Zum Versorgen eines elektrischen Verbrauchers mit einem elektrischen Nennstrom wird der Verbraucher üblicherweise über ein Schaltgerät an ein elektrisches Versorgungsnetz geschaltet. Beim Einschaltvorgang und auch im Falle eines Kurzschlusses tritt ein Überstrom auf, der deutlich über dem Nennstrom liegt. Zum Schutz des elektrischen Verbrauchers muss das zwischen den Verbraucher und das elektrische Netz geschaltete Schaltgerät diesen Uberstrom begrenzen und auch abschalten können. Für diese Funktion sind strombegrenzende Schalter in Form eines Halbleiteraufbaus bekannt.

Aus der US 6, 034, 385 sowie aus der WO 00/16403 A1 ist ein solcher Halbleiteraufbau bekannt, in dem ein Stromfluss zwischen einer ersten und einer zweiten Elektrode gesteuert wird. Insbesondere wird der Strom ein-und ausgeschaltet oder auf einen maximalen Wert begrenzt. Der aktive Teil des Halb- leiteraufbaus besteht aus einem ersten Halbleitergebiet eines vorgegebenen Leitungstyps, insbesondere des n-Leitungstyps.

Zur Stromsteuerung ist innerhalb des ersten Halbleitergebiets mindestens ein laterales Kanalgebiet vorgesehen. Unter late- ral wird hierbei eine Richtung parallel zu einer Oberfläche des ersten Halbleitergebiets verstanden. Vertikal wird da- gegen eine senkrecht zur Oberfläche verlaufende Richtung bezeichnet. Das laterale Kanalgebiet wird durch mindestens einen p-n-Übergang, insbesondere durch die Verarmungszone (Zone mit Verarmung an Ladungsträgern und damit hohem elek- trischen Widerstand ; Raumladungszone) dieses p-n-Ubergangs,

in vertikaler Richtung begrenzt. Die vertikale Ausdehnung dieser Verarmungszone kann unter anderem durch eine Steuer- spannung eingestellt werden. Der p-n-Ubergang ist zwischen dem ersten Halbleitergebiet und einem vergrabenen p-leitenden Inselgebiet gebildet. Das vergrabene Inselgebiet übernimmt die Abschirmung der ersten Elektrode gegenüber dem hohen elektrischen Feld in Sperrrichtung oder im ausgeschalteten Zustand. Bei speziellen Ausführungsformen kann das Kanal- gebiet auch durch eine weitere Verarmungszone in vertikaler Richtung begrenzt werden. Diese weitere Verarmungszone wird beispielsweise durch einen weiteren p-n-Ubergang zwischen einem zweiten p-leitenden Halbleitergebiet und dem ersten n-leitenden Halbleitergebiet hervorgerufen. Je nach Ausfüh- rungsform kann sich bei dem bekannten Halbleiteraufbau ein relativ hoher Durchlasswiderstand ergeben. Außerdem ist zur exakten Einstellung der lateralen Abmessung des Kanalgebiets sowie zur genauen lateralen Positionierung des Kanalgebiets innerhalb des Halbleiteraufbaus eine sehr exakt aufeinander bezogene Positionierung der einzelnen Halbleitergebiete er- forderlich. Dieser hohe Justageaufwand ist insbesondere für das vergrabene p-leitende Inselgebiet und das zweite p-lei- tende Halbleitergebiet notwendig.

Ein ähnlicher Halbleiteraufbau wird in der DE 196 29 088 A1 beschrieben. Folglich hat auch dieser Halbleiteraufbau einen relativ hohen Durchlasswiderstand, und es sind wiederum hohe Anforderungen an die Justagegenauigkeit zu erfüllen.

Weiterhin wird mit der US 5, 543, 637 ein Halbleiteraufbau offenbart, der ein erstes Halbleitergebiet eines ersten Leitungstyps mit einem vergrabenen Inselgebiet eines zum ersten entgegengesetzten Leitungstyps sowie zwei Elektroden und einer Steuerelektrode umfasst. Die durch die Steuer- elektrode und das vergrabene Inselgebiet hervorgerufenen jeweiligen Verarmungszonen bilden wieder ein Kanalgebiet, in dem ein zwischen den beiden Elektroden fließender Strom ge- steuert wird. Die Steuerelektrode ist entweder als Schottky-

Kontakt oder als MOS-Kontakt ausgeführt. Als Halbleiter- material wird 3C-, 6H oder 4H-Siliciumcarbid verwendet. Auch dieser Halbleiteraufbau weist einen relativ hohen Durchlass- widerstand auf und erfordert eine hohe Präzision bei der Justierung der einzelnen Halbleitergebiete.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, einen Halb- leiteraufbau zur Stromsteuerung anzugeben, die einen niedri- gen Durchlasswiderstand aufweist. Gleichzeitig soll der für die lokale Definition des Kanalgebiets erforderliche Justage- aufwand gegenüber dem Stand der Technik verbessert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Halbleiteraufbau ent- sprechend den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 angegeben.

