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HINTERGRUND
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Leistungstransistoren, die gewöhnlich in der Automobil-, Industrie- und Unterhaltungs-Elektronik verwendet werden, erfordern einen niedrigen Einschaltwiderstand (Ron × A), während eine hohe Spannungssperrfähigkeit gewährleistet ist. Beispielsweise sollte ein MOS-(”Metall-Oxid-Halbleiter-”)Leistungstransistor in der Lage sein, abhängig von Anwendungserfordernissen Drain-Source-Spannungen Vds von einigen zehn bis einigen hundert oder tausend Volt zu sperren. MOS-Leistungstransistoren leiten typischerweise sehr große Ströme, die bis zu einigen hundert Amperes bei typischen Gate-Source-Spannungen von etwa 2 bis 20 V betragen können.
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Allgemein wird nach Konzepten von Transistoren gesucht, die einen weiter reduzierten Einschaltwiderstand haben.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleitervorrichtung mit einem Transistor zu schaffen, der einen weiter reduzierten Einschaltwiderstand hat.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die obige Aufgabe durch den Anmeldungsgegenstand gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Weitere Fortbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst eine Halbleitervorrichtung einen Transistor in einem Halbleitersubstrat. Der Transistor umfasst eine Driftzone eines ersten Leitfähigkeitstyps, benachbart zu einem Draingebiet bzw. an dieses angrenzend, eine erste Feldplatte und eine zweite Feldplatte benachbart zu der Driftzone bzw. an diese angrenzend. Die zweite Feldplatte ist zwischen der ersten Feldplatte und dem Draingebiet angeordnet. Die zweite Feldplatte ist elektrisch verbunden mit einem in der Driftzone angeordneten Kontaktbereich. Der Transistor umfasst weiterhin einen Zwischenbereich des ersten Leitfähigkeitstyps bei einer niedrigeren Dotierungskonzentration als die Driftzone zwischen dem Kontaktbereich und dem Draingebiet.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst eine Halbleitervorrichtung einen Transistor in einem Halbleitersubstrat. Der Transistor umfasst eine Driftzone, die aus einem Material eines ersten Leitfähigkeitstyps besteht, eine erste Feldplatte, eine zweite Feldplatte, eine dritte Feldplatte und einen ersten Kontaktbereich in der Driftzone. Die erste, die zweite und die dritte Feldplatte sind in einer ersten Richtung in der Driftzone unter verschiedenen Abständen zu einem Sourcegebiet angeordnet. Der Abstand der dritten Feldplatte zu dem Sourcegebiet ist größer als der Abstand der ersten oder zweiten Feldplatte zu dem Sourcegebiet, und die dritte Feldplatte ist elektrisch mit dem ersten Kontaktbereich verbunden.
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Der Fachmann wird zusätzliche Merkmale und Vorteile nach Lesen der folgenden Detailbeschreibung und Betrachten der begleitenden Zeichnungen erkennen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die begleitenden Zeichnungen sind beigefügt, um ein weiteres Verständnis von Ausführungsbeispielen der Erfindung vorzusehen, und sie sind in die Offenbarung einbezogen und bilden einen Teil von dieser. Die Zeichnungen veranschaulichen die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zum Erläutern der Prinzipien. Andere Ausführungsbeispiele der Erfindung und zahlreiche der beabsichtigten Vorteile werden sofort gewürdigt, da sie unter Hinweis auf die folgende Detailbeschreibung besser verstanden werden. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu relativ zueinander. Gleiche Bezugszeichen geben entsprechend ähnliche Teile an.
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1A zeigt eine horizontale Schnittdarstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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1B zeigt eine vertikale Schnittdarstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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1C zeigt eine vertikale Schnittdarstellung der Halbleitervorrichtung, geführt längs einer zweiten Richtung.
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1D zeigt eine weitere Schnittdarstellung der in 1A dargestellten Halbleitervorrichtung.
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1E zeigt eine Schnittdarstellung einer Abwandlung der in 1B und 1D dargestellten Halbleitervorrichtung.
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2A zeigt eine horizontale Schnittdarstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
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2B zeigt eine vertikale Schnittdarstellung der in 2A dargestellten Halbleitervorrichtung.
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3A zeigt eine horizontale Schnittdarstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
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3B zeigt eine vertikale Schnittdarstellung der in 3A dargestellten Halbleitervorrichtung.
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4A zeigt eine horizontale Schnittdarstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
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4B zeigt eine vertikale Schnittdarstellung der in 4A dargestellten Halbleitervorrichtung.
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5A und 5B zeigen schematische Darstellungen einer integrierten Schaltung gemäß Ausführungsbeispielen.
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DETAILBESCHREIBUNG
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In der folgenden Detailbeschreibung wird Bezug genommen auf die begleitenden Zeichnungen, die einen Teil der Offenbarung bilden und in denen für Veranschaulichungszwecke spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgebildet werden kann. In diesem Zusammenhang wird eine Richtungsterminologie wie ”Oberseite”, ”Boden”, ”Vorderseite”, ”Rückseite”, ”vorne”, ”hinten” usw. im Hinblick auf die Ausrichtung der gerade beschriebenen Figuren verwendet. Da Komponenten von Ausführungsbeispielen der Erfindung in einer Anzahl von verschiedenen Orientierungen positioniert werden können, wird die Richtungsterminologie für Zwecke der Darstellung verwendet und ist in keiner Weise begrenzend. Es ist zu verstehen, dass andere Ausführungsbeispiele verwendet und strukturelle oder logische Änderungen gemacht werden können, ohne von dem durch die Patentansprüche definierten Bereich abzuweichen.
