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DE102013211360A1 - Semiconductor circuit breaker and method of making a semiconductor circuit breaker - Google Patents

Semiconductor circuit breaker and method of making a semiconductor circuit breaker Download PDF

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DE102013211360A1
DE102013211360A1 DE201310211360 DE102013211360A DE102013211360A1 DE 102013211360 A1 DE102013211360 A1 DE 102013211360A1 DE 201310211360 DE201310211360 DE 201310211360 DE 102013211360 A DE102013211360 A DE 102013211360A DE 102013211360 A1 DE102013211360 A1 DE 102013211360A1
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Germany
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semiconductor
semiconductor material
layer
circuit breaker
carrier substrate
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Application number
DE201310211360
Other languages
German (de)
Inventor
Walter Daves
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Priority to JP2016520371A priority patent/JP2016524332A/en
Priority to EP14728956.5A priority patent/EP3011597A1/en
Priority to CN201480034527.4A priority patent/CN105283960A/en
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Halbleiter-Leistungsschalter (100) mit einem Trägersubstrat (110) und einer auf dem Trägersubstrat (110) aufgebrachte erste Halbleiterschicht (130) aus einem ersten Halbleitermaterial. Weiterhin umfasst der Halbleiter-Leistungsschalter (100) eine auf der ersten Halbleiterschicht (130) aufgebrachte zweite Halbleiterschicht (135) aus einem zweiten Halbleitermaterial, wobei der Bandabstand des ersten Halbleitermaterials sich vom Bandabstand des zweiten Halbleitermaterials unterscheidet. Auch umfasst der Halbleiter-Leistungsschalter (100) einen Drainanschluss (145) und einen Sourceanschluss (150), die zumindest in der zweiten Halbleiterschicht (135) eingebettet sind, wobei mittels des Drainanschlusses (145) und des Sourceanschlusses (150) zumindest eine Grenzschicht (140) zwischen dem ersten und zweiten Halbleitermaterial elektrisch kontaktierbar ist. Ferner umfasst der Halbleiter-Leistungsschalter (100) einen Kanalbereich (155) zwischen dem Drainanschluss (145) und dem Sourceanschluss (150), wobei der Kanalbereich (155) ausgebildet ist, um als elektrischer Leistungsschalter zu wirken. Schließlich umfasst der Halbleiter-Leistungsschalter (100) eine Gateanschluss (170), der zumindest teilweise den Kanalbereich (155) überdeckt.The invention relates to a semiconductor power switch (100) having a carrier substrate (110) and a first semiconductor layer (130) of a first semiconductor material applied to the carrier substrate (110). Furthermore, the semiconductor power switch (100) comprises a second semiconductor layer (135) made of a second semiconductor material applied to the first semiconductor layer (130), the band gap of the first semiconductor material being different from the band gap of the second semiconductor material. The semiconductor power switch (100) also has a drain terminal (145) and a source terminal (150) which are embedded in at least the second semiconductor layer (135), wherein at least one boundary layer (150) is formed by means of the drain terminal (145) and the source terminal (150). 140) between the first and second semiconductor material is electrically contacted. Further, the semiconductor power switch (100) includes a channel region (155) between the drain terminal (145) and the source terminal (150), the channel region (155) being configured to act as an electrical power switch. Finally, the semiconductor power switch (100) comprises a gate terminal (170) which at least partially covers the channel region (155).

Figure DE102013211360A1_0001
Figure DE102013211360A1_0001

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Halbleiter-Leistungsschalter sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Leistungsschalters.The present invention relates to a semiconductor power switch and a method of manufacturing a semiconductor power switch.

Ein HEMT-Transistor (HEMT-Transistor = High-Electron-Mobility Transistor = Transistor mit hoher Elektronenbeweglichkeit) ist eine besondere Bauform des Feldeffekttransistors, die durch einen leitfähigen Kanal mit einer hohen Ladungsträgerbeweglichkeit gekennzeichnet wird. Besonders schwierig ist dabei allerdings die Realisierung von Leistungstransistoren mit ausreichend hohen Durchbruchspannungen. An HEMT transistor (HEMT transistor = high-electron mobility transistor) is a special design of the field-effect transistor, which is characterized by a conductive channel with a high charge carrier mobility. However, the realization of power transistors with sufficiently high breakdown voltages is particularly difficult.

Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Halbleiter-Leistungsschalter sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter-Leistungsschalters gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, the present invention provides a semiconductor power switch and a method of manufacturing a semiconductor power switch according to the main claims. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.

Vorliegend wird ein Halbleiter-Leistungsschalter mit folgenden Merkmalen vorgestellt:

  • – einem Trägersubstrat;
  • – einer auf dem Trägersubstrat aufgebrachte erste Halbleiterschicht aus einem ersten Halbleitermaterial;
  • – eine auf der ersten Halbleiterschicht aufgebrachte zweite Halbleiterschicht aus einem zweiten Halbleitermaterial, wobei der Bandabstand des ersten Halbleitermaterials sich vom Bandabstand des zweiten Halbleitermaterials unterscheidet;
  • – einen Drainanschluss und einen Sourceanschluss, die zumindest in der zweiten Halbleiterschicht eingebettet sind, wobei mittels des Drainanschlusses und des Sourceanschlusses zumindest eine Grenzschicht zwischen dem ersten und zweiten Halbleitermaterial elektrisch kontaktierbar ist;
  • – einen Kanalbereich zwischen dem Drainanschluss und dem Sourceanschluss, wobei der Kanalbereich ausgebildet ist, um als elektrischer Leistungsschalter zu wirken; und
  • – einen Gateanschluss, der zumindest teilweise den Kanalbereich überdeckt.
In the present case, a semiconductor power switch with the following features is presented:
  • A carrier substrate;
  • A first semiconductor layer of a first semiconductor material applied to the carrier substrate;
  • A second semiconductor layer of a second semiconductor material deposited on the first semiconductor layer, the band gap of the first semiconductor material being different from the band gap of the second semiconductor material;
  • A drain connection and a source connection, which are embedded at least in the second semiconductor layer, wherein at least one boundary layer between the first and second semiconductor material can be electrically contacted by means of the drain connection and the source connection;
  • A channel region between the drain and the source, the channel region being configured to act as an electrical power switch; and
  • A gate connection which at least partially covers the channel region.

