DE19908477A1 - Halbleitervorrichtung - Google Patents
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Abstract
Eine Anodenelektrodenmetallschicht (8) aus Aluminium ist in einem Bereich auf der Innenseite einer Anodenschicht (3), welche auf einer Hauptoberfläche eines Halbleitersubstrats (1) gebildet ist, gebildet. Auf diese Weise kann ein Dotierstoffdiffusionsbereich (3) von der innersten Umfangsgrenzfläche der Oberfläche der innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht (4) bis zu der äußersten Umfangsgrenzfläche der Anodenelektrodenmetallschicht (8) als ein elektrischer Widerstand benutzt werden. Als eine Folge kann die Lochdichte, welche von der unteren Seite der innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht (4) bis zu einer Kathodenschicht (2) verteilt ist, wenn eine Vorwärtsvorspannung angelegt wird, verringert werden. Als eine Folge kann, wenn eine Rückwärtsvorspannung angelegt wird, ein örtlich großer Regenerationsstrom, welcher von einer Kathodenschicht (2) zu der Unterseite der innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht (4) fließt, eingeschränkt werden. Deshalb kann eine Diode vorgesehen werden, welche fähig ist, die Zerstörung einer innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht (4), wenn eine Rückwärtsvorspannung angelegt wird, zu verhindern.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervor
richtung und insbesondere auf eine Freilaufdiode mit einer
Feldbegrenzungsschicht, welche als ein intelligentes Leistungs
modul bzw. als intelligente Leistungsbaueinheit benutzt wird.
Freilaufdioden (im folgenden als "FWD" bezeichnet) wurden als
intelligente Leistungsmodule benutzt. Der Betrieb eines derar
tigen FWD 200 in einer Halbbrückenschaltung 400, wie sie in
Fig. 27 für eine Simulationsbewertung des FWDs gezeigt ist,
wird als ein Beispiel beschrieben. Das An/Aus der Halbbrücken
schaltung wird durch einen Bipolartransistor mit isoliertem
Gate (Insulated Gate Bipolar Transistor, im folgenden als
"IGBT" bezeichnet) 210 gesteuert. Wenn eine Signalform (bzw.
Wellenform), wie sie in Fig. 28 zum Beispiel gezeigt ist, von
einer Stromversorgung zum IGBT 210 übertragen wird, schaltet
sich der IGBT 210 von einem Aus-Zustand ein. Zu diesem Zeit
punkt sind die Signalformen des Stroms und der Spannung zwi
schen den Knoten 0 und 1 und die Signalformen des Stroms und
der Spannung zwischen den Knoten 1 und 2, wie sie in Fig. 29
bzw. 30 gezeigt sind. Wenn der IGBT 210 ausgeschaltet ist, wird
eine Vorwärtsvorspannung an den FWD 200 angelegt, während, wenn
der IGBT 210 eingeschaltet ist, eine Rückwärtsvorspannung an
den FWD 200 angelegt wird. Wenn das Einschalten vervollständigt
ist, wird der FWD 200 weiterhin mit einer hohen Rückwärtsvor
spannung versorgt.
Der innere Zustand des FWD 200, wenn die hohe Rückwärtsvorspan
nung angelegt ist, wird unter Bezugnahme auf Fig. 16 bis 26 be
schrieben. Fig. 16 ist eine Draufsicht einer der Anmelderin be
kannten FWD, und ein zugehöriger Querschnitt entlang der Linie
x-x ist in Fig. 17 gegeben. Die Struktur der der Anmelderin be
kannten FWD wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 16 und 17
beschrieben.
Die der Anmelderin bekannte FWD hat eine Anodenschicht 103,
welche in dem Zentrum einer Hauptoberfläche eines Halbleiter
substrats 101 in der Oberfläche des Halbleitersubstrats von der
Seite einer Anodenelektrode gesehen vorsehen ist. Eine innerste
Feldbegrenzungsumfangsschicht 104 ist um die Anodenschicht 103
vorgesehen. Eine Mehrzahl von ringförmigen Feldbegrenzungs
schichten 105, welche in vorgeschriebenen Abständen außerhalb
von und um die innerste Feldbegrenzungsumfangsschicht 104 herum
gebildet ist, ist derart gebildet, daß die Größe der ringförmi
gen Feldbegrenzungsschichten 105 nach außen allmählich an
steigt. Ein Stopperkanal 106 ist an dem äußersten Umfang des
Halbleitersubstrats 101 vorgesehen.
Wie in Fig. 17, in dem Querschnitt entlang der Linie x-x in
Fig. 16, gezeigt ist, weist ein n-Halbleitersubstrat 101 mit
eine Breite w2 von 5600 µm und einer Dicke t von 500 µm eine
Kathodenschicht 102, d. h. einen n-Dotierstoffdiffusionsbereich,
der auf der unteren Seite des Halbleitersubstrats 101 in einer
vorgeschriebenen Dicke und mit einer Konzentration höher als
diejenige des Halbleitersubstrats 101, und eine Anodenschicht
103, d. h. einen p-Dotierstoffdiffusionsbereich mit einer Ober
flächenkonzentration von 5 × 1016/cm3 und einer Breite w3 von
3450 µm, welcher von ungefähr dem Zentrum der Hauptoberfläche
auf der Oberseite des Halbleitersubstrats 101 zu einer Position
in einem vorgeschriebenen Abstand und in der Diffusionstiefe
von 6 µm von der Hauptoberfläche auf der Oberseite gebildet
ist, auf.
Es ist auf der Hauptoberfläche auf der Oberseite des Halblei
tersubstrats 101 eine innerste Feldbegrenzungsumfangsschicht
104, d. h. ein ringförmiger p-Dotierstoffdiffusionsbereich, wel
cher die Anodenschicht 103 zweidimensional umgibt, wobei der
erstere tiefer ist als die Anodenschicht 103, und welcher eine
Diffusionstiefe von 10 µm von der Hauptoberfläche auf der Ober
seite, eine Diffusionskonzentration von 1 × 1019/cm3, größer als
die Anodenschicht 103 und eine Breite w4 von 50 µm aufweist,
gebildet. Eine Mehrzahl von Feldbegrenzungsschichten 105, d. h.
eine Gruppe von ringförmigen p-Dotierstoffdiffusionsbereichen,
wenn sie zweidimensional betrachtet werden, sind in vorge
schriebenen Abständen außerhalb der innersten Feldbegrenzungs
umfangsschicht 104 gebildet und besitzen dieselbe Konzentration
wie die innerste Feldbegrenzungsumfangsschicht 104. Eine Stop
perkanalschicht 106, d. h. ein n-Dotierstoffdiffusionsbereich
mit einer Konzentration höher als das Halbleitersubstrat 101
ist in dem äußersten Umfang des Halbleitersubstrats 101 vorge
sehen.