Bei der erfindungsgemäßen Halbleiteraufbau zur Steuerung eines Stroms handelt es sich um einen Aufbau, welcher a) ein erstes Halbleitergebiet eines ersten Leitungstyps (n oder p) mit einer ersten Oberfläche, b) ein innerhalb des ersten Halbleitergebiets zumindest teilweise vergrabenes Inselgebiet eines zweiten gegenüber dem ersten Leitungstyp entgegengesetzten Leitungstyps (p oder n) mit einer der ersten Oberfläche zugewandten zwei- ten Oberfläche, c) ein Kontaktgebiet des ersten Leitungstyps (n oder p), das an der zweiten Oberfläche innerhalb des Inselgebiets an- geordnet ist, und d) ein zwischen erster und zweiter Oberfläche als Teil des ersten Halbleitergebiets ausgebildetes laterales Kanal- gebiet, dl) das seinerseits Teil eines Strompfads vom oder zum Kon- taktgebiet ist, d2) innerhalb dessen der Strom durch wenigstens eine Ver- armungszone beeinflussbar ist, und d3) dessen einer lateraler Rand bis an das Kontaktgebiet heranreicht, umfasst.

Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass der bei dem bekannten Halbleiteraufbau zu beobachtende relativ hohe Durchlasswiderstand insbesondere durch einen sogenannten Vorkanal hervorgerufen wird. Dieser Vorkanal befindet sich zwischen dem eigentlichen lateralen Kanalgebiet und dem Kontaktgebiet innerhalb des ersten Halbleitergebiets. Da das erste Halbleitergebiet üblicherweise einen großen Teil der in Sperrrichtung oder im ausgeschalteten Zustand anfallenden Spannung aufzunehmen hat, weist es normalerweise eine relativ niedrige Dotierungsrate auf. Dies hat jedoch eine vergleichs- weise niedrige elektrische Leitfähigkeit zur Folge. Der im Durchlasszustand geführte elektrische Strom erfährt deshalb einen umso größeren elektrischen Widerstand, je länger sein Strompfad durch das erste Halbleitergebiet ist. Durch die Anordnung des Kontaktgebiets innerhalb des vergrabenen Insel- gebiets tritt ein aus dem Kontaktgebiet herausfließender elektrischer Strom unmittelbar in das für die Stromsteuerung maßgebliche laterale Kanalgebiet ein. Ein für die eigentliche Stromsteuerung unerheblicher Vorkanal, der ansonsten zu einer unerwünschten Anhebung des Durchlasswiderstands führen würde, ergibt sich bei dieser besonderen Anordnung des Kontakt- gebiets nicht. Damit liegt der insgesamt resultierende Durch- lasswiderstand deutlich unter dem des bekannten Halbleiter- aufbaus.

Das laterale Kanalgebiet wird sowohl in seiner lateralen Ab- messung als auch in seiner lateralen Position innerhalb des Halbleiteraufbaus im Wesentlichen durch die Lage des Kontakt- gebiets innerhalb des vergrabenen Inselgebiets bestimmt. Es wurde erkannt, dass sich das ursprünglich für einen MOSFET konzipierte Strukturierungsverfahren der WO 99/07011 A1 mit Vorteil auch für die Definition des lateralen Kanalgebiets des Halbleiteraufbaus verwenden lässt. Günstig wirkt sich hierbei insbesondere aus, dass das Kontaktgebiet und das Inselgebiet, die die Abmessung und die Lage des lateralen Kanalgebiets bestimmen, in der gleichen Epitaxieschicht

angeordnet sind. Dagegen befinden sich bei dem bekannten Halbleiteraufbau die das laterale Kanalgebiet definierenden Strukturen in mindestens zwei verschiedenen Epitaxieschich- ten. Dadurch kann zwischen zwei für die Strukturdefinition erforderlichen Lithographieschritten insbesondere ein Epi- taxiewachstum stattfinden, wodurch eine hochgenaue Justierung der Lithographieschritte in Bezug zueinander erheblich er- schwert wird. Durch die Einbettung des Kontaktgebiets in das Inselgebiet erfolgt die für das laterale Kanalgebiet wesent- liche Strukturierung bei dem Halbleiteraufbau innerhalb einer einzigen Epitaxieschicht und damit sowohl mit geringerem Aufwand als auch mit einer sehr hohen Präzision.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Halbleiteraufbaus gemäß der Erfindung ergeben sich aus den vom Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform werden das Inselgebiet und das Kontaktgebiet mittels einer ersten Elektrode kurz- geschlossen. Dazu ist in dem ersten Halbleitergebiet ein Kontaktloch vorgesehen, das sich ausgehend von der ersten Oberfläche bis mindestens zur zweiten Oberfläche erstreckt.

Es können auch mehrere Kontaktlöcher vorhanden sein, um eine sicherere Kontaktierung zu gewährleisten. Das mindestens eine Kontaktloch ist dabei so platziert, dass sowohl von dem Inselgebiet als auch von dem Kontaktgebiet jeweils ein Teil für eine Kontaktierung zugänglich ist. Die in dem mindestens einen Kontaktloch vorgesehene erste Elektrode kontaktiert beide Gebiete ohmsch. Durch die elektrisch leitende Verbin- dung (= Kurzschluss) zwischen dem Kontaktgebiet und dem Inselgebiet wird eine sich ansonsten zwischen diesen beiden Gebieten ausbildende Kapazität praktisch eliminiert oder zumindest sehr stark reduziert. Dadurch lässt sich der Halbleiteraufbau als sehr schneller Schalter einsetzen.