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Die Beschreibung der Ausführungsbeispiele ist nicht begrenzend. Insbesondere können Elemente der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele mit Elementen von verschiedenen Ausführungsbeispielen kombiniert werden.
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Die hier verwendeten Begriffe ”haben”, ”enthalten”, ”umfassen”, ”aufweisen” und dergleichen, sind offene Begriffe, die das Vorhandensein der festgestellten Elemente oder Merkmale angeben, jedoch nicht zusätzliche Elemente oder Merkmale ausschließen. Die unbestimmten Artikel und die bestimmten Artikel sollen sowohl den Plural als auch den Singular umfassen, wenn sich aus dem Zusammenhang nicht klar etwas anderes ergibt.
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Die in dieser Beschreibung verwendeten Begriffe ”gekoppelt” und/oder ”elektrisch gekoppelt” sollen nicht bedeuten, dass die Elemente direkt miteinander gekoppelt sein müssen – dazwischenliegende Elemente können zwischen den ”gekoppelten” oder ”elektrisch gekoppelten” Elementen vorgesehen sein. Der Ausdruck ”elektrisch verbunden” soll eine niederohmige elektrische Verbindung zwischen den elektrisch miteinander verbundenen Elementen beschreiben.
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Die Begriffe ”lateral” und ”horizontal”, wie diese in der vorliegenden Beschreibung verwendet sind, sollen eine Orientierung parallel zu einer ersten Oberfläche eines Halbleitersubstrats oder eines Halbleiterkörpers beschreiben. Dies kann beispielsweise die Oberfläche eines Wafers oder einer Die bzw. eines Chips sein.
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Der Begriff ”vertikal”, wie dieser in der vorliegenden Beschreibung verwendet ist, soll eine Orientierung beschreiben, die senkrecht zu der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats oder Halbleiterkörpers angeordnet ist.
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Die Begriffe ”Wafer”, ”Substrat” oder ”Halbleitersubstrat”, die in der folgenden Beschreibung verwendet sind, können irgendeine auf Halbleiter beruhende Struktur umfassen, die eine Halbleiteroberfläche hat. Wafer und Struktur sind so zu verstehen, dass sie Silizium, Silizium-auf-Isolator (SOI), Silizium-auf-Saphir (SOS), dotierte und undotierte Halbleiter, epitaktische Schichten von Silizium, gelagert durch eine Basishalbleiterunterlage, und andere Halbleiterstrukturen umfassen. Der Halbleiter braucht nicht auf Silizium zu beruhen. Der Halbleiter könnte ebenso Silizium-Germanium, Germanium oder Galliumarsenid sein. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen können Siliziumcarbid (SiC) oder Galliumnitrid (GaN) das Halbleitersubstratmaterial bilden.
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Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf einen ”ersten” und einen ”zweiten” Leitungstyp bzw. Leitfähigkeitstyp von Dotierstoffen, mit denen Halbleiterbereiche dotiert sind. Der erste Leitfähigkeitstyp kann ein p-Typ sein, und der zweite Leitfähigkeitstyp kann ein n-Typ sein oder umgekehrt. Wie allgemein bekannt ist, können abhängig von dem Dotierungstyp oder der Polarität der Source- und Draingebiete Feldeffekttransistoren mit isoliertem Gate (IGFETs), wie Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) n-Kanal- oder p-Kanal-MOSFETs sein. Beispielsweise sind in einem n-Kanal-MOSFET der Source- und das Draingebiet mit n-Typ-Dotierstoffen dotiert. In einem p-Kanal-MOSFET sind der Source- und das Draingebiet mit p-Typ-Dotierstoffen dotiert. Wie klar zu verstehen ist, können im Zusammenhang der vorliegenden Beschreibung die Dotierungstypen umgekehrt sein. Wenn ein spezifischer Strompfad unter Verwendung einer Richtungssprache beschrieben ist, ist diese Beschreibung lediglich so zu verstehen, dass sie den Pfad und nicht die Polarität des Stromflusses anzeigt, das heißt ob der Strom von Source nach Drain oder umgekehrt fließt. Die Figuren können polaritätsempfindliche Komponenten umfassen, beispielsweise Dioden. Wie klar zu verstehen ist, ist die spezifische Anordnung dieser polaritätsempfindlichen Komponenten als ein Beispiel gegeben und kann umgekehrt werden, um die beschriebene Funktionalität zu erzielen, abhängig davon, ob der erste Leitfähigkeitstyp einen n-Typ oder einen p-Typ bedeutet.
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Im Folgenden werden Elemente einer Halbleitervorrichtung, die einen Transistor, beispielsweise einen Leistungstransistor, aufweist, in einem Halbleitersubstrat beschrieben. Die folgende Beschreibung ist insbesondere auf Elemente fokussiert, die in der Driftzone des Transistors angeordnet sind. Wie sofort einzusehen ist, umfasst der Transistor weitere Elemente, wie eine Gateelektrode, ein Sourcegebiet, ein Draingebiet und ein Bodygebiet. Wie klar zu verstehen ist, können diese Elemente auf verschiedene Weise ausgeführt sein, solange sie einen MOSFET (”Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor”), einen IGBT (”Bipolartransistor mit isoliertem Gate”) und andere Bauelemente bilden.