Es ist eine Metallschicht 107 für eine Kathodenelektrode (im
folgenden als Kathodenelektrodenmetallschicht 107 bezeichnet),
welche aus Gold (Au) oder dergleichen gebildet ist, angrenzend
an die Kathodenschicht 102 vorgesehen, und eine Metallschicht
108 für eine Anodenelektrode (im folgenden als Anodenelektro
denmetallschicht 108 bezeichnet), welche aus Aluminium besteht,
ist angrenzend an die Anodenschicht 103 vorgesehen und besitzt
eine Breite w1 von 3450 µm.
Eine Vorwärtsvorspannung ist an dieser FWD angelegt, falls der
IGBT 210, welcher als ein Schalter in der Halbbrückenschaltung
400 dient, ausgeschaltet ist, und deshalb wird ein positives
Potential an die Anodenelektrodenmetallschicht 108 angelegt,
und ein negatives Potential wird an die Kathodenelektrodenme
tallschicht 107 angelegt. Daher werden in dem Querschnitt ent
lang D-D in Fig. 17 ein Strom, welcher von der Anodenschicht
103 zu der Kathodenschicht 102 verläuft, und ein Strom, welcher
von der p-Anodenschicht 103 zu der Kathodenschicht 102 über die
innerste Feldbegrenzungsumfangsschicht 104 verläuft, erzeugt.
Die Stromdichtenverteilung und die Dichteverteilung der positi
ven Löcher innerhalb der Vorrichtung zu diesem Zeitpunkt sind
in Fig. 19 bzw. 20 angegeben. Wenn eine Rückwärtsvorspannung
angelegt wird, in anderen Worten, wenn ein positives Potential
im Hinblick auf das Potential der Anodenelektrodenmetallschicht
108 als ein Referenzpotential an die Kathodenmetallschicht 107
angelegt wird, erstreckt sich die Äquipotentialfläche allmäh
lich, von einer Feldbegrenzungsschicht 105 zu einer anderen,
allmählich nach außen von der innersten Feldbegrenzungsumfangs
schicht 104, wenn das Potential ansteigt, und die Konzentration
des elektrischen Feldes in der Nachbarschaft der Oberfläche des
Halbleitersubstrats 101 kann entspannt werden bzw. nachlassen.
Zu diesem Zeitpunkt erscheint, wie von der Stromdichtenvertei
lung in Fig. 19 ersichtlich ist, ein Bereich mit einer höheren
Stromdichte als seine Peripherie von 3 × 103 µm bis 4 × 103 µm in der
Abszisse, welche den Abstand x von der Linie B-B in der Drauf
sicht des FWD in Fig. 17 darstellt, in anderen Worten an dem
unteren Seitenabschnitt der innersten Feldbegrenzungsumfangs
schicht 104. Dies beruht darauf, daß die innerste p-Feldbegren
zungsumfangsschicht 104 mit einer hohen Dichte an der Position
in einem Abstand in dem Bereich von 3 × 103 µm bis 4 × 103 µm von der
Linie B-B in Fig. 17 wie in Fig. 20 gezeigt vorgesehen ist, und
als eine Folge ist die Lochdichte groß. Der Widerstandswert des
n-Halbleitersubstrats 101 an dem unteren Seitenteil der inner
sten Feldbegrenzungsumfangsschicht 104 ist daher verringert,
was einen dadurch laufenden Strom auf einfachere Weise ermög
licht.
Die innerste Feldbegrenzungsumfangsschicht 104 ist zum Verhin
dern der Konzentration, d. h. Konzentrierung bzw. Verstärkung
des elektrischen Feldes an dem äußersten Umfangsteil der An
odenschicht 103 vorgesehen, wenn eine Rückwärtsvorspannung an
gelegt ist, und, wie in Fig. 21 und 22 gezeigt ist, je größer
der Radius der Krümmung eines Endes der innersten Feldbegren
zungsumfangsschicht 104 ist, desto größer wird die Verteilung
von Ladungen entlang des Umfangs sein, so daß die Konzentration
des elektrischen Feldes weniger wahrscheinlich ist. Um den Ra
dius der Krümmung der innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht
104 zu erhöhen, muß ein Dotierstoff von der Hauptoberfläche des
Halbleitersubstrats 101 zu einer Position tiefer als die An
odenschicht 103, wie in Fig. 23 gezeigt ist, implantiert wer
den. Ferner wird, um die für den Schritt des Diffundierens des
Dotierstoffes erforderliche Zeit zu verkürzen, die Konzentrati
on des zu implantierenden Dotierstoffes manchmal erhöht, oder
der Dotierstoff wird manchmal derart implantiert, daß die Brei
te w5 eines Bereiches, welcher die Anodenschicht 103 überlappt,
eher groß ist, wie in Fig. 24 gezeigt ist, als klein, wie es in
Fig. 23 gezeigt ist. Falls der Radius der Krümmung des pn-
Übergangs zwischen der innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht
104 und dem Halbleitersubstrat 101 klein ist, sind die Zwi
schenräume 111 zwischen den Äquipotentialflächen eng, und die
elektrischen Felder konzentrieren sich darum. Als eine Folge
muß, wie in Fig. 26 gezeigt ist, ein Dotierstoff senkrecht zu
der Oberfläche des Halbleitersubstrats 101 über einen weiten
Bereich implantiert werden, um den Radius der Krümmung der pn-
Übergangsebene zwischen der innersten Feldbegrenzungsumfangs
schicht 104 und dem Halbleitersubstrat 101 zu erhöhen, und Zwi
schenräume 112 zwischen den Äquipotentialflächen müssen vergrö
ßert werden. Daher ist die Konzentration des Dotierstoffes in
der innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht 104 beträchtlich
größer als diejenige der Anodenschicht 103.
Die FWD 200 wird jedoch von dem Zustand mit einer Vorwärtsvor
spannung zu dem Zustand mit einer Rückwärtsvorspannung geschal
tet, wenn der IGBT 210, welcher als eine Schaltung für die
Halbbrückenschaltung dient, von einem Aus-Zustand zu einem An-
Zustand geschaltet wird. Zu diesem Zeitpunkt wird ein negatives
Potential an die Anodenschicht 103 im Hinblick auf das Poten
tial der Kathodenschicht 102 als ein Referenzpotential ange
legt, und die Löcher mit positiven Ladungen, welche von der
Seite der Anodenschicht 103 zu der Seite der Kathodenschicht
102 in dem Halbleitersubstrat 101 laufen, fließen zurück zur
Anodenschicht 103. Zu diesem Zeitpunkt fließt der Strom von der
unteren Seite der innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht 104
zur Kathodenschicht 102 zurück zur Anodenschicht 103 und zur
innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht 104. Zu diesem Zeit
punkts fließt ein Regenerierungsstrom bzw. Wiedergewinnungs-
oder Rekombinationsstrom, der aus dem Inneren des Halbleiter
substrats 101 zu der innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht
104 fließt, lokal, d. h. örtlich begrenzt in einer großen Dich
te. Als eine Folge steigt die Temperatur in der Nachbarschaft
der innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht 104 an, und die in
nerste Feldbegrenzungsumfangsschicht 104 kann zerstört werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine FWD anzu
geben, welche die Zerstörung durch Hitze in einer innersten
Feldbegrenzungsumfangsschicht, welche durch einen Temperaturan
stieg in der Nachbarschaft der innersten Feldbegrenzungsum
fangsschicht durch einen örtlich begrenzten, stark fließenden
Regenerierungsstrom verursacht wird, verhindert, wenn eine
Rückwärtsvorspannung in einem Schaltbetrieb angelegt wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Halbleitersubstrat nach ei
nem der Ansprüche 1, 5 oder 10.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange
geben.