Eine weitere vorteilhafte Variante des Halbleiteraufbaus ist dadurch gekennzeichnet, dass das Inselgebiet in dem an das

laterale Kanalgebiet angrenzenden Bereich eine Erhebung auf- weist. Diese Erhebung lässt sich beispielsweise durch eine kurze Tiefätzung des Kontaktgebiets und auch des Inselgebiets im nicht an das laterale Kanalgebiet angrenzenden Bereich erreichen. Dadurch dass die zweite Oberfläche im Bereich des Kontaktgebiets gegenüber dem an das Kanalgebiet angrenzenden Bereich des Inselgebiets zurückversetzt ist, erhöht sich die Betriebssicherheit des Halbleiteraufbaus. Das laterale Kanal- gebiet wird dann sicher durch die beteiligten Verarmungszonen abgeschnürt, ehe es zu einem möglichen Durchgriff auf das Kontaktgebiet kommen kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das laterale Kanal- gebiet in vertikaler Richtung zwischen einer ersten und einer zweiten Verarmungszone angeordnet. Die erste Verarmungszone befindet sich auf einer der ersten Oberfläche zugewandten Seite des lateralen Kanalgebiets und die zweite Verarmungs- zone auf der dem Inselgebiet zugewandeten Seite des lateralen Kanalgebiets. Die zweite Verarmungszone ist von einem p-n- Übergang zwischen dem ersten Halbleitergebiet und dem ver- grabenen Inselgebiet gebildet. Je nach Betriebszustand des Halbleiteraufbaus begrenzen die beiden Verarmungszonen das laterale Kanalgebiet oder schnüren es komplett ab. Mit einem derartig ausgebildeten lateralen Kanalgebiet erhält man einen sehr durchbruchsfesten Halbleiteraufbau.

Bevorzugt ist weiterhin eine Ausführungsform, bei der sich die erste Verarmungszone und das Kontaktgebiet in einer senkrecht zur ersten oder zweiten Oberfläche vorgenommenen fiktiven Projektion in eine gemeinsame Ebene an ihren late- ralen (= seitlichen) Rändern überlappen. Das laterale Kanal- gebiet reicht dann unmittelbar bis an das in das Inselgebiet eingebettete Kontaktgebiet heran. Ein durch die Verarmungs- zonen nicht steuerbarer Vorkanal, der den Durchlasswiderstand erhöhen würde, bildet sich dann nicht aus.

Die erste Verarmungszone ist bei einer Ausführungsform die eines Schottky-Kontakts. Der Schottky-Kontakt kann dabei insbesondere auch mit der ersten Elektrode und einem an der ersten Oberfläche liegenden Bereich des ersten Halbleiter- gebiets gebildet sein. Die erste Elektrode erstreckt sich dann über den oberen Rand des Kontaktlochs bis zu dem betreffenden Bereich der ersten Oberfläche. Der Schottky- Kontakt kann aber auch durch eine zusätzliche Steuerelek- trode, an die eine Steuerspannung anlegbar ist, und dem an der ersten Oberfläche liegenden Bereich des ersten Halb- leitergebiets gebildet sein. In diesem Fall sind die erste Elektrode und die Steuerelektrode elektrisch voneinander isoliert. Das erste Halbleitergebiet kann im Bereich des Schottky-Kontakts eine geeignete, von dem übrigen ersten Halbleitergebiet abweichende Dotierung aufweisen.

Bei einer anderen Ausführungsform ist das laterale Kanal- gebiet von wenigstens einer ersten Verarmungszone, die durch einen MIS (Metal Isolator Semiconductor)-Kontakt insbesondere durch einen MOS (Metal Oxide Semiconductor)-Kontakt hervor- gerufen wird, begrenzt oder abgeschnürt. Unter einem MIS- Kontakt ist hierbei ein an der ersten Oberfläche des Halb- leitergebiets angeordneter Schichtaufbau aus einer Isola- tionsschicht und einer darüber liegenden Steuerelektrode zu verstehen. Vorzugsweise handelt es sich bei der Isolations- schicht um eine Oxidschicht.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Verarmungszone, die das laterale Kanalgebiet in vertikaler Richtung begrenzt, die Verarmungszone eines p-n-Ubergangs, der sich zwischen dem ersten Halbleitergebiet und einem zwei- ten Halbleitergebiet befindet. Das zweite Halbleitergebiet ist an der ersten Oberfläche innerhalb des ersten Halbleiter- gebiets angeordnet. Es hat den gegenüber dem Leitungstyp des ersten Halbleitergebiets entgegengesetzten Leitungstyp.

Eine erste Variante der Ausgestaltung mit dem zweiten Halb- leitergebiet zeichnet sich dadurch aus, dass ein Ladungs- speichereffekt in dem zweiten Halbleitergebiet ausgenutzt wird. Dies wird erreicht durch elektrisches Isolieren des zweiten Halbleitergebiets an der ersten Oberfläche mit einer Isolationsschicht, vorzugsweise mit einer Oxidschicht. Die Ladungsspeicherung im zweiten Halbleitergebiet bewirkt, dass nach Eintritt der Abschnürung des Kanalgebiets bei Anliegen einer bestimmten Betriebsspannung die Abschnürung auch dann zunächst noch anhält, wenn die Betriebsspannung abnimmt.

Dadurch wird ein akzeptabler Begrenzungsstrom (Sperrstrom) über eine vorgegebene Begrenzungszeit (Sperrzeit) im Wesent- lichen beibehalten. Mit dieser Variante kann ein passiver Strombegrenzer realisiert werden, bei dem das laterale Kanal- gebiet normalerweise geöffnet ist und erst durch einen von einem großen Strom hervorgerufenen Spannungsabfall abge- schnürt wird.