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1A zeigt eine horizontale Schnittdarstellung einer Halbleitervorrichtung mit einem Transistor gemäß einem Ausführungsbeispiel. Wie im Folgenden erläutert werden wird, wird die Halbleitervorrichtung, die einen Transistor aufweist, in einem Halbleitersubstrat gebildet. Die Halbleitervorrichtung umfasst eine Driftzone 259 eines ersten Leitfähigkeitstyps, die benachbart zu einem Draingebiet 205 angeordnet ist. Der Transistor umfasst weiterhin eine erste Feldplatte 250 und eine zweite Feldplatte 252 benachbart zu der Driftzone. Die zweite Feldplatte 252 ist zwischen der ersten Feldplatte 250 und dem Draingebiet 205 angeordnet. Die erste und die zweite Feldplatte sind in einer ersten Richtung, beispielsweise der x-Richtung, angeordnet. Die zweite Feldplatte ist elektrisch mit einem Kontaktbereich verbunden, der in der Driftzone 259 angeordnet ist. Die Halbleitervorrichtung umfasst weiterhin ein Zwischengebiet 261 eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einer niedrigeren Dotierungskonzentration als die Driftzone.
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Der Zwischenbereich ist zwischen dem Kontaktbereich und dem Draingebiet 205 angeordnet.
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Der in 1A gezeigte Transistor umfasst ein Sourcegebiet 201 eines ersten Leitfähigkeitstyps, beispielsweise eines n-Typs, und ein Draingebiet 205 des ersten Leitfähigkeitstyps. Das Sourcegebiet 201 und das Draingebiet 205 sind längs der ersten Richtung, beispielsweise der x-Richtung, parallel zu einer Hauptoberfläche eines Halbleitersubstrats angeordnet. Ein Bodygebiet 220 eines zweiten Leitfähigkeitstyps, beispielsweise eines p-Typs, kann benachbart zu dem Sourcegebiet 201 angeordnet sein. Eine Gateelektrode 210 ist benachbart zu dem Bodygebiet 220 angeordnet, wobei die Gateelektrode 210 von dem Bodygebiet 220 mittels einer Gatedielektrikumschicht 211 isoliert ist.
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Die Driftzone 259 ist zwischen dem Bodygebiet 220 und dem Draingebiet 205 angeordnet. Die Driftzone 259 ist mit dem ersten Leitfähigkeitstyp bei einer geringeren Dotierungskonzentration als das Draingebiet 205 dotiert. Die Halbleitervorrichtung umfasst eine erste Feldplatte 250 und eine zweite Feldplatte 252, die längs der ersten Richtung zwischen dem Bodygebiet und dem Draingebiet 205 sowie benachbart zu der Driftzone 259 angeordnet sind. Die erste und die zweite Feldplatte sind von der Driftzone 259 jeweils mittels einer Felddielektrikumschicht 249, 253 isoliert. Die zweite Feldplatte 252 ist elektrisch mit einem Kontaktbereich 263, angeordnet in der Driftzone, verbunden. Beispielsweise kann der Kontaktbereich 263 durch einen dotierten Bereich des ersten Leitfähigkeitstyps, der eine höhere Dotierungskonzentration als die Driftzone 259 hat, ausgeführt sein.
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Wenn der Transistor eingeschaltet wird, beispielsweise durch Anlegen einer entsprechenden Spannung an die Gateelektrode 210, wird eine leitende Inversionsschicht an der Grenze zwischen dem Bodygebiet 220 und der Gatedielektrikumschicht 211 gebildet. Als eine Folge ist der Transistor in einem leitenden Zustand. Wenn der Transistor ausgeschaltet wird, beispielsweise durch Anlegen einer entsprechenden Spannung an die Gateelektrode 210, wird kein leitender Kanal an der Zwischenfläche zwischen dem Bodygebiet 220 und der Gatedielektrikum 211 gebildet. Weiterhin werden Ladungsträger der Driftzone aufgrund des Vorhandenseins der Feldplatte kompensiert. Gemäß dem in 1A gezeigten Ausführungsbeispiel kann die erste Feldplatte 250 elektrisch mit dem Sourceanschluss 151 verbunden sein. Als eine Folge kann die erste Feldplatte 250 auf Sourcepotential gehalten sein. Weiterhin ist die zweite Feldplatte 252 elektrisch mit dem in der Driftzone 259 angeordneten Kontaktbereich verbunden. Als eine Folge ist die zweite Feldplatte 252 nicht auf einem konstanten Potential gehalten, sondern liegt auf einem variablen Potential, das von dem Spannungsabfall über der Driftzone 259 abhängt. Als eine Folge kann ein Spannungsabfall zwischen der zweiten Feldplatte 252 und dem Draingebiet 205 und damit die Stärke des elektrischen Feldes im Vergleich zu einem Fall reduziert werden, in welchem die zweite Feldplatte 252 auf dem Sourcepotential gehalten ist. Als ein Ergebnis kann eine Dicke der Felddielektrikumschicht 249, 253 reduziert werden, was in einer gesteigerten Breite bzw. Weite der Driftzone resultiert. Weiterhin kann eine Dotierungskonzentration in der Driftzone 259 im Vergleich mit herkömmlichen Vorrichtungen erhöht werden. Als eine Folge kann der Einschaltwiderstand Ron × A weiter reduziert werden.