Unter einem Leistungsschalter kann ein Schaltelement verstanden werden, welches ausgebildet ist, um einen Strom und/oder eine Spannung zu schalten, welche/welches größer als eine vorbestimmte Mindestgröße ist. Dabei kann der Leistungsschalter derart ausgestaltet sein, dass er einen Strom und/oder eine Spannung schalten kann, die deutlich über einem Strom und/oder eine Spannung liegt, welche in Elementen aus dem Bereich der Halbleiterspeichertechnologie Verwendung findet. Unter einem Trägersubstrat kann beispielsweise ein Halbleitersubstrat oder -kristall verstanden werden, auf welches weitere (Halbleiter-)Strukturen aufgebracht werden können, sodass das Trägersubstrat Halteelement für die weiteren Strukturen bildet. Unter einem Bandabstand kann eine Bandlücke oder eine „verbotene Zone“ verstanden werden, die einen energetischen Abstand zwischen einem Valenzband und einem Leitungsband eines Festkörpers repräsentiert. Unter einem Kanalbereich kann beispielsweise ein Kanal eines Feldeffekttransistors verstanden werden. A circuit breaker may be understood to mean a switching element which is designed to switch a current and / or a voltage which is greater than a predetermined minimum size. In this case, the power switch can be designed such that it can switch a current and / or a voltage which is significantly above a current and / or a voltage which is used in elements from the field of semiconductor memory technology. A carrier substrate can be understood, for example, as a semiconductor substrate or crystal, onto which further (semiconductor) structures can be applied so that the carrier substrate forms a holding element for the further structures. A band gap can be understood to mean a band gap or a "forbidden zone" representing an energetic distance between a valence band and a conduction band of a solid. A channel region may, for example, be understood as a channel of a field-effect transistor.

Der hier vorgestellte Ansatz basiert auf der Erkenntnis, dass zur Schaltung von hohen Strömen und/oder Spannungen eine Heterostruktur von zwei Halbleiterschichten verwendbar ist, wobei die in diesen beiden Schichten verwendeten Halbleitermaterialien unterschiedliche Bandlücken aufweisen. Hierdurch kann eine sehr schnell schaltende Halbleiterstruktur realisiert werden. Insbesondere durch die Verwendung einer Grenzfläche zwischen der ersten oder zweiten Halbleiterschicht, die eine besonders hohe Elektronenbeweglichkeit aufweist, lässt sich somit ein Halbleiter-Leistungsschalter realisieren, der neben der Fähigkeit zur Schaltung von hohen Leistungen auch durch die relativ einfache technische Herstellungsverfahren der realisiert werden kann. Somit ist ein solcher Halbleiter-Leistungsschalter auch kostengünstig herstellbar. The approach presented here is based on the finding that a heterostructure of two semiconductor layers can be used for switching high currents and / or voltages, the semiconductor materials used in these two layers having different band gaps. As a result, a very fast-switching semiconductor structure can be realized. In particular, by the use of an interface between the first or second semiconductor layer, which has a particularly high electron mobility, thus a semiconductor power switch can be realized, which can be realized in addition to the ability to switch high power also by the relatively simple technical manufacturing method. Thus, such a semiconductor power switch is also inexpensive to produce.

Auch wird vorliegend ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter-Leistungsschalters vorgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

  • – Bereitstellen eines Trägersubstrats,
  • – Aufbringen einer ersten Halbleiterschicht aus einem ersten Halbleitermaterial auf dem Trägersubstrat und Aufbringen einer zweiten Halbleiterschicht aus einem zweiten Halbleitermaterial auf der ersten Halbleiterschicht, wobei der Bandabstand des ersten Halbleitermaterials sich vom Bandabstand des zweiten Halbleitermaterials unterscheidet;
  • – Ausbilden eines Drainanschlusses und einen Sourceanschlusses, die zumindest in der zweiten Halbleiterschicht eingebettet werden, wobei mittels des Drainanschlusses und des Sourceanschlusses zumindest eine Grenzschicht zwischen dem ersten und zweiten Halbleitermaterial elektrisch kontaktierbar ist und durch den Drainanschluss und den Sourceanschluss ein Kanalbereich zwischen dem Drainanschluss und dem Sourceanschluss definiert wird, wobei der Kanalbereich ausgebildet ist, um als elektrischer Leistungsschalter zu wirken; und
  • – Anordnen eines Gateanschlusses, der zumindest teilweise den Kanalbereich überdeckt.
In the present case, a method for producing a semiconductor power switch is also presented, the method having the following steps:
  • Providing a carrier substrate,
  • Depositing a first semiconductor layer of a first semiconductor material on the carrier substrate and depositing a second semiconductor layer of a second semiconductor material on the first semiconductor layer, the band gap of the first semiconductor material being different from the band gap of the second semiconductor material;
  • - Forming a drain terminal and a source terminal, which are embedded at least in the second semiconductor layer, wherein by means of the drain terminal and the source terminal, at least one boundary layer between the first and second semiconductor material is electrically contacted and through the drain terminal and the source terminal, a channel region between the drain terminal and the Source terminal is defined, wherein the channel region is formed to act as an electrical power switch; and
  • Arranging a gate connection which at least partially covers the channel region.

Besonders günstig ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der der Kanalbereich ausgebildet ist, um zerstörungsfrei einen elektrischen Strom von zumindest einem Ampere, insbesondere einen elektrischen Strom von zumindest 10 Ampere zu leiten und/oder wobei der Kanalbereich ausgebildet ist, um zerstörungsfrei eine elektrische Spannung von zumindest 50 Volt, insbesondere eine elektrische Spannung von größer 100 Volt zu sperren. Eine derart die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass von den Halbleiter-Leistungsschalter hohe Ströme oder Spannungen geschaltet werden können, ohne dass der Leistungsschalter selbst beschäftigt wird. Particularly favorable is an embodiment of the present invention, wherein the channel region is formed to nondestructively conduct an electric current of at least one ampere, in particular an electric current of at least 10 amps and / or wherein the channel region is formed to non-destructive an electrical voltage of at least 50 volts, in particular to block an electrical voltage greater than 100 volts. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that high currents or voltages can be switched by the semiconductor power switches without the power switch itself being employed.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das erste und zweite Halbleitermaterial einen III/V-Verbindungshalbleiter-Verbund bilden. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer besonders guten zuvor sehr hohen Elektronenbeweglichkeit an einer Grenze zwischen dem ersten und zweiten Halbleitermaterial. Hierdurch lassen sich besonders schnell schaltende Leistungsschalter realisieren.According to another embodiment of the present invention, the first and second semiconductor materials may form a III / V compound semiconductor composite. Such an embodiment of the present invention offers the advantage of a particularly good previously very high electron mobility at a boundary between the first and second semiconductor material. As a result, can be realized particularly fast switching circuit breaker.