Eine Halbleitervorrichtung gemäß eines Aspektes der Erfindung
weist ein Halbleitersubstrat eines ersten Leitungstyps, einen
ersten Dotierstoffdiffusionsbereich eines zweiten Leitungstyps,
welcher auf der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats
bis zu einer vorgeschriebenen Tiefe gebildet ist, ringförmige
zweite Dotierstoffdiffusionsbereiche des zweiten Leitungstyps,
welche in vorgeschriebenen Intervallen an der ersten Hauptober
fläche in einem Bereich außerhalb des ersten Dotierstoffdiffu
sionsbereiches zum Umgeben des ersten Dotierstoffdiffusionsbe
reiches gebildet sind und eine größere Tiefe von der ersten
Hauptoberfläche als der erste Dotierstoffdiffusionsbereich und
eine höhere Konzentration als der erste Dotierstoffdiffusions
bereich besitzen, eine erste Metallschicht, welche auf der er
sten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats in Kontakt mit dem
ersten Dotierstoffdiffusionsbereich in dem Bereich innerhalb
des vorgeschriebenen Abstandes von dem innersten Umfang des
zweiten Dotierstoffdiffusionsbereiches vorgesehen ist, und eine
zweite Metallschicht, welche in Kontakt mit einer zweiten
Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats vorgesehen ist, auf.
Auf diese Weise ist ein vorgeschriebener Abstand zwischen der
äußersten Umfangsgrenzfläche der ersten Metallschicht und der
innersten Umfangsgrenzfläche des zweiten Dotierstoffdiffusions
bereiches auf der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersub
strats vorgesehen. Auf diese Weise dient, wenn eine Vorwärts
vorspannung angelegt ist, in anderen Worten, wenn ein positives
Potential an der ersten Metallschicht im Hinblick auf das Po
tential der zweiten Metallschicht als ein Referenzpotential an
gelegt ist und ein negatives Potential an der zweiten Metall
schicht im Hinblick auf das Potential der ersten Metallschicht
als ein Referenzpotential angelegt ist, der Teil in der Nach
barschaft der äußeren Peripherie des Dotierstoffdiffusionsbe
reiches, welcher an der ersten Hauptoberfläche des Halbleiter
substrats von der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersub
strats zwischen der äußersten Umfangsgrenzfläche der ersten Me
tallschicht und der innersten Umfangsgrenzfläche des zweiten
Dotierstoffbereiches bis zu einer vorgeschriebenen Tiefe vorge
sehen ist, als ein Widerstand zum Verhindern, daß ein unterhalb
der ersten Metallschicht erzeugter Strom zu dem zweiten Dotier
stoffdiffusionsbereich fließt. Als eine Folge kann im Vergleich
zu dem Fall, in dem die erste Metallschicht groß genug gebildet
ist, um in direktem Kontakt mit dem zweiten Dotierstoffdiffu
sionsbereich zu stehen, die Dichte des Stromes, welcher von der
unteren Seite des zweiten Dotierstoffdiffusionsbereiches zu der
zweiten Metallschicht läuft bzw. fließt, verringert werden,
wenn eine Rückwärtsvorspannung in einem Schaltbetrieb angelegt
wird, in anderen Worten, wenn ein negatives Potential an der
ersten Metallschicht im Hinblick auf das Potential der zweiten
Metallschicht als ein Referenzpotential angelegt ist und ein
positives Potential an der zweiten Metallschicht im Hinblick
auf das Potential der ersten Metallschicht als ein Referenzpo
tential angelegt ist. Während der Regenerierung (bzw. Wiederge
winnung oder Rekombination) zu dem Zeitpunkt des Schaltbetrie
bes, falls eine Rückwärtsvorspannung angelegt ist, kann die
Konzentration, d. h. Konzentrierung des Stromes, welcher auf dem
ungleichmäßigen Betrieb eines örtlich großen Regenerierungs
stroms basiert, der zwischen dem zweiten Dotierstoffdiffusions
bereich und der zweiten Metallschicht erzeugt wird, verhindert
werden. Als eine Folge kann die Zerstörung durch Hitze in der
Nachbarschaft des zweiten Dotierstoffdiffusionsbereiches, wel
che durch den Temperaturanstieg in der Nachbarschaft des Rege
nerierungsstromes verursacht wird, eingeschränkt bzw. unter
drückt werden.
In einer Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung ist der
äußerste Umfang des ersten Dotierstoffdiffusionsbereiches in
einem vorgeschriebenen Abstand entfernt von dem innersten Um
fang des zweiten Dotierstoffdiffusionsbereiches vorgesehen, und
eine dritte Metallschicht ist in Kontakt mit dem äußersten Um
fang der ersten Metallschicht zum Umgeben der ersten Metall
schicht vorzugsweise auf der ersten Hauptoberfläche des Halb
leitersubstrats durch eine bzw. über einer zum Umgeben der
ersten Metallschicht gebildeten Isolierschicht vorgesehen.
Auf diese Weise wird, da das Halbleitersubstrat des ersten Lei
tungstyps zwischen dem ersten Dotierstoffdiffusionsbereich und
dem zweiten Dotierstoffdiffusionsbereich des zweiten Leitungs
typs vorhanden ist und deshalb, wenn eine Vorwärtsvorspannung
angelegt wird, in anderen Worten, wenn ein positives Potential
an der ersten Metallschicht im Hinblick auf das Potential der
zweiten Metallschicht als ein Referenzpotential angelegt ist,
und ein negatives Potential an der zweiten Metallschicht im
Hinblick auf das Potential der ersten Metallschicht als ein Re
ferenzpotential angelegt ist, ein Strom, welcher von dem ersten
Dotierstoffdiffusionsbereich zu dem zweiten Dotierstoffdiffu
sionsbereich fließt, durch das Halbleitersubstrat des ersten
Leitungstyps blockiert. Als eine Folge läuft der Strom nicht zu
dem zweiten Dotierstoffdiffusionsbereich bzw. wird nicht durch
gelassen.
Als eine Folge wird die Dichte von Löchern, welche an der unte
ren Seite des zweiten Dotierstoffdiffusionsbereichs erzeugt
wird, verringert. Daher kann die Konzentration bzw. Konzentrie
rung des Stromes, welche auf dem ungleichmäßigen Betrieb des
Regenerierungsstromes, der zu der zweiten Metallschicht durch
den Abschnitt unmittelbar unterhalb des zweiten Dotierstoffdif
fusionsbereiches fließt, eingeschränkt bzw. unterdrückt werden.