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Wie gezeigt ist, ist die zweite Feldplatte 252 elektrisch über ein leitendes Element 264 mit einem Kontaktbereich 263 verbunden. Beispielsweise kann der Kontaktbereich 263 durch einen stark dotierten Teil des ersten Leitfähigkeitstyps ausgebildet sein. Das leitende Element 264 kann durch ein Metall oder ein stark dotiertes Polysiliziumelement ausgestaltet sein. Der Kontaktbereich 263 kann zwischen den ersten und zweiten Feldplatten 250, 252 angeordnet sein. Beispielsweise kann der Kontaktbereich 263 eine laterale Ausdehnung längs einer zweiten Richtung, beispielsweise der y-Richtung, haben, die kleiner ist als eine laterale Ausdehnung der ersten Feldplatte 250. Weiterhin kann der Kontaktbereich 263 so angeordnet sein, dass er sich nicht über die ersten und zweiten Feldplatten 250, 252 hinaus erstreckt. Weiterhin können die ersten und die zweiten Feldplatten längs der ersten Richtung ausgerichtet sein. Beispielsweise können die ersten und die zweiten Feldplatten 250, 252 die gleiche Breite, gemessen in einer lateralen Richtung senkrecht zu der ersten Richtung, beispielsweise in der y-Richtung, haben.
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Der Fluss der Ladungsträger über die Driftzone 259 kann durch das Vorhandensein des Kontaktbereichs 263 nicht gestört sein, wenn sich der Kontaktbereich 263 nicht über die ersten und zweiten Feldplatten 250, 252 hinaus erstreckt. Ein Zwischenbereich 261 des ersten Leitfähigkeitstyps mit einer geringeren Dotierungskonzentration als die Driftzone kann zwischen dem Kontaktbereich 263 und dem Draingebiet 205 angeordnet sein. Beispielsweise kann der Zwischenbereich in einem Gebiet zwischen der ersten und der zweiten Feldplatte 250, 252 angeordnet sein und kann mit der ersten Feldplatte 250 und/oder der zweiten Feldplatte 252 überlappen. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen überlappt der Zwischenbereich 261 nicht mit der ersten Feldplatte 250. Der Kontaktbereich 263 kann benachbart zu dem Zwischenbereich 261 angeordnet sein. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Driftzone 259 einen ersten Driftzonenbereich 260, einen zweiten Driftzonenbereich 262 und einen Zwischenbereich 261 aufweisen, der zwischen dem ersten Driftzonenbereich 260 und dem zweiten Driftzonenbereich 262 angeordnet ist. Der erste Driftzonenbereich 260 kann benachbart zu der ersten Feldplatte 251 angeordnet sein, und der zweite Driftzonenbereich 262 kann benachbart zu der zweiten Feldplatte 252 angeordnet sein.
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Aufgrund des Vorhandenseins des Zwischenbereichs kann eine Spannungsdifferenz zwischen dem Potential der zweiten Feldplatte 252 und dem Drainpotential erzeugt werden. Als eine Folge kann der zweite Driftzonenbereich 262 benachbart zu der zweiten Feldplatte 252 wirksam kompensiert werden.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1A sind die Gateelektroden 210 so angeordnet, dass sie an einer Position längs der zweiten Richtung zwischen zwei benachbarten ersten Feldplatten 250 vorgesehen sind. Das Bodygebiet 220 kann elektrisch über einen Bodykontaktbereich 225 mit der leitenden Füllung 150 eines Sourcekontaktgrabens 207 verbunden sein, der benachbart zu dem Sourcegebiet 201 angeordnet ist. Das Draingebiet 205 ist elektrisch mit einer Drainkontaktfüllung 152 verbunden, die beispielsweise einen Drainkontaktgraben 208 füllt.
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1B zeigt ein Beispiel einer vertikalen Schnittdarstellung der in 1A gezeigten Halbleitervorrichtung. Die Halbleitervorrichtung 1 ist in einem Halbleitersubstrat 100 gebildet, das eine erste Hauptoberfläche 110 hat. Beispielsweise kann das Halbleitersubstrat 100 eine Substratschicht 130 umfassen, die von dem zweiten Leitfähigkeitstyp sein kann. Eine vergrabene Schicht 131 des ersten Leitfähigkeitstyps kann über der Substratschicht 130 gebildet sein, gefolgt von einer epitaktischen Schicht 132 des ersten Leitfähigkeitstyps. Wie weiter in 13 gezeigt ist, können Wannenbereiche 133 des ersten Leitfähigkeitstyps in der epitaktischen Schicht 132 gebildet sein. Weiterhin kann ein Wannenbereich 134 des zweiten Leitfähigkeitstyps in der epitaktischen Schicht 132 gebildet sein. Die Gateelektrode 210 kann in Gatetrenches bzw. Gategräben 212 angeordnet sein, die durch Strichlinien angedeutet sind und die in einer Ebene vor und hinter der angegebenen Zeichenebene gebildet sind. Die Gateelektrode 210 erstreckt sich in der Tiefenrichtung, beispielsweise in der z-Richtung, wie dies in 1B angezeigt ist. Das Bodygebiet 220 ist in dem Wannenbereich 134 des zweiten Leitfähigkeitstyps angeordnet. Das Sourcegebiet 201 des ersten Leitfähigkeitstyps kann so gebildet sein, dass es sich in der Tiefenrichtung erstreckt. Beispielsweise kann das Sourcegebiet 201 eine dotierte Seitenwand des Sourcekontaktgrabens 207 bilden. Beispielsweise kann, wie in 1A angezeigt ist, die Seitenwand des Sourcekontaktgrabens 207 alternierend mit verschiedenen Leitfähigkeitstypen dotiert sein, um abwechselnd das Sourcegebiet 201 des ersten Leitfähigkeitstyps und den Bodykontaktbereich 225 des zweiten Leitfähigkeitstyps zu bilden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Bodykontaktbereich 225 an einer Bodenseite des Sourcekontaktgrabens 207 gebildet sein. Eine Sourcekontaktfüllung, beispielsweise ein leitendes Material, wie ein Metall oder stark dotiertes Polysilizium, kann in den Sourcekontaktgraben 207 gefüllt sein. Die Sourcekontaktfüllung 150 ist elektrisch mit einem Sourceanschluss 151 verbunden. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann sich der Sourcekontaktgraben weiter in der Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats erstrecken. Beispielsweise kann ein Sourcekontakt benachbart zu der zweiten Hauptoberfläche 120 angeordnet sein, und kein elektrischer Kontakt braucht benachbart zu der ersten Hauptoberfläche 110 angeordnet zu sein. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann der Kontakt des Sourcegebiets 201 zu dem Sourceanschluss 151 als ein Rückseitenkontakt ausgestaltet sein.