Von Vorteil ist ferner eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der das erste Halbleitermaterial AlGaN und das zweite Halbleitermaterial GaN umfasst, oder dass das erste Halbleitermaterial GaN und das zweite Halbleitermaterial AlGaN umfasst. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass technisch besonders gut und einfach zu verarbeitende Halbleitermaterialien für einen Leistungsschalters verwendet werden können, sodass ein solcher Leistungsschalter an neben seinen guten Schaltungseigenschaften auch noch sehr kostengünstig hergestellt werden kann.Another embodiment of the present invention is advantageous in which the first semiconductor material comprises AlGaN and the second semiconductor material comprises GaN, or in that the first semiconductor material comprises GaN and the second semiconductor material comprises AlGaN. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that semiconductor materials which are technically particularly good and easy to process can be used for a circuit breaker, so that such a circuit breaker can also be produced very inexpensively in addition to its good circuit properties.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Trägersubstrat eine Halteschicht aus einem Haltematerial aufweist, wobei sich das Haltematerial von einem Hauptmaterial des Trägersubstrats unterscheidet, insbesondere wobei das Hauptmaterial des Trägersubstrats Silizium aufweist, wobei das erste Halbleitermaterial auf der Halteschicht angeordnet ist. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass unter der Voraussetzung des Einsatzes einer passenden Pufferschicht eine gute Kristallqualität der ersten Halbleiterschicht erreicht werden kann und gleichzeitig großflächige und kostengünstige Substrate verwendet werden können. According to a further embodiment of the present invention, the carrier substrate may comprise a holding layer of a holding material, wherein the holding material is different from a main material of the carrier substrate, in particular wherein the main material of the carrier substrate comprises silicon, wherein the first semiconductor material is arranged on the holding layer. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that, provided that a suitable buffer layer is used, a good crystal quality of the first semiconductor layer can be achieved, and at the same time large-area and inexpensive substrates can be used.

Gemäß einer besonders günstigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Gateanschluss und vom Kanalbereich durch Gateoxidschicht elektrisch isolierend getrennt sein, insbesondere wobei in die Gateoxidschicht zumindest ein vorbestimmter Typ von Ladungsträgern eingebettet ist und/oder wobei die Gateoxidschicht eine vorbestimmte Dichte von Ladungsträgern aufweist. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil der Möglichkeit der Einstellung eines Leitungstyps des Leistungsschalters, insbesondere der Ausprägung des Leistungsschalters als selbstsperrend oder selbstleitend. Auch kann eine Durchbruchsspannung beziehungsweise Aktivierungsspannung durch eine Dicke der Gateoxidschicht und/oder der Dichte der vorbestimmten Ladungsträger in der Gateoxidschicht eingestellt werden.According to a particularly favorable embodiment of the present invention, the gate connection and the channel region can be separated by gate oxide layer in an electrically insulating manner, in particular wherein at least one predetermined type of charge carriers is embedded in the gate oxide layer and / or the gate oxide layer has a predetermined density of charge carriers. Such an embodiment of the present invention offers the advantage of the possibility of setting a type of conduction of the circuit breaker, in particular the design of the circuit breaker as a self-locking or self-conducting. Also, a breakdown voltage or activation voltage may be adjusted by a thickness of the gate oxide layer and / or the density of the predetermined charge carriers in the gate oxide layer.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine Querschnittsansicht durch einen Halbleiter-Leistungsschalter gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 a cross-sectional view through a semiconductor power switch according to an embodiment of the present invention;

2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und 2 a flowchart of a method according to an embodiment of the present invention; and

3 eine Darstellung von Energieniveaus in Materialien, die entlang der in 1 dargestellten Querschnittsansicht auftreten. 3 a representation of energy levels in materials along the in 1 represented cross-sectional view occur.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of favorable embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similar acting, with a repeated description of these elements is omitted.

1 zeigt eine Querschnittsansicht durch einen Halbleiter-Leistungsschalter 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Leistungsschalter 100 umfast ein Halbleiter- oder Trägersubstrat 110, welches einen Hauptbestandteil 115 (beispielsweise einem Silizium-Kristall mit 111-Gitterstruktur) und einer auf dem Hauptbestandteil 115 aufgebrachten Pufferschicht 120 umfasst. Die Pufferschicht 120 kann beispielsweise aus einer AlN-Keimschicht gefolgt von einer Abfolge von AlGaN-Schichten mit graduell sinkender Al Konzentration bestehen. Um die Durchbruchsfestigkeit zu verbessern, kann eine gezielte Dotierung mit beispielsweise Kohlenstoff oder Eisen-Fremdatomen von mindestens einem Teil dieser Pufferstruktur zur Ladungsträgerkompensation eingesetzt werden. 1 shows a cross-sectional view through a semiconductor power switch 100 according to an embodiment of the present invention. The circuit breaker 100 includes a semiconductor or carrier substrate 110 which is a major ingredient 115 (For example, a silicon crystal with 111 lattice structure) and one on the main component 115 applied buffer layer 120 includes. The buffer layer 120 For example, it may consist of an AlN seed layer followed by a sequence of AlGaN layers with gradually decreasing Al concentration. In order to improve the breakdown strength, targeted doping with, for example, carbon or iron foreign atoms of at least part of this buffer structure can be used for charge carrier compensation.

