuerschaltkreis (3) ausgebildet ist zum Steuern des Laststroms in Abhängigkeit des elektrischen Potenzials der Sensorelektrode (141).
  23. Halbleitervorrichtung (7) nach Anspruch 22, wobei die Sensorkontaktstruktur (27) den Steuerschaltkreis (3) umfasst.
  24. Halbleitervorrichtung (7) nach Anspruch 22 oder 23, wobei der Steuerschaltkreis (3) elektrisch an die Steuerelektrode (211) des wenigstens einen zweiten Grabens (21) gekoppelt ist.
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