Deshalb kann, wenn eine Rückwärtsvorspannung während der Rege
nerierung in einem Schaltbetrieb angelegt wird, in anderen Wor
ten, wenn ein negatives Potential an die erste Metallschicht im
Hinblick auf das Potential der zweiten Metallschicht als ein
Referenzpotential und ein positives Potential an die zweite Me
tallschicht im Hinblick auf das Potential der ersten Metall
schicht als ein Referenzpotential angelegt ist, die Konzentra
tion bzw. Konzentrierung des Stromes, welcher auf dem ungleich
mäßigen Betrieb eines örtlich großen Regenerierungsstromes, der
zwischen dem zweiten Dotierstoffdiffusionsbereich und der zwei
ten Metallschicht erzeugt wird, basiert, eingeschränkt bzw. un
terdrückt werden. Als eine Folge kann die Zerstörung durch Hit
ze in der Nachbarschaft des zweiten Dotierstoffdiffusionsberei
ches, welche durch den Temperaturanstieg in der Nachbarschaft
des Regenerierungsstromes verursacht wird, eingeschränkt bzw.
unterdrückt werden.
Die dritte Metallschicht dient als eine Feldplattenschicht, die
Konzentration bzw. Konzentrierung des elektrischen Feldes, wel
ches in der Nachbarschaft der ersten Hauptoberfläche des Halb
leitersubstrats zwischen dem ersten und den zweiten Dotier
stoffdiffusionsbereichen erzeugt ist, kann eingeschränkt bzw.
unterdrückt werden.
Vorzugsweise kann die Halbleitervorrichtung eine Isolierschicht
aufweisen, welche in einem vorgeschriebenen Abstand derart vor
gesehen ist, daß der äußerste Umfang des ersten Dotierstoffdif
fusionsbereiches nicht in Kontakt mit dem innersten Umfang des
zweiten Dotierstoffdiffusionsbereiches ist, und einen Bereich
der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats zwischen dem
äußersten Umfang des ersten Dotierstoffdiffusionsbereiches und
dem innersten Umfang des zweiten Dotierstoffdiffusionsbereiches
bedeckt, und eine leitende Schicht aufweisen, welche den ersten
Dotierstoffdiffusionsbereich und den zweiten Dotierstoffdiffu
sionsbereich verbindet.
Auf diese Weise ist die Leitung zwischen dem ersten und dem
zweiten Dotierstoffdiffusionsbereich des zweiten Leitungstyps
durch das Halbleitersubstrat des ersten Leitungstyps unterbro
chen. Auf diese Weise wird, wenn eine Vorwärtsvorspannung ange
legt wird, in anderen Worten, wenn ein positives Potential an
der ersten Metallschicht im Hinblick auf das Potential der
zweiten Metallschicht als ein Referenzpotential erzeugt wird,
der Fluß von Ladungen an der Substratoberfläche in dem zweiten
Dotierstoffdiffusionsbereich verringert, und Ladungen werden zu
dem zweiten Dotierstoffdiffusionsbereich durch die leitende
Schicht geschickt. Zu diesem Zeitpunkt wird, falls der Wider
standswert bzw. der Widerstandsbetrag der leitenden Schicht auf
ein hohes Niveau gesetzt ist, die Menge von Ladungen, welche zu
der zweiten Dotierstoffdiffusionsschicht fließen, verringert.
Auf diese Weise kann, wenn eine Vorwärtsvorspannung angelegt
wird, in anderen Worten, wenn ein positives Potential an die
erste Metallschicht im Hinblick auf das Potential der zweiten
Metallschicht als ein Referenzpotential angelegt ist, und ein
negatives Potential an die zweite Metallschicht im Hinblick auf
das Potential der ersten Metallschicht als ein Referenzpotenti
al angelegt ist, die Dichte des Stromes, welcher zu der zweiten
Metallschicht von dem zweiten Dotierstoffdiffusionsbereich
läuft, verringert werden.
Ferner ist eine leitende Schicht, welche den ersten und die
zweiten Dotierstoffdiffusionsbereiche durch bzw. über einer
Isolierschicht auf der ersten Hauptoberfläche des Halbleiter
substrats verbindet, vorgesehen. Die leitende Schicht dient zum
Bringen des Potentials des zweiten Dotierstoffdiffusionsberei
ches in die Nähe des Potentials des ersten Dotierstoffdiffu
sionsbereiches, wenn eine Rückwärtsvorspannung angelegt wird.
Auf diese Weise wird die Potentialdifferenz zwischen dem ersten
und den zweiten Dotierstoffdiffusionsbereichen verringert, und
deshalb kann die Konzentration bzw. Konzentrierung eines elek
trischen Feldes in einem Bereich dazwischen entspannt werden,
d. h. nachlassen. Als eine Folge kann, wenn eine Rückwärtsvor
spannung angelegt ist, die Konzentration bzw. Konzentrierung
eines Stromes, welches auf dem ungleichmäßigen Betrieb eines
örtlich großen Regenerierungsstromes basiert, welcher zwischen
dem zweiten Dotierstoffdiffusionsbereich und der zweiten Me
tallschicht läuft bzw. fließt, eingeschränkt bzw. unterdrückt
werden. Als eine Folge kann die Zerstörung durch Hitze in der
Nachbarschaft des zweiten Dotierstoffdiffusionsbereiches, wel
che durch den Temperaturanstieg in der Nachbarschaft verursacht
wird, eingeschränkt bzw. unterdrückt werden.
Vorzugsweise kann die Halbleitervorrichtung einen dritten Do
tierstoffdiffusionsbereich des ersten Leitungstyps aufweisen,
welcher zweidimensional in Kontakt mit der Innenseite des zwei
ten Dotierstoffdiffusionsbereiches zwischen dem ersten und dem
zweiten Dotierstoffdiffusionsbereich vorgesehen ist, wobei der
erste und der zweite Dotierstoffdiffusionsbereich in Kontakt
miteinander sind und der dritte Dotierstoffdiffusionsbereich
eine kleinere Dotierstoffdiffusionstiefe aufweist als der erste
Dotierstoffdiffusionsbereich.