Die Pufferschicht 120 dient dabei eine sehr gute Haftgrundlage für eine auf der Pufferschicht 120 angeordnete Halbleiter-Heterostruktur 125. The buffer layer 120 serves a very good adhesion base for one on the buffer layer 120 arranged semiconductor heterostructure 125 ,

Diese Halbleiter-Heterostruktur 125 kann beispielsweise ein Stapel von zwei Schichten unterschiedlicher Halbleitermaterialien sein. Beispielsweise können diese unterschiedlichen Halbleitermaterialien aus Halbleitermaterialien bestehen oder umfassen, die eine unterschiedliche Bandlücke oder einen unterschiedlichen Bandabstand aufweisen. Die Halbleitermaterialien der Heterostruktur 125 können dabei als eine erste Halbleiterschicht 130 (aus einem ersten Halbleitermaterial) und eine auf der ersten Halbleiterschicht angeordnete zweite Halbleiterschicht 135 (aus einem zweiten Halbleitermaterial) angeordnet sein und einen III-V-Halbleiter-Verbund bzw. ein III-V-Halbleiter-Verbundsystem bilden. Dies bedeutet, dass das Halbleitermaterial der ersten Halbleiterschicht 130 ein III-Material sein kann (d. h. ein Material aus der 3. Hauptgruppe des Periodensystems), wogegen das Halbleitermaterial der zweiten Halbleiterschicht 135 ein V-Material sein kann (d. h. ein Material aus der 5. Hauptgruppe des Periodensystems). Auch kann das erste Halbleitermaterial ein V-Material sein und das zweite Halbleitermaterial ein III-Material sein. Insbesondere kann das erste Halbleitermaterial AlGaN und das zweite Halbleitermaterial GaN sein (oder diese Materialien entsprechend umfassen) oder umgekehrt. This semiconductor heterostructure 125 For example, a stack of two layers be different semiconductor materials. For example, these different semiconductor materials may consist of or comprise semiconductor materials having a different band gap or a different band gap. The semiconductor materials of the heterostructure 125 can be considered as a first semiconductor layer 130 (of a first semiconductor material) and a second semiconductor layer disposed on the first semiconductor layer 135 (of a second semiconductor material) and form a III-V compound semiconductor or a III-V compound semiconductor system. This means that the semiconductor material of the first semiconductor layer 130 may be a III material (ie, a material of the 3rd main group of the periodic table), whereas the semiconductor material of the second semiconductor layer 135 can be a V material (ie a material from the 5th main group of the periodic table). Also, the first semiconductor material may be a V-type material and the second semiconductor material may be a III-type material. In particular, the first semiconductor material may be AlGaN and the second semiconductor material may be GaN (or comprise these materials accordingly) or vice versa.

Zwischen den beiden Halbleitermaterialien ist eine Grenzschicht 140 ausgebildet, in der Elektronen eine besonders hohe Beweglichkeit aufweisen. Diese Grenzschicht 140 wirkt hierbei als zweidimensionales Elektronengas (2DEG) und bietet eine sehr gute Schaltungsmöglichkeit für hohe Leistungen, d. h. hohe Ströme und/oder Spanungen. Um die Grenzschicht 140 elektrisch kontaktieren zu können, ist ein Drainanschluss 145 und ein Sourceanschluss 150 vorgesehen, der durch die zweite Halbleiterschicht 135 hindurch bis zur Grenzschicht 140 bzw. in die erste Halbleiterschicht reicht. Seitlich zum Drainanschluss 145 bzw. dem Sourceanschluss 150, d. h. der jeweils zum anderen Anschluss abgewandten Seite hin, ist eine laterale Isolationsschicht 153 vorgesehen, die ein Abfließen von Elektronen aus einem Kanalbereich 160 zwischen dem ein Drainanschluss 145 und dem Sourceanschluss 150 verhindert. Between the two semiconductor materials is a boundary layer 140 formed, in which electrons have a particularly high mobility. This boundary layer 140 acts as a two-dimensional electron gas (2DEG) and provides a very good circuit option for high power, ie high currents and / or voltages. To the boundary layer 140 to be able to contact electrically is a drain connection 145 and a source terminal 150 provided by the second semiconductor layer 135 through to the boundary layer 140 or into the first semiconductor layer. Laterally to the drain connection 145 or the source connection 150 , ie the side facing away from the other terminal in each case, is a lateral insulation layer 153 provided, which is a drain of electrons from a channel region 160 between which a drain connection 145 and the source terminal 150 prevented.

Auf einer Oberfläche 160 der zweiten Halbleiterschicht 135 ist ferner eine Gateoxidlage 165 als Gatedielektrikum angeordnet. Auf der Gateoxidlage 165 ist im Gebiet des Kanalbereichs 155 ein Gateanschluss 170 vorgesehen, sodass der Halbleiter-Leistungsschalter 100 als ein Feldeffekttransistor ausgebildet ist. Insofern kann der Kanalbereich 155 auch als Kanal eines Feldeffekttransistors verstanden werden. On a surface 160 the second semiconductor layer 135 is also a gate oxide layer 165 arranged as a gate dielectric. On the gate oxide layer 165 is in the area of the canal area 155 a gate connection 170 provided so that the semiconductor circuit breaker 100 is formed as a field effect transistor. In this respect, the channel area 155 Also be understood as a channel of a field effect transistor.

Um nun eine besonders gute Einstellung von einer Einsatzspannung des Halbleiter-Leistungsschalters 100 zu erreichen, werden nun in die Gateoxidlage 165 gezielt Ladungsträgern eingebracht, sodass ein entsprechendes elektrisches Feld entsteht, welches dem Anlegen einer externen Spannung an der Gateelektrode äquivalent ist. Somit kann die Einsatzspannung des Transistors kontrolliert verschoben werden, um beispielsweise eine positive Einsatzspannung, also ein selbstsperrendes Bauelement, zu realisieren. Die Einsatzspannung des so modifizierten Transistors hängt hierbei von der Flächendichte und der Verteilung der Ladungsträger ab. In order to now have a particularly good setting of a threshold voltage of the semiconductor circuit breaker 100 to reach, are now in the gate oxide layer 165 Specifically introduced charge carriers, so that a corresponding electric field is produced, which is equivalent to the application of an external voltage to the gate electrode. Thus, the threshold voltage of the transistor can be controlled to move, for example, to realize a positive threshold voltage, so a self-locking device. The threshold voltage of the transistor modified in this way depends on the area density and the distribution of the charge carriers.

Die Ladungsträger können durch verschiedene Verfahren in das Dielektrikum eingebracht werden. Es können beispielsweise elektrisch geladene Fremdatome in das Gatedielektrikum mittels Ionenimplantation eingebracht werden. The charge carriers can be introduced into the dielectric by various methods. For example, electrically charged foreign atoms can be introduced into the gate dielectric by means of ion implantation.