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Wie weiter in 1B veranschaulicht ist, kann die Driftzone 259 in der epitaktischen Schicht 132 des ersten Leitfähigkeitstyps angeordnet sein. Die Driftzone 259 kann einen ersten Driftzonenbereich 260 und einen zweiten Driftzonenbereich 262 umfassen, die voneinander durch den Zwischenbereich 261 getrennt sind, der einen Teil der epitaktischen Schicht 132 des ersten Leitfähigkeitstyps bildet.
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Wie weiter in 1B veranschaulicht ist, kann die erste Feldplatte 250 in einem ersten Feldplattentrench 251 angeordnet sein, und die zweite Feldplatte 252 kann in einem zweiten Feldplattentrench 254 angeordnet sein. Die ersten und zweiten Feldplattentrenches 251, 254 sind in der ersten Hauptoberfläche 110 gebildet und durch Strichlinien in 1B angezeigt. Die erste Feldplatte 250 und die zweite Feldplatte 252 können die gleiche Länge, gemessen in der ersten Richtung, haben. Dennoch kann gemäß weiteren Ausführungsbeispielen die Länge der ersten Feldplatte verschieden von der Länge der zweiten Feldplatte sein. Durch Einstellen der Länge der ersten Feldplatte kann eine Potentialdifferenz zwischen der zweiten Feldplatte 252 und dem Draingebiet 205 in einer selbstgesteuerten Weise bestimmt werden. Wie in 1B angezeigt ist, können sich der erste Feldplattentrench 251 und der zweite Feldplattentrench 254 bis zu einer Tiefe innerhalb des Wannenbereichs 133 des ersten Leitfähigkeitstyps erstrecken. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen können sich der erste Feldplattentrench 251 und der zweite Feldplattentrench 254 tiefer erstrecken, beispielsweise zu der epitaktischen Schicht 132.
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Das Draingebiet 205 kann durch einen dotierten Seitenwandbereich des Drainkontaktgrabens 208 ausgestaltet sein. Der Drainkontaktgraben 208 kann mit einem Drainkontaktmaterial 152 gefüllt sein, das beispielsweise ein Metall oder ein stark dotiertes Polysiliziummaterial sein kann. Das Drainkontaktmaterial 152 ist elektrisch mit einem Drainanschluss 153 verbunden. Gemäß Ausführungsbeispielen kann der Drainanschluss 153 elektrisch mit dem Drainkontaktmaterial 152 an der ersten Hauptoberfläche 110 des Halbleitersubstrats verbunden sein. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann sich der Drainkontaktgraben 208 tief in das Halbleitersubstrat erstrecken, und der Drainanschluss 153 kann elektrisch mit einer Rückseite oder zweiten Hauptoberfläche 120 des Halbleitersubstrats verbunden sein. Beispielsweise kann der Kontakt des Draingebiets 205 zu einem Drainanschluss 153 als ein Rückseitenkontakt ausgestaltet sein.
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1C zeigt ein Beispiel einer Ausgestaltung der in Gatetrenches 212 angeordneten Gateelektroden 210. Die Schnittdarstellung von 1C ist zwischen III und III' geführt, um so eine Vielzahl von Gatetrenches 212 zu schneiden. Wie in 1C gezeigt ist, kann die Gateelektrode 210 benachbart zu Seitenwänden des Bodygebiets 220 vorgesehen sein. Als eine Folge kann ein leitender Kanal 215 benachbart zu einer Seitenwand 220b des Bodygebiets und benachbart zu einer Oberseite 220a des Bodygebiets 220 angeordnet sein.
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1D zeigt eine Schnittdarstellung der Halbleitervorrichtung zwischen II und II', um den ersten Feldplattentrench 251 und den zweiten Feldplattentrench 254 zu schneiden. Verschieden von der in 1B gezeigten Schnittdarstellung ist der Bodykontaktbereich 225 des zweiten Leitfähigkeitstyps benachbart zu der Seitenwand des Sourcekontaktgrabens 207 angeordnet. Weiterhin sind der erste Feldplattentrench 251 und der zweite Feldplattentrench 254 in der ersten Hauptoberfläche 110 des Halbleitersubstrates angeordnet und sind mit einem leitenden Material gefüllt. Der Kontaktbereich 263 ist zwischen dem ersten Feldplattentrench 251 und dem zweiten Feldplattentrench 254 angeordnet.