Auf diese Weise ist der dritte Dotierstoffdiffusionsbereich des
ersten Leitungstyps zwischen dem ersten und den zweiten Dotier
stoffdiffusionsbereichen gebildet, ein Teil des ersten Dotier
stoffdiffusionsbereiches unmittelbar unterhalb des dritten Do
tierstoffdiffusionsbereiches dient als ein Widerstand gegen
einen Strom, welcher von dem ersten Dotierstoffdiffusionsbe
reich zu dem zweiten Dotierstoffdiffusionsbereich läuft, wenn
eine Vorwärtsvorspannung angelegt ist, in anderen Worten, ein
positives Potential ist an die erste Metallschicht im Hinblick
auf das Potential der zweiten Metallschicht als ein Referenzpo
tential angelegt, und ein negatives Potential ist an die zweite
Metallschicht im Hinblick auf das Potential der ersten Me
tallschicht als ein Referenzpotential angelegt. Als eine Folge
kann, im Vergleich zu dem Fall, in dem der erste und der zweite
Dotierstoffdiffusionsbereich in Kontakt miteinander sind, wenn
eine Rückwärtsvorspannung angelegt wird, in anderen Worten,
wenn ein negatives Potential an die erste Metallschicht im Hin
blick auf das Potential der zweiten Metallschicht als ein Refe
renzpotential angelegt ist, und ein positives Potential an die
zweite Metallschicht im Hinblick auf das Potential der ersten
Metallschicht als ein Referenzpotential angelegt ist, die Dich
te des Stromes, welcher von der unteren Seite des zweiten Do
tierstoffdiffusionsbereiches zu der zweiten Metallschicht
läuft, verringert werden. Deshalb kann die Konzentration bzw.
Konzentrierung des Stromes, welche auf einem ungleichmäßigen
Betrieb eines örtlich großen Regenerierungsstromes basiert, der
zwischen dem zweiten Dotierstoffdiffusionsbereich und der zwei
ten Metallschicht läuft, was verursacht wird, wenn eine Rück
wärtsvorspannung angelegt wird, eingeschränkt bzw. unterdrückt
werden. Demgemäß kann die Zerstörung durch Hitze in der Nach
barschaft des zweiten Dotierstoffdiffusionsbereiches, welche
durch den Temperaturanstieg in der Nachbarschaft durch den Re
generierungsstrom verursacht wird, eingeschränkt bzw. unter
drückt werden.
Eine Halbleitervorrichtung gemäß eines anderen Aspektes der Er
findung weist ein Halbleitersubstrat eines ersten Leitungstyps,
einen ersten Dotierstoffdiffusionsbereich, welcher auf einer
ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates bis zu einer
vorgeschriebenen Tiefe gebildet ist, zweite Dotierstoffdiffu
sionsbereiche, welche in vorgeschriebenen Intervallen in der
ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats zum Umgeben des
ersten Dotierstoffdiffusionsbereiches in einem Bereich außer
halb des ersten Dotierstoffdiffusionsbereiches vorgesehen sind
und eine tiefere Tiefe von der ersten Hauptoberfläche als der
erste Dotierstoffdiffusionsbereich und eine höhere Konzentra
tion als diejenige des ersten Dotierstoffdiffusionsbereichs
aufweist, eine zweite Metallschicht, welche in Kontakt mit
einer zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats vorgese
hen ist, und einen Widerstandsbereich mit einem Widerstandswert
bzw. Widerstandsbetrag, der höher ist als derjenige des ersten
Dotierstoffdiffusionsbereichs und als ein Widerstand dient
gegen einen Strom, welcher von dem ersten Dotierstoffdiffu
sionsbereich zu dem zweiten Dotierstoffdiffusionsbereich und
einem Bereich zwischen dem ersten Dotierstoffdiffusionsbereich
und dem zweiten Dotierstoffdiffusionsbereich läuft bzw. fließt,
auf.
Auf diese Weise dient, da der Widerstandsbereich in dem ersten
Dotierstoffdiffusionsbereich oder zwischen dem ersten und dem
zweiten Dotierstoffdiffusionsbereich gebildet ist, wenn eine
Vorwärtsvorspannung angelegt wird, in anderen Worten, ein posi
tives Potential an die erste Metallschicht im Hinblick auf das
Potential der zweiten Metallschicht als ein Referenzpotential
angelegt ist und ein negatives Potential an die zweite Metall
schicht im Hinblick auf das Potential der ersten Metallschicht
als ein Referenzpotential angelegt ist, der Widerstandsbereich
als der Widerstand gegen einen Strom, welcher zu dem zweiten
Dotierstoffdiffusionsbereich von dem ersten Dotierstoffdiffu
sionsbereich läuft und auf diese Weise keinen Strom durchläßt;
und wenn eine Rückwärtsvorspannung angelegt ist, in anderen
Worten, ein negatives Potential einer an der ersten Metall
schicht im Hinblick auf das Potential der zweiten Metallschicht
als ein Referenzpotential angelegt ist und ein positives Poten
tial an der zweiten Metallschicht im Hinblick auf das Potential
der ersten Metallschicht als ein Referenzpotential angelegt
ist, kann die Dichte des Stroms, welcher von der unteren Seite
des zweiten Dotierstoffdiffusionsbereiches zu der zweiten Me
tallschicht läuft, verringert werden. Daher kann, wenn eine
Rückwärtsvorspannung angelegt ist, die Konzentration bzw. Kon
zentrierung von Strom, welche auf einem ungleichmäßigen Betrieb
des Regenerierungsstroms basiert, der örtlich stark zwischen
dem zweiten Dotierstoffdiffusionsbereich und der zweiten Me
tallschicht erzeugt wird, eingeschränkt bzw. unterdrückt wer
den. Als eine Folge kann die Zerstörung durch Hitze in der
Nachbarschaft des zweiten Dotierstoffdiffusionsbereiches, wel
che durch einen Temperaturanstieg in der Nachbarschaft des
zweiten Dotierstoffdiffusionsbereiches durch den Regenerie
rungsstrom verursacht wird, eingeschränkt bzw. unterdrückt wer
den.
Eine Halbleitervorrichtung gemäß eines anderen Aspektes der Er
findung weist ein Halbleitersubstrat eines ersten Leitungstyps,
einen ersten Dotierstoffdiffusionsbereich eines zweiten Lei
tungstyps, welcher auf einer ersten Hauptoberfläche des Halb
leitersubstrats bis zu einer vorgeschriebenen Tiefe gebildet
ist, zweite Dotierstoffdiffusionsbereiche, welche in vorge
schriebenen Intervallen in der ersten Hauptoberfläche des Halb
leitersubstrats in einem Bereich außerhalb des ersten Dotier
stoffdiffusionsbereichs zum Umgeben des ersten Dotierstoffdif
fusionsbereichs vorgesehen sind und eine größere Tiefe von der
ersten Hauptoberfläche aufweisen als der erste Dotierstoffdif
fusionsbereich und eine höhere Konzentration aufweisen als der
erste Dotierstoffdiffusionsbereich, eine erste Metallschicht,
welche in Kontakt mit dem ersten Dotierstoffdiffusionsbereich
auf der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats vorgese
hen ist, eine zweite Metallschicht, welche in Kontakt mit der
zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats vorgesehen ist
und einen Widerstandsbereich, welcher in dem ersten Dotier
stoffdiffusionsbereich oder in dem Bereich zwischen dem ersten
und den zweiten Dotierstoffdiffusionsbereichen vorgesehen ist
und einen höheren Widerstandswert bzw. Widerstandsbetrag als
der erste Dotierstoffdiffusionsbereich aufweist und als ein Wi
derstand gegen einen Strom dient, der von dem ersten Dotier
stoffdiffusionsbereich zu den zweiten Dotierstoffdiffusionsbe
reichen fließt, auf.