Gemäß einer weiteren Variante kann dieses Einbringen von Ladungen in das Gatedielektrikum dadurch erfolgen, dass eine Abscheidung eines Schichtstapels erfolgt, welcher analoge Eigenschaften zur Speicherzellentechnologie besitzt (z. B. EPROM oder EEPROM Bauelemente). In diesem ist es möglich, durch Anlegen einer geeigneten Gatespannung eine bestimmte Ladungsmenge dauerhaft im Schichtstapel zu speichern. Hier werden Elektronen durch das Anlegen einer geeigneten Gatespannung an das Steueroxid in die Haftstellen der Nitridschicht injiziert. Es kann in dieser Variante auch ein Löschverfahren der Speichertechnologie genutzt werden, z. B. lokale UV-Einstrahlung, um auf einem Chip gleichzeitig Bauelemente mit Standard-Einsatzspannung sowie Bauelemente mit modifizierter Einsatzspannung zu erzeugen. Dies kann z. B. bei der Erstellung monolithisch integrierbarer Schaltungen von Vorteil sein. In einer weiteren Variante kann eine gezielte Einbringung von Ladung durch die Wahl geeigneter Materialien und die Durchführung eines geeigneten Temperverfahrens (z. B. ein SiO2/Al2O3-Schichtstapel mit einem Temperverfahren bei einer hohen Temperatur zwischen 1000–1200°C, siehe zum Beispiel „Gassensor und Verfahren zur Herstellung eines solchen“, R341737.According to a further variant, this introduction of charges into the gate dielectric can be effected by depositing a layer stack which has analogous properties to memory cell technology (eg EPROM or EEPROM devices). In this it is possible to permanently store a certain amount of charge in the layer stack by applying a suitable gate voltage. Here, electrons are injected by the application of a suitable gate voltage to the control oxide in the adhesion sites of the nitride layer. It can also be used in this variant, a deletion of memory technology, z. B. local UV irradiation to simultaneously produce on a chip devices with standard threshold voltage and components with modified threshold voltage. This can be z. B. in the creation of monolithic integrated circuits advantageous. In a further variant, a targeted introduction of charge by the choice of suitable materials and the implementation of a suitable annealing process (eg a SiO 2 / Al 2 O 3 -layer stack with an annealing process at a high temperature between 1000-1200 ° C, See, for example, "Gas Sensor and Method of Making Such," R341737.

Insofern lässt sich die dargestellte Struktur eines Halbleiter-Leistungsschalters 100 als Standard-HEMT-Struktur mit Gate-Dielektrikum bezeichnen. Vom Aufbau her besteht der HEMT-Transistor aus Schichten verschiedener Halbleitermaterialien mit unterschiedlich großen Bandlücken (sogenannte Heterostruktur). Es kommen hierfür insbesondere Verbindungshalbleiter infrage, die aus Elementen der III/V-Gruppe des Periodensystems bestehen. Beispielsweise kann das Materialsystem GaN/AlGaN verwendet werden. Scheidet man diese beiden Materialien aufeinander ab, so bildet sich an der Grenzfläche dieser Materialien auf beiden Seiten des GaN ein zweidimensionales Elektronengas, das als leitfähiger Kanal dienen kann, da die Elektronenbeweglichkeit darin sehr hoch ist (typischerweise 2000 cm2/Vs).In this respect, the illustrated structure of a semiconductor circuit breaker 100 denote as standard HEMT structure with gate dielectric. The structure of the HEMT transistor consists of layers of different semiconductor materials with different sized band gaps (so-called heterostructure). For this purpose, in particular compound semiconductors come into question, which consist of elements of the III / V group of the periodic table. For example, the material system GaN / AlGaN can be used. If these two materials are separated, a two-dimensional electron gas is formed at the interface of these materials on both sides of the GaN, which can serve as a conductive channel, since the electron mobility is very high therein (typically 2000 cm 2 / Vs).

Solche GaN-HEMT-Transistoren lassen sich durch epitaktisches Abscheiden von GaN/AlGaN Heterostrukturen auf Si-, SiC- oder Saphir-Substraten herstellen. Diese Bauelemente sind aufgrund der Anwesenheit des hochleitenden Kanals immer selbstleitend. Selbstsperrende Bauelemente sind allerdings in vielen Anwendungen, beispielsweise im automotive-Bereich, aus Sicherheits- sowie Schaltungsaspekten erwünscht. Um selbstsperrende GaN-Bauelemente zu realisieren, ist es daher notwendig, das 2DEG in der Grenzschicht 140 mittels eines geeigneten Verfahrens im Kanalbereich lokal zu zerstören. Obwohl bereits mehrere solcher Verfahren erfolgreich erscheinen, wie zum Beispiel lokales Abdünnen der AlGaN-Barriere, Fluor-Implantation oder Inversionskanal-Bauelemente, sind diese im Allgemeinen mit deutlichen Performance-Einbußen und/oder Zuverlässigkeitsproblemen verbunden. In dem hier vorgestellten Ansatz wird eine Struktur vorgeschlagen, die dieses Problem adressiert und es ermöglicht, hochperformante selbstsperrende Transistoren auf GaN-Basis zu realisieren.Such GaN HEMT transistors can be obtained by epitaxial deposition of GaN / AlGaN Heterostructures on Si, SiC or sapphire substrates produce. These components are always self-conducting due to the presence of the highly conductive channel. However, self-locking components are desired in many applications, for example in the automotive sector, for safety and circuit aspects. In order to realize self-blocking GaN devices, it is therefore necessary to use the 2DEG in the boundary layer 140 locally by means of a suitable method in the canal area. Although several such methods already appear successful, such as local thinning of the AlGaN barrier, fluorine implantation or inversion channel devices, these are generally associated with significant performance penalties and / or reliability issues. In the approach presented here, a structure is proposed which addresses this problem and makes it possible to realize high-performance self-blocking transistors based on GaN.

Insbesondere wird vorliegend ein Ansatz für ein Herstellverfahren vorgeschlagen, der es erlaubt, gezielt Ladung in einem Gate-Dielektrikum 165 einzubringen, um somit die Einsatzspannung des GaN-HEMTs einzustellen. Es lassen sich hiedurch durch ein einfaches Verfahren selbstsperrende Bauelemente realisieren, die mehrere Vorteile gegenüber den herkömmlichen Konzepten aufweisen.In particular, an approach for a manufacturing method is proposed in the present case, which allows targeted charge in a gate dielectric 165 in order to adjust the threshold voltage of the GaN-HEMT. By means of a simple method, it is thus possible to realize self-locking components which have several advantages over the conventional concepts.