In einer zweiten Variante wird das zweite Halbleitergebiet mit einer Steuerelektrode ohmsch kontaktiert. Durch Anlegen einer Steuerspannung an diese Steuerelektrode kann die Aus- dehnung der ersten Verarmungszone und damit der elektrische Widerstand des lateralen Kanalgebiets gesteuert werden. In dieser zweiten Variante kann das Kanalgebiet auch bereits im spannungsfreien Zustand abgeschnürt (= normally off) und erst durch Anlegen einer Steuerspannung geöffnet, d. h. erzeugt, werden. Mit diesem steuerbaren Halbleiteraufbau kann ein aktiver Strombegrenzer realisiert werden.

Die erste Elektrode und die Steuerelektrode können elektrisch voneinander isoliert sein. Andererseits ist es auch möglich, mit der ersten Elektrode neben dem Kontaktgebiet und dem Inselgebiet auch das zweite Halbleitergebiet an der ersten Oberfläche ohmsch zu kontaktieren. Das Kontaktgebiet ist dann auch mit dem zweiten Halbleitergebiet elektrisch kurzge- schlossen. Die erste Elektrode und die Steuerelektrode bilden in diesem Fall eine gemeinsame Elektrode.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht der Halbleiter- aufbau teilweise oder auch komplett aus einem Halbleiter- material, das einen Bandabstand von wenigstens 2 eV aufweist.

Insbesondere wenn ein Ladungsspeichereffekt ausgenutzt wird, ist ein Halbleitermaterial mit so hohem Bandabstand vorteil- haft. Geeignete Halbleitermaterialien sind beispielsweise Diamant, Galliumnitrit (GaN), Indiumphosphit (InP) oder vor- zugsweise Siliciumcarbid (SiC). Auf Grund der extrem niedri- gen intrinsische Ladungsträgerkonzentration (= Ladungsträger- konzentration ohne Dotierung) und des sehr geringen Durch- lassverlusts sind die genannten Halbleitermaterialien, ins- besondere SiC, sehr vorteilhaft. Die niedrige intrinsische Ladungsträgerkonzentration begünstigt eine Ladungsspeiche- rung. Die genannten Halbleitermaterialien weisen außerdem im Vergleich zu dem"Universalhalbleiter"Silicium eine deutlich höhere Durchbruchsfestigkeit auf, so dass der Halbleiterauf- bau bei einer höheren Spannung eingesetzt werden kann. Das bevorzugte Halbleitermaterial ist Siliciumcarbid, insbeson- dere einkristallines Siliciumcarbid vom 3C-oder 4H-oder 6H- oder 15R-Polytyp.

Günstig ist eine Ausgestaltung, bei der ein zusätzlicher p-n- Ubergang zwischen dem ersten Halbleiter-Gebiet und einer zweiten Elektrode, die insbesondere auf einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden Seite des ersten Halbleiter- gebiets angeordnet ist, vorgesehen ist. Durch diesen zusatz- lichen p-n-Übergang kann der Halbleiteraufbau bei einer höheren (Sperr-) Spannung betrieben werden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nunmehr anhand der Zeichnung näher erläutert. Zur Verdeutlichung ist die Zeich- nung nicht maßstäblich ausgeführt, und gewisse Merkmale sind schematisiert dargestellt. Im Einzelnen zeigen : Figur 1 und Figur 2 einen Halbleiteraufbau mit einem inner- halb eines vergrabenen Inselgebietes

angeordneten Kontaktgebiet und einem lateralen Kanalgebiet und Figur 3 bis Figur 6 Ausführungsbeispiele zur Steuerung des Kanalgebiets des Halbleiteraufbaus von Figur 1.

Einander entsprechende Teile sind in den Figuren 1 bis 6 mit denselben Bezugszeichen versehen.

In Figur 1 ist ein Halbleiteraufbau 100 zur Steuerung eines Stroms I in Form eines vertikalen Sperrschichtfeldeffekt- Transistors (JFET) dargestellt. Die in Figur 1 gezeigte Halb- leitervorrichtung ist lediglich eine Halbzelle. Durch Spiege- lung an dem rechten Rand der Halbzelle erhält man eine kom- plette Zelle. Eine Mehrzellenstruktur ergibt sich entspre- chend durch mehrfache Spiegelung.

Der aktive Teil, in dem die Stromsteuerung im Wesentlichen stattfindet, ist in einem n-leitenden (Elektronenleitung) ersten Halbleitergebiet 2 enthalten. Innerhalb des ersten Halbleitergebiets 2 ist ein p-leitendes (Löcherleitung) vergrabenes Inselgebiet 3 angeordnet. Das erste Halbleiter- gebiet 2 weist eine erste Oberfläche 20, das vergrabene Inselgebiet 3 eine zweite Oberfläche 80 auf. Beide Ober- flächen 20 und 80 laufen im Wesentlichen parallel zueinander.

Das erste Halbleitergebiet 2 setzt sich im Ausführungsbei- spiel von Figur 1 aus einem Substrat 27 und zwei darauf an- geordneten, epitaktisch aufgewachsenen Halbleiterschichten 261 und 262 zusammen. Die erste und die zweite Halbleiter- schicht 261 bzw. 262 sind niedriger dotiert (n-) als das Substrat 27 (n+).

An der zweiten Oberfläche 80 ist ein innerhalb des Insel- gebiets 3 eingebettetes n-leitendes Kontaktgebiet 5 vor- gesehen. Es ist höher dotiert (n+) als die beiden Halbleiter- schichten 261 und 262. Das Inselgebiet 3 erstreckt sich in

allen Richtungen parallel zur ersten Oberfläche 20 weiter als das Kontaktgebiet 5.