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1E zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Halbleitervorrichtung. Abweichend von dem in 1A dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Gateelektrode 210 als eine planare Gateelektrode ausgestaltet. Insbesondere ist die Gateelektrode 210 ganz über der ersten Hauptoberfläche 110 des Halbleitersubstrates vorgesehen. Weiterhin ist die Sourcekontaktfüllung 150 nicht in einem in dem Halbleitersubstrat 100 gebildeten Sourcekontakttrench vorgesehen, sondern über der ersten Hauptoberfläche 110 des Halbleitersubstrates 100 angeordnet. In entsprechender Weise ist die Drainkontaktfüllung über dem Halbleitersubstrat 100 vorgesehen und erstreckt sich nicht in das Halbleitersubstrat 100.
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Die 2A und 2B veranschaulichen Darstellungen einer Halbleitervorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Wie im Folgenden erläutert werden wird, umfasst die in 2A und 2B gezeigte Halbleitervorrichtung einen Transistor, der eine Driftzone 270 aufweist, die aus einem Material eines ersten Leitfähigkeitstyps besteht. Die Halbleitervorrichtung umfasst weiterhin eine erste Feldplatte 280, eine zweite Feldplatte 283 und eine dritte Feldplatte 286. Der Transistor umfasst weiterhin einen ersten Kontaktbereich 273 in der Driftzone 270. Die erste, die zweite und die dritte Feldplatte sind in einer ersten Richtung in der ersten Driftzone 270 unter verschiedenen Abständen zu einem Sourcegebiet 201 angeordnet. Der Abstand der dritten Feldplatte 286 zu dem Sourcegebiet 201 ist größer als der Abstand der ersten Feldplatte 280 oder der zweiten Feldplatte 283 zu dem Sourcegebiet 201. Weiterhin ist die dritte Feldplatte 286 elektrisch mit dem ersten Kontaktbereich 273 verbunden.
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Der in 2A dargestellte Transistor umfasst ähnliche Elemente wie der in 1A gezeigte Transistor, beispielsweise das Sourcegebiet 201, den Bodykontaktbereich 225, die Sourcekontaktfüllung 150, das Bodygebiet 220, die Gateelektrode 210 und das Draingebiet 205, 50 dass eine genaue Beschreibung hiervon weggelassen wird. Abweichend von dem in 1A und 1B dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst der Transistor eine erste Feldplatte 280 und eine zweite Feldplatte 283, die beispielsweise mit einem Sourceanschluss 151 elektrisch verbunden sein kann. Weiterhin ist die dritte Feldplatte 287, die beispielsweise zwischen der zweiten Feldplatte 286 und dem Draingebiet 205 vorgesehen sein kann, elektrisch mit dem ersten Kontaktbereich 273 verbunden, der in der Driftzone angeordnet ist. Beispielsweise kann der erste Kontaktbereich 273 zwischen der ersten Feldplatte 280 und der zweiten Feldplatte 283 angeordnet sein. In einer ähnlichen Weise, wie dies oben anhand von 1A erläutert wurde, kann der erste Kontaktbereich 263 so angeordnet sein, dass er sich nicht längs der zweiten Richtung, beispielsweise der y-Richtung, über die erste Feldplatte 280 und die zweite Feldplatte 283 hinaus erstreckt. Als eine Folge beeinträchtigt der erste Kontaktbereich 273 nicht die Betreibbarkeit bzw. den Betrieb der Driftzone 270. Der erste Kontaktbereich kann durch einen stark dotierten Teil des ersten Leitfähigkeitstyps in ähnlicher Weise ausgestaltet sein, wie dies oben anhand von 1A bis 1E erläutert wurde. Der erste Kontaktbereich kann auf einer Seite der ersten Feldplatte 280 benachbart zu dem Bodygebiet 220 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel angeordnet sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die erste, zweite und dritte Feldplatte 280, 283 und 286 die gleiche Breite bzw. Weite, gemessen in einer zweiten lateralen Richtung, beispielsweise in der y-Richtung, haben.