Auf diese Weise dient, da der Widerstandsbereich in dem ersten
Dotierstoffdiffusionsbereich oder in dem Bereich zwischen dem
ersten und den zweiten Dotierstoffdiffusionsbereichen gebildet
ist, wenn eine Vorwärtsvorspannung angelegt ist, in anderen
Worten, wenn ein positives Potential an die erste Metallschicht
im Hinblick auf das Potential der zweiten Metallschicht als ein
Referenzpotential angelegt ist und ein negatives Potential an
die zweite Metallschicht im Hinblick auf das Potential der er
sten Metallschicht als ein Referenzpotential angelegt ist, der
Widerstandsbereich als ein Widerstand gegen einen Strom, wel
cher von dem ersten Dotierstoffdiffusionsbereich zu dem zweiten
Dotierstoffdiffusionsbereich fließt, um das Durchfließen von
Strom zu verhindern. Auf diese Weise kann, wenn eine Rückwärts
vorspannung angelegt wird, in anderen Worten, wenn ein negati
ves Potential an der ersten Metallschicht im Hinblick auf das
Potential der zweiten Metallschicht als ein Referenzpotential
angelegt ist und ein positives Potential an der zweiten Metall
schicht im Hinblick auf das Potential der ersten Metallschicht
als ein Referenzpotential angelegt ist, die Dichte des Stroms,
welche von der unteren Seite des zweiten Dotierstoffdiffusions
bereichs zu der zweiten Metallschicht fließt, verringert wer
den. Auf diese Weise kann, wenn eine Rückwärtsvorspannung ange
legt wird, die Konzentration des Stroms, welche auf dem un
gleichmäßigen Betrieb eines örtlich großen Regenerierungsstroms
basiert und zwischen den zweiten Dotierstoffdiffusionsbereichen
und der ersten Metallschicht erzeugt wird, eingeschränkt bzw.
unterdrückt werden. Als eine Folge kann die Zerstörung durch
Hitze in der Nachbarschaft der zweiten Dotierstoffdiffusionsbe
reiche, welche durch einen Temperaturanstieg in der Nachbar
schaft durch den Regenerierungsstrom verursacht wird, einge
schränkt bzw. unterdrückt werden.
In der Halbleitervorrichtung ist der Widerstandsbereich vor
zugsweise durch Füllen einer Isolierschicht in einen Graben ge
bildet, welcher auf der ersten Hauptoberfläche des Halbleiter
substrats bis zu einer vorgeschriebenen Tiefe zwischen dem er
sten und den zweiten Dotierstoffdiffusionsbereichen gebildet
ist.
Auf diese Weise dient die Isolierschicht, welche innerhalb des
Grabens gefüllt ist, als ein Widerstandsbereich zwischen dem
ersten und den zweiten Dotierstoffdiffusionsbereichen, und die
Zerstörung durch Hitze in der Nachbarschaft der zweiten Dotier
stoffdiffusionsbereiche, welche durch einen Temperaturanstieg
in der Nachbarschaft durch einen Regenerierungsstrom verursacht
wird, kann wie in dem Fall mit dem oben angegebenen Wider
standsbereich eingeschränkt bzw. unterdrückt werden.
Auch dient in diesem Fall, falls die zweite Metallschicht unge
fähr so groß wie der erste Dotierstoffdiffusionsbereich gebil
det ist, die Isolierschicht, welche innerhalb des Grabens ge
füllt ist, auf effektive Weise als ein Isolator, ein Strom,
welcher von der ersten Metallschicht zu der zweiten Metall
schicht fließt, kann gleichmäßig in der Breitenrichtung des
Halbleitersubstrats verteilt werden, wenn dieselbe Spannung
über dem Bereich zwischen der ersten Metallschicht und der
zweiten Metallschicht angelegt wird. Als eine Folge können die
Strom/Spannungs-Kennlinien zwischen der ersten und der zweiten
Metallschicht verbessert werden.
In der Halbleitervorrichtung kann der Widerstandsbereich ein
vierter Dotierstoffdiffusionsbereich des zweiten Leitungstyps
sein, welcher zwischen dem ersten und den zweiten Dotierstoff
diffusionsbereichen vorgesehen ist und eine niedrigere Konzen
tration als der erste Dotierstoffdiffusionsbereich besitzt.
Auf diese Weise kann, da ein äußerer peripherer Teil des vier
ten Dotierstoffdiffusionsbereichs des zweiten Leitungstyps mit
einer relativ niedrigen Konzentration, der zwischen dem ersten
und dem zweiten Dotierstoffdiffusionsbereich gebildet ist, als
ein Widerstandsbereich dienen, und eine Zerstörung durch Hitze
in der Nachbarschaft des zweiten Dotierstoffdiffusionsbereichs,
welche durch einen Temperaturanstieg in der Nachbarschaft durch
einen Regenerierungsstrom verursacht wird, kann eingeschränkt
bzw. unterdrückt werden, wie in dem Fall des oben genannten Wi
derstandsbereichs.
In der Halbleitervorrichtung kann der Widerstandsbereich eine
Mehrzahl von ringförmigen fünften Dotierstoffdiffusionsberei
chen des zweiten Leitungstyps aufweisen, welche eine niedrigere
Konzentration als der zweite Dotierstoffdiffusionsbereich be
sitzen und in dem ersten Dotierstoffdiffusionsbereich von der
ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats bis zu einer
vorgeschriebenen Tiefe gebildet sind und das Zentrum des ersten
Dotierstoffdiffusionsbereichs bis zu diesem Zentrum umgeben.
Auf diese Weise kann die Mehrzahl von fünften Dotierstoffdiffu
sionsbereichen des zweiten Leitungstyps, die in dem ersten Do
tierstoffdiffusionsbereich gebildet sind und eine relativ nied
rige Konzentration aufweisen, als ein Widerstandsbereich die
nen, und die Zerstörung durch Hitze in der Nachbarschaft des
zweiten Dotierstoffdiffusionsbereichs, welche durch einen Tem
peraturanstieg in der Nachbarschaft durch einen Regenerie
rungsstrom verursacht wird, kann eingeschränkt bzw. unterdrückt
werden, wie in dem Fall mit dem Effekt des oben genannten Wi
derstandsbereichs.
Auch in diesem Fall wird, falls die erste Metallschicht unge
fähr so groß wie der erste Dotierstoffdiffusionsbereich gebil
det ist, da die fünften Dotierstoffdiffusionsbereiche auf ef
fektive Weise als ein Widerstand dienen, die Konzentration bzw.