Durch den hier vorgeschlagenen Ansatz lässt sich somit ein Bauelement herstellen, bei dem die Ladungsträger an einer 2-dimensionalen Heterostrukturgrenzfläche 140 bewegen, zum Beispiel im GaN/AlGaN-Materialsystem. Dabei kann die Heterostruktur 125 seitlich durch Source- 150 und Drainanschlüsse 145 kontaktiert werden, und der Kanalbereich 155 zwischen Source 155 und Drain 145 durch eine Gateelektrode 170 gesteuert. Die Gatelektrode 170 ist dabei vom Kanalbereich 155 durch ein Gate-Dielektrikum 165 getrennt, in welches sich gezielt stabile Ladungen einbringen lassen, welche die Einsatzspannung des Transistors einstellen. The approach proposed here can thus be used to produce a component in which the charge carriers are attached to a 2-dimensional heterostructure interface 140 move, for example in the GaN / AlGaN material system. In this case, the heterostructure 125 laterally by source 150 and drain connections 145 be contacted, and the channel area 155 between source 155 and drain 145 through a gate electrode 170 controlled. The gate electrode 170 is from the channel area 155 through a gate dielectric 165 separated, in which specifically stable charges can be introduced, which set the threshold voltage of the transistor.

Ein Ansatz eines solchen Verfahrens zur Bauelementherstellung kann die folgenden Schritte aufweisen. Zunächst kann eine Abscheidung einer Bufferschicht 120 und einer GaN/AlGaN-Heterostruktur 125 auf einem Hauptbestandteil 115 eines Trägersubstrats 110 erfolgen. Hiernach kann eine laterale Bauelement-Isolation ausgeführt werden, beispielsweise durch Ionenimplantation in der lateralen Isolationsschicht 153 des Leistungsschalters 100 aus 1. Hiernach erfolgt eine Abscheidung eines Gate-Dielektrikums 165, in welches gezielt Ladungen eingebracht werden können. Diese Ladungen bewirken je nach Polarität, Flächenkonzentration und Verteilung eine Verschiebung der elektrischen Eigenschaften des HEMT-Transistors 100. Insbesondere können beispielsweise selbstsperrende Bauelemente als Leistungsschalter 100 hergestellt werden. Hieran anschließen kann eine Abscheidung und Strukturierung einer Gate-Elektrode 170 erfolgen, worauf eine Kontaktierung des 2DEG (d. h. der Grenzschicht 140) durch Source- 150 und Drain-Anschlüssen 145 erfolgt. One approach of such a device fabrication process may include the following steps. First, a deposition of a buffer layer 120 and a GaN / AlGaN heterostructure 125 on a main ingredient 115 a carrier substrate 110 respectively. After this, a lateral component isolation can be carried out, for example by ion implantation in the lateral insulation layer 153 of the circuit breaker 100 out 1 , This is followed by deposition of a gate dielectric 165 , in which targeted charges can be introduced. Depending on their polarity, surface concentration and distribution, these charges cause a shift in the electrical properties of the HEMT transistor 100 , In particular, for example, self-locking components as a circuit breaker 100 getting produced. This can be followed by deposition and patterning of a gate electrode 170 followed by a contacting of the 2DEG (ie the boundary layer 140 ) by source 150 and drain connections 145 he follows.

2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Herstellen eines Halbleiter-Leistungsschalters gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei weist das Verfahren 200 einen Schritt 210 des Bereitstellens eines Trägersubstrats. Ferner umfasst das Verfahren 200 einen Schritt 220 des Aufbringens einer ersten Halbleiterschicht aus einem ersten Halbleitermaterial auf dem Trägersubstrat und Aufbringen einer zweiten Halbleiterschicht aus einem zweiten Halbleitermaterial auf der ersten Halbleiterschicht, wobei der Bandabstand des ersten Halbleitermaterials sich vom Bandabstand des zweiten Halbleitermaterials unterscheidet. Weiterhin umfasst das Verfahren 200 einen Schritt 230 des Ausbildens eines Drainanschlusses und einen Sourceanschlusses, die zumindest in der zweiten Halbleiterschicht eingebettet werden, wobei mittels des Drainanschlusses und des Sourceanschlusses zumindest eine Grenzschicht zwischen dem ersten und zweiten Halbleitermaterial elektrisch kontaktierbar ist und durch den Drainanschluss und den Sourceanschluss ein Kanalbereich zwischen dem Drainanschluss und dem Sourceanschluss definiert wird, wobei der Kanalbereich ausgebildet ist, um als elektrischer Leistungsschalter zu wirken. Schließlich umfasst das Verfahren 200 einen Schritt 240 des Anordnens eines Gateanschlusses, der zumindest teilweise den Kanalbereich überdeckt. Die Schritte 230 und 240 können dabei auch in einer anderen als der hier dargestellten Reihenfolge ausgeführt werden. 2 shows a flowchart of a method 200 for manufacturing a semiconductor power switch according to an embodiment of the present invention. In this case, the method 200 one step 210 the provision of a carrier substrate. Furthermore, the method comprises 200 one step 220 depositing a first semiconductor layer of a first semiconductor material on the carrier substrate and applying a second semiconductor layer of a second semiconductor material on the first semiconductor layer, the band gap of the first semiconductor material being different from the band gap of the second semiconductor material. Furthermore, the method comprises 200 one step 230 forming a drain terminal and a source terminal, which are embedded at least in the second semiconductor layer, wherein by means of the drain terminal and the source terminal at least one boundary layer between the first and second semiconductor material is electrically contacted and through the drain terminal and the source terminal, a channel region between the drain terminal and the Source terminal is defined, wherein the channel region is formed to act as an electrical power switch. Finally, the process includes 200 one step 240 arranging a gate terminal that at least partially covers the channel area. The steps 230 and 240 can also be executed in a different order than shown here.