Als Halbleitermaterial kommt in dem Halbleiteraufbau 100 Siliciumcarbid zum Einsatz. Es eignet sich insbesondere bei hohen Spannungen auf Grund seiner spezifischen Materialeigen- schaften besonders gut. Bevorzugte Dotierstoffe sind Bor und Aluminium für eine p-Dotierung sowie Stickstoff und Phosphor für eine n-Dotierung. Die Dotierstoffkonzentration des Kon- taktgebiets 5 liegt typischerweise zwischen 1 x 1019 cm~3 und 1 x 102° cm~3 und die des ersten Halbleitergebiets 2 typi- scherweise bei höchstens 2 x 1016 cm~3. Das Zeichen"x"wird hier als Multiplikationssymbol verwendet.

Vorzugsweise werden das vergrabene Inselgebiet 3 und das darin eingebettete Kontaktgebiet 5 nach Aufbringen der ersten Halbleiterschicht 261 hergestellt. Dabei kann insbesondere die in der WO 99/07011 A1 beschriebene selbstjustierende Maskierungstechnik eingesetzt werden. Das Inselgebiet 3 und das Kontaktgebiet 5 werden demgemäß mittels zweier Maskie- rungsschritte und einer entsprechenden Ionenimplantation von n-und p-Dotierstoffteilchen in die zweite Oberfläche 80 er- zeugt. Danach wird in einem zweiten epitaktischen Wachstums- schritt die zweite Halbleiterschicht 262 aufgebracht. Mit der (selbstjustierenden) Herstellung des vergrabenen Inselgebiets 3 und des Kontaktgebiets 5 sind bereits in einem relativ frühen Stadium des Herstellungsprozesses alle Prozessschritte mit einer hohen Anforderung an die Justiergenauigkeit ab- gearbeitet. Alle folgenden Prozessschritte sind in dieser Hinsicht unkritisch.

Innerhalb der zweiten Halbleiterschicht 262 ist ein Kontakt- loch 70 vorgesehen, das sich in vertikaler Richtung bis zu der zweiten Oberfläche 80 des vergrabenen Inselgebiets 3 erstreckt. Das Kontaktloch 70 legt sowohl einen Teil des vergrabenen Inselgebiets 3 als auch einen Teil des Kontakt- gebiets 5 frei, so dass beide Gebiete 3 und 5 mittels einer

ersten Elektrode 50 aus einem elektrisch leitenden Material ohmsch kontaktiert werden können. Das Kontaktgebiet 5 und das Inselgebiet 3 sind durch die erste Elektrode 50 kurz ge- schlossen. Als Material für die erste Elektrode 50 kommt Polysilicium oder ein Metall, vorzugsweise Nickel, Aluminium, Tantal, Titan oder Wolfram, in Frage. Das Kontaktloch 70 wird beispielsweise mittels eines Trockenätzprozesses hergestellt.

Um Schwankungen in der Ätztiefe auszugleichen, können gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform auch mehrere Kon- taktlöcher 70, die dann jeweils einen kleineren Durchmesser aufweisen, vorgesehen sein.

Auf einer von der ersten Oberfläche 20 abgewandten Seite des ersten Halbleitergebiets 2 ist eine zweite Elektrode 60 vor- gesehen. Die Zu-und Ableitung des durch den Halbleiteraufbau 100 fließenden Stroms I erfolgt mittels beider Elektroden 50 und 60. Auf Grund des im Wesentlichen vertikalen, d. h. senk- recht zur ersten Oberfläche 20 gerichteten Stromflusses wird auch der Halbleiteraufbau 100 als vertikal bezeichnet.

Seitlich (= lateral) neben dem Kontaktloch 70 ist eine an die erste Oberfläche 20 angrenzende erste Verarmungszone 24 an- geordnet, die sich innerhalb des ersten Halbleitergebiets 2 befindet. Weiterhin ist zwischen dem ersten Halbleitergebiet 2 und dem vergrabenen Inselgebiet 3 ein p-n-Ubergang vorhan- den, dessen Verarmungszone hier als zweite Verarmungszone 23 bezeichnet wird. Die zweite Verarmungszone 23 umgibt das gesamte vergrabene Inselgebiet 3. Soweit sich die beiden Verarmungszonen 23 und 24 innerhalb des ersten Halbleiter- gebiets 2 erstrecken, sind sie in Figur 1 gestrichelt ein- gezeichnet. Die erste und die zweite Verarmungszone 24 bzw.

23 begrenzen in vertikaler Richtung ein laterales Kanalgebiet 22 das innerhalb des ersten Halbleitergebiets 2 liegt und Teil des Strompfads zwischen der ersten und der zweiten Elek- trode 50 bzw. 60 ist. Die erste Verarmungszone 24 und das vergrabene Inselgebiet 3 sind so angeordnet, dass sich die beiden Verarmungszonen 23 und 24 in einer Projektion auf die

erste Oberfläche 20 an ihren seitlichen Rändern überlappen.

Das laterale Kanalgebiet 22 befindet sich gerade innerhalb dieses Uberlappungsbereichs.