Konzentrierung des Stroms in der Nachbarschaft des Bereiches
unmittelbar unterhalb der zweiten Dotierstoffdiffusionsbereiche
nicht in einem vorwärts vorgespannten Zustand verursacht. Als
eine Folge kann, wenn eine Rückwärtsvorspannung angelegt wird,
die Konzentration bzw. Konzentrierung des Stromes in der Nach
barschaft des Bereiches unmittelbar unterhalb der zweiten Do
tierstoffdiffusionsbereiche eingeschränkt bzw. unterdrückt wer
den. Deshalb kann ein Strom, welcher von der ersten Metall
schicht zu der zweiten Metallschicht fließt, gleichmäßig in der
Breitenrichtung des Halbleitersubstrats verteilt werden, wenn
dieselbe Spannung über dem Bereich zwischen der ersten und der
zweiten Metallschicht angelegt ist. Als eine Folge können die
Strom/Spannungs-Kennlinien zwischen der ersten und der zweiten
Metallschicht verbessert werden.
In der Halbleitervorrichtung kann der Widerstandsbereich ein
sechster Dotierstoffdiffusionsbereich des zweiten Leitungstyps
sein, welcher zwischen den ersten und den zweiten Dotierstoff
diffusionsbereichen in einem vorgeschriebenen Abstand von dem
innersten Umfang des zweiten Dotierstoffdiffusionsbereichs ge
bildet ist und eine Dotierstoffimplantationstiefe besitzt, wel
che flacher ist als der erste Dotierstoffdiffusionsbereich und
eine niedrigere Konzentration besitzt als der erste Dotier
stoffdiffusionsbereich.
Auf diese Weise kann das Halbleitersubstrat des ersten Lei
tungstyps, welches in dem ersten Dotierstoffdiffusionsbereich
des zweiten Leitungstyps und zwischen den sechsten und den
zweiten Dotierstoffdiffusionsbereichen gebildet ist, als ein
Widerstandsbereich dienen, und ein Strom, welcher von dem er
sten Dotierstoffdiffusionsbereich und dem sechsten Dotierstoff
diffusionsbereich zu den zweiten Dotierstoffdiffusionsbereichen
fließt, kann durch das Halbleitersubstrat des ersten Leitungs
typs blockiert werden. Als eine Folge ist es dem Strom nicht
möglich, zu dem zweiten Dotierstoffdiffusionsbereich zu flie
ßen.
Demgemäß kann, wie in dem Fall mit dem Effekt des Widerstands
bereichs wie oben beschrieben, eine Zerstörung durch Hitze in
der Nachbarschaft des zweiten Dotierstoffdiffusionsbereichs,
welcher durch einen Temperaturanstieg in der Nachbarschaft
durch einen Regenerierungsstrom verursacht wird, eingeschränkt
bzw. unterdrückt werden.
Auch ist in diesem Fall, falls die erste Metallschicht ungefähr
so groß ist wie der erste Dotierstoffdiffusionsbereich, das
Halbleitersubstrat des ersten Leitungstyps in dem ersten Do
tierstoffdiffusionsbereich des zweiten Leitungstyps und in dem
Bereich zwischen dem sechsten und den zweiten Dotierstoffdiffu
sionsbereichen vorhanden, und deshalb kann, wenn eine Vorwärts
vorspannung angelegt wird, in anderen Worten, wenn ein positi
ves Potential an die erste Metallschicht im Hinblick auf das
Potential der zweiten Metallschicht als ein Referenzpotential
angelegt ist, ein Strom, welcher von dem ersten und dem sech
sten Dotierstoffdiffusionsbereich zu den zweiten Dotierstoff
diffusionsbereichen fließt, durch das Halbleitersubstrat des
ersten Leitungstyps blockiert werden, so daß es dem Strom nicht
möglich ist, zu dem zweiten Dotierstoffdiffusionsbereich zu
fließen. Als eine Folge kann die Konzentration eines örtlich
großen Regenerierungsstromes, welcher zu der unteren Seite der
zweiten Dotierstoffdiffusionsbereiche hin erzeugt wird, einge
schränkt bzw. unterdrückt werden. Deshalb kann ein Strom, wel
cher von der ersten Metallschicht zu der zweiten Metallschicht
fließt, gleichmäßig verteilt werden, wenn dieselbe Spannung
über dem Bereich zwischen der ersten und der zweiten Metall
schicht angelegt ist. Demzufolge können die Strom/Spannungs-
Kennlinien in dem Bereich zwischen der ersten und der zweiten
Metallschicht verbessert werden.
Eine Halbleitervorrichtung gemäß eines anderen Aspektes weist
ein Halbleitersubstrat eines ersten Leitungstyps, einen ersten
Dotierstoffdiffusionsbereich eines zweiten Leitungstyps, wel
cher auf der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats bis
zu einer vorgeschriebenen Tiefe gebildet ist, ringförmige zwei
te Dotierstoffdiffusionsbereiche des zweiten Leitungstyps, wel
che in der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats in
einem Bereich außerhalb des ersten Dotierstoffdiffusionsbe
reichs in vorgeschriebenen Intervallen gebildet sind, den er
sten Dotierstoffdiffusionsbereich umgeben und eine größere Tie
fe von der ersten Hauptoberfläche als der erste Dotierstoffdif
fusionsbereich und eine höhere Konzentration als der erste Do
tierstoffdiffusionsbereich besitzen, so daß eine Dotierstoff
konzentration in der Nachbarschaft des Zentrums in der Breiten
richtung niedriger ist als in dem äußersten und dem innersten
Umfang, eine erste Metallschicht, welche auf der ersten Haupt
oberfläche des Halbleitersubstrats bis zu einer Höhe gebildet
ist, so daß sie ungefähr in Kontakt mit dem zweiten Dotier
stoffdiffusionsbereich ist, und eine zweite Metallschicht, wel
che in Kontakt mit einer zweiten Hauptoberfläche des Halblei
tersubstrats vorgesehen ist, auf.
Auf diese Weise besitzt der zweite Dotierstoffdiffusionsbereich
einen Teil, dessen Konzentration kleiner ist als der andere
Teil des zweiten Dotierstoffdiffusionsbereichs, in der Nachbar
schaft des Zentrums der Breitenrichtung des Ringes. Auf diese
Weise ist in dem zweiten Dotierstoffdiffusionsbereich die Loch
dichte kleiner als in dem Fall, in dem der zweite Dotierstoff
diffusionsbereich eine konstante Konzentrationsverteilung in
der Breitenrichtung besitzt. Als eine Folge ist, wenn eine Vor
wärtsvorspannung angelegt wird, in anderen Worten, wenn ein po
sitives Potential an der ersten Metallschicht im Hinblick auf
das Potential der zweiten Metallschicht als ein Referenzpoten
tial angelegt ist, die Dichte des Stroms, welcher von dem zwei
ten Dotierstoffdiffusionsbereich zu der zweiten Metallschicht
fließt, relativ klein. Als eine Folge kann, wenn eine Rück
wärtsvorspannung angelegt wird, in anderen Worten, wenn ein ne
gatives Potential an der ersten Metallschicht im Hinblick auf
das Potential der zweiten Metallschicht als ein Referenzpoten
tial angelegt ist und ein positives Potential an der zweiten
Metallschicht im Hinblick auf das Potential der ersten Metall
schicht als ein Referenzpotential angelegt ist, die Konzentra
tion bzw. die Konzentrierung eines örtlich großen Regenerie
rungsstroms eingeschränkt bzw. unterdrückt werden. Demzufolge
kann die Zerstörung durch Hitze in der Nachbarschaft des zwei
ten Dotierstoffdiffusionsbereichs, welche durch einen Tempera
turanstieg in der Nachbarschaft des Regenerierungsstroms verur
sacht wird, eingeschränkt bzw. unterdrückt werden.