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2B zeigt eine vertikale Schnittdarstellung der in 2A dargestellten Halbleitervorrichtung. In 2B sind die gleichen Elemente, wie in 1B gezeigt, mit dem gleichen Bezugszeichen versehen, und eine genaue Beschreibung hiervon wird aus Gründen der Einfachheit weggelassen. Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 2B kann ein Zwischenbereich 261 einer geringeren Dotierungskonzentration von der Driftzone 270 abwesend sein bzw. fehlen. Weiterhin besteht die Driftzone 270 aus einem Material des ersten Leitfähigkeitstyps. Im Zusammenhang der vorliegenden Offenbarung soll der Begriff ”eine Driftzone, bestehend aus einem Material des ersten Leitfähigkeitstyps” bedeuten, dass die Driftzone nicht Teile des zweiten Leitfähigkeitstyps umfasst. Wie in 2A und 2B gezeigt ist, können der ersten Kontaktbereich des ersten Leitfähigkeitstyps sowie Feldplatten in der Driftzone 270 angeordnet sein. Die Feldplatten können in entsprechenden Feldplattentrenches bzw. -gräben 282, 285, 288 angeordnet sein, die in der ersten Hauptoberfläche 110 des Halbleitersubstrates 100 gebildet sind. Die Feldplattentrenches 282, 285, 288 sind durch Strichlinien angezeigt und sind vor und hinter der gezeigten Zeichenebene angeordnet. Beispielsweise können die erste Feldplatte 280 und die zweite Feldplatte 283 die gleiche Länge, gemessen in der ersten Richtung, haben. Weiterhin kann die Länge der ersten und zweiten Feldplatten kleiner sein als die Länge der dritten Feldplatte 286. In einer entsprechenden Weise, wie dies anhand von 1B erläutert wurde, kann durch Einstellen der Längen der Feldplattentrenches eine Potentialdifferenz zwischen der dritten Feldplatte 286 und dem Draingebiet 205 in einer selbstgesteuerten Weise eingestellt werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Driftzone 270 nicht einen Zwischenbereich 261 einer geringeren Dotierungskonzentration. Als eine Folge kann der Einschaltwiderstand des Transistors weiter reduziert werden. Wenn beispielsweise der erste Kontaktbereich 273 zwischen der ersten Feldplatte 280 und der zweiten Feldplatte 283 vorgesehen ist, kann eine gewünschte Differenz zwischen dem Potential der dritten Feldplatte und dem Drainpotential erzielt werden, so dass die Driftzone benachbart zu der dritten Feldplatte 286 wirksam kompensiert sein kann. Die dritte Feldplatte 386 kann elektrisch mit dem ersten Kontaktbereich 273 mittels eines ersten leitenden Elements 275 verbunden sein, das durch ein metallisches Element bzw. Metallelement oder ein Element aus hochdotiertem Polysilizium ausgestaltet sein kann.
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Das anhand von 2A und 2B beschriebene Konzept kann auf eine Halbleitervorrichtung ausgedehnt werden, die weitere Feldplatten aufweist. Beispielsweise kann, wie in 3A und 3B veranschaulicht ist, die Halbleitervorrichtung außerdem eine vierte Feldplatte 289 umfassen, die elektrisch mit einem zweiten Kontaktbereich 274 beispielsweise mittels eines zweiten leitenden Elements 276 verbunden sein kann. Die weite Feldplatte 289 kann von der Driftzone 270 mittels einer zweiten Felddielektrikumschicht 290 isoliert sein. Wie in 2B veranschaulicht ist, kann die vierte Feldplatte 289 in einem vierten Feldplattentrench 291 angeordnet sein. Der zweite Kontaktbereich 274 kann zwischen der zweiten Feldplatte 283 und der dritten Feldplatte 286 angeordnet sein.
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Gemäß dem in 4A und 4B veranschaulichten Ausführungsbeispiel umfasst die Halbleitervorrichtung weiterhin eine fünfte Feldplatte 292. Gemäß einer weiteren Abwandlung kann abweichend von den zuvor veranschaulichten Ausführungsbeispielen der erste Kontaktbereich 273 zwischen der ersten Feldplatte 280 und dem Bodygebiet 220 angeordnet sein. In einer entsprechenden Weise ist der zweite Kontaktbereich zwischen der ersten Feldplatte 280 und der zweiten Feldplatte 283 angeordnet. Der dritte Kontaktbereich 278 ist zwischen der zweiten Feldplatte 283 und der dritten Feldplatte 286 angeordnet. Als eine Folge kann die Potentialdifferenz zwischen den jeweiligen Feldplatten und dem Draingebiet 205 weiter erhöht werden, was in einer wirksameren Kompensation des Driftzonenbereichs benachbart zu den jeweiligen Feldplatten resultiert. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die Halbleitervorrichtung eine fünfte Feldplatte 292, und der erste Kontaktbereich ist zwischen der ersten Feldplatte 280 und der zweiten Feldplatte 283 in einer ähnlichen Weise angeordnet, wie dies anhand von 3A und 3B beschrieben wurde.
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5A zeigt eine schematische horizontale Schnittdarstellung einer integrierten Schaltung 20 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die integrierte Schaltung 20 umfasst einen ersten Leistungstransistor 10 und einen zweiten Leistungstransistor 15, die in einem einzigen Halbleitersubstrat 100 gebildet sein können. Beispielsweise kann der erste Transistor 10 in einer Weise ausgestaltet sein, wie dies anhand von 1A bis 1E beschrieben wurde. Die Komponenten des ersten Transistors 10, der eine Komponente der integrierten Schaltung 20 von 5A ist, kann entsprechende Elemente haben, die anhand von 1A bis 1E beschrieben wurden, so dass eine Beschreibung in Einzelheiten hiervon weggelassen wird. Beispielsweise kann die Länge der Driftzone 259 so gewählt sein, um Durchbruchkennlinien einer entsprechenden ersten Spannungsklasse zu erzielen. Der zweite Transistor 15 kann von dem ersten Transistor 10 verschieden sein. Beispielsweise kann der zweite Transistor 15 eine einzige Feldplatte 550 umfassen, die sich längs der Driftzone 559 erstreckt. Die Länge der Driftzone 559 des zweiten Transistors 15 kann gewählt sein, um Durchbruchkennlinien einer entsprechenden zweiten Spannungsklasse zu erzielen. Beispielsweise kann die Länge der Driftzone 559 des zweiten Transistors kürzer sein als die Länge der Driftzone 259 des ersten Transistors 10. Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die ersten und die zweiten Transistoren gebildet werden, indem gemeinsame oder verbundene Prozessierungsverfahren verwendet werden. Beispielsweise können die Driftzone 259 des ersten Transistors 10 und die Driftzone 559 des zweiten Transistors 15 den gleichen Dotierungspegel haben. Weiterhin können eine Dicke der ersten Felddielektrikumschicht 249 und der zweiten Felddielektrikumschicht 253 des ersten Transistors 10 gleich zu einer Dicke der Felddielektrikumschicht 551 des zweiten Transistors 15 sein. Als eine Folge kann eine integrierte Schaltung 20 mit einem ersten Transistor 10 und einem zweiten Transistor 15, deren jeder verschiedene Durchbruchkennlinien hat, mittels eines vereinfachten Prozesses hergestellt werden.