In lateraler Richtung ist das laterale Kanalgebiet 22 auf der dem Kontaktfläche 70 zugewandten Seite durch einen Rand 221 begrenzt. Dieser Rand 221 wird durch eine senkrecht zur ersten oder zweiten Oberfläche 20 bzw. 80 vorgenommene Pro- jektion des Kontaktgebiets 5 in das erste Halbleitergebiet 2 gebildet. Die als untere vertikale Begrenzung dienende zweite Verarmungszone 23 erstreckt sich nämlich ab der Stelle, an der das stark n-dotierte Kontaktgebiet 5 innerhalb des Insel- gebiets 3 angeordnet ist, nicht mehr in das erste Halbleiter- gebiet 2. Der für eine solche Verarmungszone maßgebliche p-n- Ubergang verläuft ab dieser Stelle zwischen dem n-leitenden Kontaktgebiet 5 und dem p-leitenden Inselgebiet 3. Der late- rale Rand 221 wird damit durch die Lage des Kontaktgebiets 5 innerhalb des Inselgebiets 3 bestimmt. Der in Figur 1 nicht näher bezeichnete zweite laterale Rand des lateralen Kanal- gebiets 22 wird dagegen durch die laterale Abmessung des Inselgebiets 5 bestimmt. Diese Geometrieparameter lassen sich durch das in der WO 99/07011 AI beschriebene Strukturierungs- verfahren sehr genau einstellen. Damit ist bei dem Halb- leiteraufbau 100 eine hochgenaue Einstellung der Länge und auch Position des lateralen Kanalgebiets 22 möglich.

Die laterale Begrenzung des lateralen Kanals 22 durch das Kontaktgebiet 5 hat außerdem den Vorteil, dass der Strom I unmittelbar nach Austreten aus dem lateralen Kanalgebiet 22 in das Kontaktgebiet 5 eintritt, ohne dabei einen sogenannten Vorkanal innerhalb des ersten Halbleitergebiets 2 zu durch- laufen. Damit entfällt der Widerstand eines solchen Vorkanals und es ergibt sich insgesamt ein niedriger Durchlasswider- stand.

Außerdem führt die Anordnung des Kontaktgebiets und der damit verbundene Wegfall eines Vorkanals zu einem reduzierten

Platzbedarf, so dass eine hohe Packungsdichte in einer ins- besondere mehrzelligen Halbleiterstruktur, die aus vielen Halbzellen gemäß dem Halbleiteraufbau 100 aufgebaut ist, möglich ist. Auch die Reduzierung der Verlustleistung durch den Wegfall des Vorkanals wirkt sich günstig hinsichtlich einer Erhöhung der Packungsdichte aus.

Die erste Verarmungszone 24 und das Kontaktgebiet 5 sind im Bezug zueinander so angeordnet, dass sie sich in einer senk- recht zur ersten oder zweiten Oberfläche 20 bzw. 80 vor- genommenen Projektion in eine gemeinsame Ebene an ihren seitlichen Rändern um 1 bis 2 um überlappen. Durch diese letztgenannte Überlappung wird sichergestellt, dass der laterale Rand 221 tatsächlich bis unmittelbar an das Kontakt- gebiet 5 heranreicht und sich die vorstehend beschriebenen Vorteile einstellen.

Typischerweise beträgt die Länge (= laterale Ausdehnung) des lateralen Kanalgebiets 22 bei einem aus Siliciumcarbid her- gestellten Halbleiteraufbau 100 zwischen 1 um und 5 um. Vor- zugsweise ist das laterale Kanalgebiet 22 möglichst kurz aus- gebildet. Dann ergibt sich ein sehr kompakter Gesamtaufbau mit geringem Platzbedarf. Die vertikale Ausdehnung liegt im spannungs-und stromfreien Zustand typischerweise zwischen 0,1 um und 1 um. Die Verarmungszonen 23 und 24 sind durch eine starke Verarmung an Ladungsträgern gekennzeichnet und weisen damit einen wesentlich höheren elektrischen Widerstand auf, als das von ihnen in vertikaler Richtung begrenzte laterale Kanalgebiet 22. Die räumliche Ausdehnung der beiden Verarmungszonen 23 und 24, insbesondere die in vertikaler Richtung, variiert in Abhängigkeit der herrschenden Strom- und Spannungsverhältnisse.

Das laterale Kanalgebiet 22 bestimmt damit maßgeblich das (Steuerungs-) Verhalten des gesamten Halbleiteraufbaus 100.

Bei einer Ausbildung als Strombegrenzer hängt das Verhalten bei Anliegen einer Betriebsspannung in Durchlassrichtung

(= Vorwärtsrichtung) von dem zwischen den beiden Elektroden 50 und 60 durch den Halbleiteraufbau 100 fließenden elektri- schen Strom I ab. Mit steigender Stromstärke wächst auf Grund des Bahnwiderstands der Vorwärtsspannungsabfall zwischen den Elektroden 50 und 60. Dies führt zu einer Vergrößerung der Verarmungszonen 23 und 24 und folglich zu einer mit einer entsprechenden Widerstandserhöhung verbundenen Verminderung der stromtragenden Querschnittsfläche im lateralen Kanal- gebiet 22. Bei Erreichen eines bestimmten kritischen Strom- werts (= Sättigungsstrom) berühren sich die beiden Ver- armungszonen 23 und 24 und schnüren das laterale Kanalgebiet 22 vollständig ab.

Eine derartige Kanalabschnürung kann auch erreicht werden, indem eine entsprechende Steuerspannung an den Halbleiter- aufbau 100 angelegt wird.