Um eine besonders gute Wirkungsweise des Leistungsschalters 100 zu erreichen, kann das Gatedielektrikum entsprechend den gewünschten Einsatzbedingungen variiert werden. Beispielsweise kann eine mit dem hier vorgestellten Ansatz vorgeschlagene Variante des Gatedielektrikums und des Verfahrens zur Herstellung des Leistungsschalters 100 verwendet werden, um stabil Ladungen in das Gatedielektrikum 165 einzubringen. Gemäß einer ersten Variante kann dieses Einbringen von Ladungen in das Gatedielektrikum dadurch erfolgen, dass eine Abscheidung eines Schichtstapels erfolgt, welcher analoge Eigenschaften zur Speicherzellentechnologie besitzt (z. B. EPROM oder EEPROM Bauelemente). In diesem ist es möglich, durch Anlegen einer geeigneten Gatespannung eine bestimmte Ladungsmenge dauerhaft im Schichtstapel zu speichern. Diese Struktur kann beispielsweise aus einer SONOS-Struktur bestehen, wie sie in der 2 exemplarisch in der Form eines Energieniveaudiagramms dargestellt ist.To a particularly good operation of the circuit breaker 100 can be achieved, the gate dielectric can be varied according to the desired conditions of use. For example, a proposed with the approach presented here variant of the gate dielectric and the method for producing the circuit breaker 100 used to stably charge in the gate dielectric 165 contribute. According to a first variant, this introduction of charges into the gate dielectric can take place by depositing a layer stack which has analogous properties to memory cell technology (eg EPROM or EEPROM components). In this it is possible to permanently store a certain amount of charge in the layer stack by applying a suitable gate voltage. This structure may for example consist of a SONOS structure, as described in the 2 is exemplified in the form of an energy level diagram.

Hier werden Elektronen durch das Anlegen einer geeigneten Gatespannung an das Steueroxid in die Haftstellen der Nitridschicht injiziert. Es kann in dieser Variante auch ein Löschverfahren der Speichertechnologie genutzt werden, z. B. lokale UV-Einstrahlung, um auf einem Chip gleichzeitig Bauelemente mit Standard-Einsatzspannung sowie Bauelemente mit modifizierter Einsatzspannung zu erzeugen. Dies kann z. B. bei der Erstellung monolithisch integrierbarer Schaltungen von Vorteil sein.

  • 2) Abscheidung einer dielektrischen Schicht, z. B. SiO2, und gezielte Einbringung von Ladung mittels Ionenimplantation. Diese Variante hat den Vorteil, dass durch die Wahl einer geeigneten Implantationsdosis die elektrischen Eigenschaften des Bauelements (in einem bestimmten Intervall) kontinuierlich eingestellt werden können. Ein ähnliches Verfahren wird z. B. in sogenannten „nanocrystal MOS memories" angewandt, siehe z. B. US 6,690,059 B1 Feb 10 2004.
  • 3) Abscheidung eines Schichtstapels und gezielte Einbringung von Ladung durch ein geeignetes Temperverfahren (z. B. ein SiO2/Al2O3 Schichtstapel mit einem Temperverfahren bei einer hohen Temperatur zwischen 1000–1200°C, siehe z.
Here, electrons are injected by the application of a suitable gate voltage to the control oxide in the adhesion sites of the nitride layer. It can also be used in this variant, a deletion of memory technology, z. B. local UV irradiation to simultaneously produce on a chip devices with standard threshold voltage and components with modified threshold voltage. This can be z. B. in the creation of monolithic integrated circuits advantageous.
  • 2) deposition of a dielectric layer, e.g. As SiO2, and targeted introduction of charge by ion implantation. This variant has the advantage that by selecting a suitable implantation dose, the electrical properties of the component (at a certain interval) can be adjusted continuously. A similar process is z. B. in so-called "nanocrystal MOS memories" applied, see eg. US Pat. No. 6,690,059 B1 Feb 10 2004.
  • 3) deposition of a layer stack and targeted introduction of charge by a suitable annealing process (eg a SiO 2 / Al 2 O 3 layer stack with an annealing process at a high temperature between 1000-1200 ° C., see, for example, US Pat.

Die Erfindung kann in allen leistungselektronischen Systemen zur Wandlung elektrischer Energie genutzt werden, z. B. im automotive-Bereich bei Hybrid- oder Elektrofahrzeugen, sowie im Photovoltaik-Bereich für die Realisierung von z. B. Invertersystemen.The invention can be used in all power electronic systems for converting electrical energy, for. B. in the automotive field in hybrid or electric vehicles, as well as in the photovoltaic field for the realization of z. B. inverter systems.

Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. The embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined together or in relation to individual features. Also, an embodiment can be supplemented by features of another embodiment.

Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Furthermore, method steps according to the invention can be repeated as well as carried out in a sequence other than that described.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 6690059 B1 [0033] US 6690059 B1 [0033]

Claims (7)