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5B zeigt eine schematische horizontale Schnittdarstellung einer integrierten Schaltung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die integrierte Schaltung 20 umfasst einen ersten Leistungstransistor 25 und einen zweiten Leistungstransistor 30, die in einem einzelnen Halbleitersubstrat 100 gebildet sein können. Beispielsweise kann der erste Transistor 25 in der Weise ausgestaltet sein, wie dies anhand von 2A bis 4B beschrieben wurde. Die Komponenten des ersten Transistors 25, der eine Komponente der integrierten Schaltung 20 von 5B ist, kann entsprechende Elemente haben, wie diese anhand von 2A bis 4B beschrieben wurden, so dass eine Beschreibung in Einzelheiten hiervon weggelassen wird. Beispielsweise kann die Länge der Driftzone 259 so gewählt werden, um Durchbruchkennlinien einer entsprechenden ersten Spannungsklasse zu erzielen. Der zweite Transistor 30 kann von dem ersten Transistor 25 verschieden sein. Beispielsweise kann der zweite Transistor 30 eine einzelne Feldplatte 650 umfassen, die sich längs der Driftzone 659 erstreckt. Die Länge der Driftzone 659 des zweiten Transistors 30 kann gewählt sein, um Durchbruchkennlinien einer entsprechenden zweiten Spannungsklasse zu erzielen. Beispielsweise kann die Länge der Driftzone 659 des zweiten Transistors 30 kürzer sein als die Länge der Driftzone 259 des ersten Transistors 10. Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die ersten und die zweiten Transistoren gebildet sein, indem gemeinsame oder verbundene Prozessierungsverfahren verwendet werden. Beispielsweise können die Driftzone 259 des ersten Transistors 25 und die Driftzone 659 des zweiten Transistors 30 den gleichen Dotierungspegel haben. Weiterhin können eine Dicke der ersten Felddielektrikumschicht 281, der zweiten Felddielektrikumschicht 284 und der dritten Felddielektrikumschicht 287 des ersten Transistors 25 gleich zu einer Dicke der Felddielektrikumschicht 651 des zweiten Transistors 30 sein. Als eine Folge kann eine integrierte Schaltung 20 mit einem ersten Transistor 25 und einem zweiten Transistor 30, deren jeder verschiedene Durchbruchkennlinien hat, hergestellt werden, indem ein vereinfachter Prozess verwendet wird.
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Beispielsweise können die in 5A und 5B gezeigten integrierten Schaltungen 20 eine smarte bzw. intelligente Leistungsanwendung ausgestalten. Die integrierten Schaltungen 20 können als Konverter bzw. Umsetzer oder als Antriebe, beispielsweise Festplattenantriebe, verwendet werden.
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Wie oben beschrieben wurde, umfasst die Halbleitervorrichtung eine erste Feldplatte, die elektrisch mit einem Sourceanschluss verbunden sein kann, und weitere Feldplatten, die elektrisch mit einem variablen Potential mittels eines in der Driftzone angeordneten Kontaktelements verbunden sein können. Als ein Ergebnis kann eine Dotierungskonzentration in der Driftzone erhöht werden, und damit kann der Einschaltwiderstand des Transistors merklich reduziert werden. Weiterhin kann eine Dicke der Felddielektrikumschicht reduziert werden, was in einer gesteigerten effektiven Breite bzw. Weite der Driftzone resultiert. Damit kann der Einschaltwiderstand des Transistors weiter erhöht werden. Als ein allgemeines Konzept ist die Feldplatte in einige Unterfeldplatten unterteilt, die eine erste Feldplatte umfassen, die elektrisch mit einem Sourceanschluss verbunden ist. Die weiteren Feldplatten können auf einem variablen Potential gehalten sein. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die erste Feldplatte elektrisch mit einem von dem Sourceanschluss verschiedenen Anschluss verbunden sein. Darüber hinaus können mehrere Transistoren, die verschiedene Spannungsklassen haben, in einer einzigen integrierten Schaltung kombiniert werden, ohne zusätzliche Prozessschritte für jeden einzelnen Transistor durchführen zu müssen.
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Während oben Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben sind, ist es offensichtlich, dass weitere Ausführungsbeispiele ausgestaltet werden können. Beispielsweise können weitere Ausführungsbeispiele irgendeine Unterkombination von in den Patentansprüchen angegebenen Merkmalen oder irgendeine Unterkombination von in den oben gegebenen Beispielen beschriebenen Elementen umfassen. Demgemäß soll der Bereich der beigefügten Patentansprüche nicht auf die Beschreibung der hier enthaltenen Ausführungsbeispiele begrenzt sein.