Der Strompfad zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 50 bzw. 60 umfasst in Vorwärtsrichtung das Kontaktgebiet 5 das laterale Kanalgebiet 22 ein im ersten Halbleitergebiet 2 angeordnetes vertikales Kanalgebiet 21 sowie eine sich danach anschließende Driftzone, die sich aus dem verbleibenden Teil der ersten Epitaxieschicht 261 und dem Substrat 27 zusammen- setzt.

Bei Anlegen einer Betriebsspannung in Rückwärtsrichtung erfolgt der Stromfluss dagegen im Wesentlichen über eine Rückwärtsdiode 90, die durch das vergrabene Inselgebiet 3 und den darunter liegenden Teil des ersten Halbleitergebiets 2 gebildet ist. Da der Stromfluss also im Wesentlichen über die Rückwärtsdiode 90 und nicht durch das laterale Kanalgebiet 22 erfolgt, ist in Rückwärtsrichtung keine Stromsteuerung durch den Halbleiteraufbau 100 möglich. Bei Einsatz des Halbleiter- aufbaus 100 in einem Umrichter kann die integrierte Rück- wärtsdiode 90 die ansonsten in einem Umrichter üblicherweise erforderliche Beschaltung des verwendeten Halbleiterschalters mit einer Freilaufdiode erübrigen. Für die Stromführung in

Rückwärtsrichtung bietet die Rückwärtsdiode 90 eine große stromtragfähige Fläche.

Der in Figur 2 gezeigte Halbleiteraufbau 101 unterscheidet sich von dem Halbleiteraufbau 100 lediglich dadurch, dass statt des n-leitenden Substrats 27 ein p-leitendes Substrat 28 verwendet wird. Das schwach n-leitende erste Halbleiter- gebiet 2, das sich hier nur aus den beiden Halbleiterschich- ten 261 und 262 zusammensetzt, bildet mit dem stark p-leiten- den (p+) Substrat 28 einen p-n-Übergang. Dieser zusätzliche p-n-Ubergang ist insbesondere bei einem Einsatz bei einer hohen Spannung, die beispielsweise mindestens in der Größen- ordnung von einigen kV liegt, günstig.

Außerdem weist das vergrabene Inselgebiet 3 im an das late- rale Kanalgebiet 22 angrenzenden Bereich eine zusätzliche Erhebung 31 auf. Die Erhebung 31 entsteht beispielsweise durch einen kurzen Tiefätzschritt nach der Herstellung des Inselgebiets 3 und des eingebetteten Kontaktgebiets 5 noch vor dem epitaktischen Wachstum der zweiten Halbleiterschicht 262. Die Tiefätzung erfolgt nur in dem Bereich der zweiten Oberfläche 80, die nicht an das laterale Halbleitergebiet 22 angrenzt, also insbesondere auch im Bereich des Kontakt- gebiets 5. Durch diese Maßnahme ergibt sich ein sicheres Betriebsverhalten. Die Abschnürung des lateralen Kanalgebiets 22 durch die beiden Verarmungszonen 23 und 24 erfolgt dann nämlich sicher vor einem ansonsten prinzipiell möglichen unerwünschten Durchgriff der Verarmungszone 24 auf das Kon- taktgebiet 5. Die Maßnahme, eine Erhebung 31 in dem Insel- gebiet 3 vorzusehen, lässt sich ohne Weiteres auch auf den Halbleiteraufbau 100 von Figur 1 übertragen.

Die vorstehend beschriebene Abschnürung des lateralen Kanal- gebiets 22 kann außer durch den Strommechanismus auch durch eine Steuerspannung, die insbesondere die räumliche Ausdeh- nung der ersten Verarmungszone 24 beeinflusst, erreicht wer- den. Die Ausführungsbeispiele der Figuren 3 bis 6 beziehen

sich auf solche speziellen Ausgestaltungen der ersten Ver- armungszone 24 zur Steuerung des Kanalgebiets 22. Die Aus- gestaltungen sind jeweils am Beispiel des Halbleiteraufbaus 100 von Figur 1 dargestellt. Alle Ausgestaltungen lassen sich analog auch auf den Halbleiteraufbau 101 von Figur 2 über- tragen.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 wird die erste Raum- ladungszone 24 durch einen Schottky-Kontakt hervorgerufen.

Dazu befindet sich direkt auf der ersten Oberfläche 20 eine Steuerelektrode 40. Durch Anlegen einer entsprechenden Steu- erspannung an die Steuerelektrode 40 wird die erste Raumla- dungszone 24 und damit das laterale Kanalgebiet 22 in seiner vertikalen Ausdehnung beeinflusst.

Wenn keine gesonderte Beeinflussung der ersten Verarmungszone 24 durch eine Steuerspannung erforderlich ist, kann die Steuerelektrode 40 auch mit der ersten Elektrode 50 kurz- geschlossen sein. Es ergibt sich dadurch eine in Figur 3 nicht dargestellte gemeinsame Elektrode. Mit einer Möglich- keit zur Beeinflussung durch eine externe Steuerspannung ergibt sich ein aktiver Halbleiteraufbau 102. Mit einer gemeinsamen Elektrode aus Steuerelektrode 40 und erster Elektrode 50 erhält man dagegen einen passiven Halbleiter- aufbau 102. Ein geeignetes Material für die gemeinsame Elek- trode ist Nickel.