Halbleiter-Leistungsschalter (100) mit folgenden Merkmalen: – einem Trägersubstrat (110); – einer auf dem Trägersubstrat (110) aufgebrachte erste Halbleiterschicht (130) aus einem ersten Halbleitermaterial; – eine auf der ersten Halbleiterschicht (130) aufgebrachte zweite Halbleiterschicht (135) aus einem zweiten Halbleitermaterial, wobei der Bandabstand des ersten Halbleitermaterials sich vom Bandabstand des zweiten Halbleitermaterials unterscheidet; – einen Drainanschluss (145) und einen Sourceanschluss (150), die zumindest in der zweiten Halbleiterschicht (135) eingebettet sind, wobei mittels des Drainanschlusses (145) und des Sourceanschlusses (150) zumindest eine Grenzschicht (140) zwischen dem ersten und zweiten Halbleitermaterial elektrisch kontaktierbar ist; – einen Kanalbereich (155) zwischen dem Drainanschluss (145) und dem Sourceanschluss (150), wobei der Kanalbereich (155) ausgebildet ist, um als elektrischer Leistungsschalter zu wirken; und – eine Gateanschluss (170), der zumindest teilweise den Kanalbereich (155) überdeckt. Semiconductor circuit breaker ( 100 ) having the following features: - a carrier substrate ( 110 ); - one on the carrier substrate ( 110 ) applied first semiconductor layer ( 130 ) of a first semiconductor material; One on the first semiconductor layer ( 130 ) applied second semiconductor layer ( 135 ) of a second semiconductor material, wherein the band gap of the first semiconductor material differs from the band gap of the second semiconductor material; A drain connection ( 145 ) and a source connection ( 150 ), which at least in the second semiconductor layer ( 135 ) are embedded, whereby by means of the drain connection ( 145 ) and the source connection ( 150 ) at least one boundary layer ( 140 ) is electrically contactable between the first and second semiconductor material; A channel area ( 155 ) between the drain ( 145 ) and the source ( 150 ), where the channel area ( 155 ) is designed to act as an electrical power switch; and - a gate connection ( 170 ), which at least partially covers the channel area ( 155 ) covered. Halbleiter-Leistungsschalter (100) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanalbereich (155) ausgebildet ist, um zerstörungsfrei einen elektrischen Strom von zumindest einem Ampere, insbesondere einen elektrischen Strom von zumindest 10 Ampere zu leiten und/oder dass der Kanalbereich ausgebildet ist, um zerstörungsfrei eine elektrische Spannung von zumindest 50 Volt, insbesondere eine elektrische Spannung von 100 Volt zu sperren. Semiconductor circuit breaker ( 100 ) according to claim 1, characterized in that the channel region ( 155 ) is designed to nondestructively conduct an electric current of at least one ampere, in particular an electric current of at least 10 amps and / or that the channel region is formed to non-destructive an electrical voltage of at least 50 volts, in particular an electrical voltage of 100 volts to lock. Halbleiter-Leistungsschalter (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Halbleitermaterial einen III/V-Verbindungshalbleiter-Verbund (125) bilden. Semiconductor circuit breaker ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the first and second semiconductor material comprise a III / V compound semiconductor composite ( 125 ) form. Halbleiter-Leistungsschalter (100) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Halbleitermaterial AlGaN und das zweite Halbleitermaterial GaN umfasst, oder dass das erste Halbleitermaterial GaN und das zweite Halbleitermaterial AlGaN umfasst.Semiconductor circuit breaker ( 100 ) according to claim 3, characterized in that the first semiconductor material AlGaN and the second semiconductor material comprises GaN, or that the first semiconductor material comprises GaN and the second semiconductor material comprises AlGaN. Halbleiter-Leistungsschalter (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägersubstrat (110) zumindest eine Halteschicht (120) aus einem Haltematerial aufweist, wobei sich das Haltematerial von einem Hauptmaterial (115) des Trägersubstrats (110) unterscheidet, insbesondere wobei das Hauptmaterial (115) des Trägersubstrats (110) Silizium aufweist, wobei das erste Halbleitermaterial auf der Halteschicht (115) angeordnet ist. Semiconductor circuit breaker ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier substrate ( 110 ) at least one holding layer ( 120 ) comprises a holding material, wherein the holding material from a main material ( 115 ) of the carrier substrate ( 110 ), in particular where the main material ( 115 ) of the carrier substrate ( 110 ) Silicon, wherein the first semiconductor material on the support layer ( 115 ) is arranged. Halbleiter-Leistungsschalter (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gateanschluss (170) und vom Kanalbereich (155) durch eine Gateoxidschicht (165) elektrisch isolierend getrennt ist, insbesondere wobei in die Gateoxidschicht (165) zumindest ein vorbestimmter Typ von Ladungsträgern eingebettet ist und/oder wobei die Gateoxidschicht (165) eine vorbestimmte Dichte von Ladungsträgern aufweist. Semiconductor circuit breaker ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the gate connection ( 170 ) and the channel area ( 155 ) through a gate oxide layer ( 165 ) is electrically isolated, in particular wherein in the gate oxide layer ( 165 ) at least one predetermined type of charge carriers is embedded and / or wherein the gate oxide layer ( 165 ) has a predetermined density of charge carriers. Verfahren (200) zum Herstellen eines Halbleiter-Leistungsschalters (100), wobei das Verfahren (200) die folgenden Schritte aufweist: – Bereitstellen (210) eines Trägersubstrats (110), – Aufbringen (220) einer ersten Halbleiterschicht (130) aus einem ersten Halbleitermaterial auf dem Trägersubstrat (110) und Aufbringen einer zweiten Halbleiterschicht (135) aus einem zweiten Halbleitermaterial auf der ersten Halbleiterschicht (130), wobei der Bandabstand des ersten Halbleitermaterials sich vom Bandabstand des zweiten Halbleitermaterials unterscheidet; – Ausbilden (230) eines Drainanschlusses (145) und einen Sourceanschlusses (150), die zumindest in der zweiten Halbleiterschicht (135) eingebettet werden, wobei mittels des Drainanschlusses (145) und des Sourceanschlusses (150) zumindest eine Grenzschicht zwischen dem ersten und zweiten Halbleitermaterial elektrisch kontaktierbar ist und durch den Drainanschluss (145) und den Sourceanschluss (150) ein Kanalbereich (155) zwischen dem Drainanschluss und dem Sourceanschluss definiert wird, wobei der Kanalbereich ausgebildet ist, um als elektrischer Leistungsschalter zu wirken; und – Anordnen (240) eines Gateanschlusses (170), derart, dass der Gatenanschluss (170) zumindest teilweise den Kanalbereich (155) überdeckt. Procedure ( 200 ) for producing a semiconductor circuit breaker ( 100 ), the process ( 200 ) comprises the following steps: - providing ( 210 ) of a carrier substrate ( 110 ), - application ( 220 ) a first semiconductor layer ( 130 ) of a first semiconductor material on the carrier substrate ( 110 ) and applying a second semiconductor layer ( 135 ) of a second semiconductor material on the first semiconductor layer ( 130 ), wherein the band gap of the first semiconductor material is different from the band gap of the second semiconductor material; - training ( 230 ) of a drain connection ( 145 ) and a source connection ( 150 ), which at least in the second semiconductor layer ( 135 ), whereby by means of the drain connection ( 145 ) and the source connection ( 150 ) at least one boundary layer between the first and second semiconductor material is electrically contactable and through the drain terminal ( 145 ) and the source terminal ( 150 ) a channel area ( 155 ) between the drain terminal and the source terminal, the channel area being formed to act as an electrical power switch; and - arranging ( 240 ) of a gate connection ( 170 ), such that the gate connection ( 170 ) at least partially the channel region ( 155 ) covered.
DE201310211360 2013-06-18 2013-06-18 Semiconductor circuit breaker and method of making a semiconductor circuit breaker Withdrawn DE102013211360A1 (en)

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