Bei einem weiteren Halbleiteraufbau 103 nach Figur 4 wird die erste Verarmungszone 24 durch einen MOS (Metal Oxide Semi- conductor)-Kontakt hervorgerufen. Dazu befindet sich direkt auf der ersten Oberfläche 20 eine Isolationsschicht 12 in Form einer Oxidschicht. Darauf ist eine Steuerelektrode 40 angeordnet, durch die die erste Verarmungszone 24 wiederum gesteuert werden kann.

In den Figuren 5 und 6 sind dagegen ein Halbleiteraufbau 104 bzw. ein Halbleiteraufbau 105 dargestellt, bei denen an der

ersten Oberfläche 20 innerhalb des ersten Halbleitergebiets 2 jeweils ein zweites Halbleitergebiet 4 angeordnet ist. Dieses hat den gegenüber dem Leitungstyp des ersten Halbleiter- gebiets 2 entgegengesetzten Leitungstyp, also in den dar- gestellten Ausführungsbeispielen den p-Leitungstyp. Es wird ebenfalls vorzugsweise durch Ionenimplantation erzeugt. Das zweite Halbleitergebiet 4 ist insbesondere stark p-dotiert (p+). Zwischen dem ersten Halbleitergebiet 2 und dem zweiten Halbleitergebiet 4 ist dann ein p-n-Ubergang vorhanden, dessen Verarmungszone hier die erste Verarmungszone 24 bildet.

Bei dem Halbleiteraufbau 104 nach Figur 5 erstreckt sich auf der Oberfläche 20 eine Schicht, die sich durchgehend vom zweiten Halbleitergebiet 4 bis hin zu der ersten Elektrode 50 innerhalb des Kontaktlochs 70 erstreckt. Hierbei sind zwei verschiedene Ausführungsformen voneinander zu unterscheiden.

In der ersten Ausführungsform besteht die Schicht aus elek- trisch isolierendem und in der zweiten Ausführungsform aus leitfähigem Material. In beiden Fällen ergibt sich ein pas- siver Halbleiteraufbau 104, der von Außen nicht gezielt, beispielsweise durch Anlegen einer Steuerspannung, gesteuert werden kann.

In der ersten Ausführungsform ist auf der ersten Oberfläche 20 eine Isolationsschicht 12 angeordnet, die das zweite Halb- leitergebiet 4 elektrisch isoliert und damit ein Abfließen von aus dem zweiten Halbleitergebiet 4 in die erste Ver- armungszone 24 diffundierten Ladungen (im dargestellten Fall Elektronen) verhindert. Der Leckstrom der Isolationsschicht 12 sollte möglichst gering sein, um eine gute Ladungsspeiche- rung im zweiten Halbleitergebiet 4 zu gewährleisten. Eine weitere Funktion der Isolationsschicht 12 ist die elektrische Isolation des zweiten Halbleitergebiets 4 von der ersten Elektrode 50. Als Material wird für die Isolationsschicht 12 ein Oxid vorzugsweise ein thermisch gewachsenes Silicium- dioxid (Si02) verwendet. Thermisches Si02 weist sehr gute

Isolationseigenschaften auf und kann auf SiC durch Trocken- oder Nassoxidation bei Temperaturen über 1000 °C erzeugt werden.

In der zweiten Ausführungsform des Halbleiteraufbaus 104 von Figur 5 erstreckt sich die erste Elektrode 50 auch bis zum zweiten Halbleitergebiet 4 und kontaktiert diese ebenfalls ohmsch. Das zweite Halbleitergebiet 4 und das Kontaktgebiet 5 sowie das vergrabene Inselgebiet 3 sind dann mittels der ersten Elektrode 50 elektrisch leitend, d. h. niederohmig, miteinander verbunden.

Im Gegensatz zu den beiden passiven (nicht steuerbaren) Aus- führungsformen des Halbleiteraufbaus 104 gemäß Figur 5 ist in Figur 6 ein aktiver (steuerbarer) Halbleiteraufbau 105 dar- gestellt. Dazu ist auf dem zweiten Halbleitergebiet 4 eine gesonderte Steuerelektrode 40 vorgesehen. Damit kann man durch Anlegen eines Steuerpotenzials an die Steuerelektrode 40 die Ausdehnung der ersten Verarmungszone 24 unabhängig von einem an der ersten Elektrode 50 anstehenden Potenzial ver- ändern. Die Leitfähigkeit des lateralen Kanalgebiets 22 lässt sich folglich in diesem Ausführungsbeispiel aktiv steuern.

Ein aktiver, d. h. ein durch eine externe Steuerspannung be- einflussbarer Halbleiteraufbau 102,103 oder 105 kann mit besonderem Vorteil in einer aus der DE 196 10 135 C1 bekann- ten Kaskodeschaltung aus einem Niederspannungs-Schaltelement mit einem Hochspannungs-Schaltelement eingesetzt werden. Der dann verwendete Halbleiteraufbau 102,103 oder 105 bildet dabei das Hochspannungs-Schaltelement. Damit erhält man eine Gesamtschaltung, die sich mit einer nur sehr geringen Steuer- spannung (in der Größenordnung einiger Volt) von einem strom- führenden in einen stromsperrenden Zustand schalten lässt und dabei gleichzeitig die anstehende Betriebsspannung im strom- sperrenden Zustand sicher aufnehmen kann. Der verwendete aktive Halbleiteraufbau 102,103 oder 105 ermöglicht ein sehr robustes und insbesondere auch sehr schnelles Umschalten von dem Strom leitenden in den Strom sperrenden Zustand.