Ferner wird, da die Lochdichte verringert ist, um die Konzen
trierung des Regenerierungsstroms einzuschränken bzw. zu unter
drücken, durch Verkleinern der Dichte in dem Zentrum des Teils
in der Breitenrichtung, ohne die Breite und die Diffusionstiefe
des zweiten Dotierstoffdiffusionsbereichs zu ändern, der Effekt
des Verhinderns der Konzentrierung des elektrischen Feldes
nicht kleiner.
Auch kann in diesem Fall, falls die erste Metallschicht unge
fähr so groß wie der erste Dotierstoffdiffusionsbereich gebil
det ist, ein Teil mit einer niedrigeren Konzentration in dem
zentralen Teil des zweiten Dotierstoffdiffusionsbereichs auf
effektive Weise als ein Widerstand dienen, und die Konzentrie
rung des örtlich großen Regenerierungsstroms kann eingeschränkt
bzw. unterdrückt werden. Als eine Folge kann ein Strom, welcher
von der ersten Metallschicht zu der zweiten Metallschicht
fließt, wenn dieselbe Spannung über dem Bereich zwischen der
ersten und der zweiten Metallschicht angelegt ist, gleichmäßig
in der Breitenrichtung des Halbleitersubstrats verteilt werden.
Demzufolge können die Strom/Spannungs-Kennlinien zwischen der
ersten und der zweiten Metallschicht verbessert werden.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der fol
genden Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Er
findung anhand der beiliegenden Zeichnungen. Von diesen zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht der rechten Hälfte
eines symmetrischen Querschnittes senkrecht
entlang der Elektrodenoberfläche eines FWDs
gemäß einer ersten Ausführungsform der vorlie
genden Erfindung,
Fig. 2 ein Diagramm der Strom/Spannungs-Kennlinie in
Vorwärtsrichtung, bei dem die radiale Länge w1
einer Anodenelektrodenmetallschicht in der FWD
gemäß der ersten Ausführungsform 3450, 3000,
2500 und 2000 µm beträgt,
Fig. 3 ein Diagramm der Beziehung zwischen dem Ab
stand von der Linie B-B in der FWD und der
Stromdichte in einem Querschnitt entlang der
Linie A-A, bei dem die radiale Länge w1 der
Anodenelektrodenmetallschicht in der FWD gemäß
der ersten Ausführungsform 3000, 2500 und
2000 µm beträgt,
Fig. 4 ein Diagramm der Beziehung zwischen dem Ab
stand von der Linie B-B zu einer Freilaufdiode
und der Lochdichte in dem Querschnitt entlang
der Linie A-A, bei dem die radiale Länge w1 der
Anodenelektrodenmetallschicht in der FWD gemäß
der ersten Ausführungsform 3000, 2500 und
2000 µm beträgt,
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Stromweges
und eines Teiles, welcher als ein Widerstand
in dem Weg dient, wenn eine Vorwärtsvorspan
nung in der FWD gemäß der ersten Ausführungs
form angelegt wird,
Fig. 6 eine Querschnittsansicht der rechten Hälfte
eines symmetrischen Querschnittes senkrecht
entlang der Elektrodenoberfläche einer FWD ge
mäß einer zweiten Ausführungsform der vorlie
genden Erfindung,
Fig. 7 eine Darstellung einer Äquipotentialfläche oh
ne eine Feldplatte in der Nachbarschaft der
äußeren Peripherie einer Anode in der FWD ge
mäß der zweiten Ausführungsform,
Fig. 8 eine Darstellung einer Äquipotentialfläche mit
einer Feldplatte in der Nachbarschaft der
äußeren Peripherie der Anode in der FWD gemäß
der zweiten Ausführungsform,
Fig. 9 bis 15 Querschnitte der rechten Hälften von symmetri
schen Querschnitten senkrecht entlang der
Elektrodenoberflächen von FWDs gemäß einer
dritten bis neunten Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung,
Fig. 16 eine Draufsicht, welche von der Seite einer
Anodenelektrode in einer der Anmelderin be
kannten FWD gesehen wird,
Fig. 17 eine Querschnittsansicht der rechten Hälfte
eines symmetrischen Querschnittes senkrecht
entlang des Halbleitersubstrats einer der An
melderin bekannten FWD,
Fig. 18 eine Darstellung, wie eine Äquipotentialfläche
sich nach außen unter einer Feldbegrenzungs
schicht erstreckt,
Fig. 19 ein Diagramm der Beziehung zwischen der Strom
dichtenverteilung einer Anodenelektrode in
einer der Anmelderin bekannten FWD, im Falle,
daß w1 3450 µm wie in Fig. 17 beträgt, und dem
Abstand von der Linie B-B in Fig. 1 zu dem
äußersten Umfang der Metallschicht 8 für die
Anodenelektrode,
Fig. 20 ein Diagramm der Beziehung zwischen der Loch
dichtenverteilung der Anodenelektrode in der
der Anmelderin bekannten FWD bei w1 = 3459 µm,
wie in Fig. 17, und dem Abstand zwischen der
Linie B-B in Fig. 1 und dem äußersten Umfang
der Metallschicht 8 für die Anodenelektrode,
Fig. 21 eine Darstellung einer innersten Feldbegren
zungsumfangsschicht, wenn der Radius der Krüm
mung groß ist,
Fig. 22 eine Darstellung der innersten Feldbegren
zungsumfangsschicht, wenn der Radius der Krüm
mung klein ist,
Fig. 23 eine Darstellung einer Anodenschicht und einer
innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht mit
einem kleinen Überlappungsbereich,
Fig. 24 eine Darstellung einer Anodenschicht und einer
innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht mit
einem großen Überlappungsbereich,
Fig. 25 eine Darstellung einer Äquipotentialfläche,
wenn die Breite der Unterseite der innersten
Feldbegrenzungsumfangsschicht klein ist,
Fig. 26 eine Darstellung einer Äquipotentialfläche,
wenn die Breite der Unterseite der innersten
Feldbegrenzungsumfangsschicht groß ist,
Fig. 27 eine schematische Darstellung einer Halbbrüc
kenschaltung mit einer darin gebildeten FWD,
Fig. 28 eine Signalformabbildung, welche die Signal-
bzw. Wellenform der Stromversorgung eines IGBT
zeigt,
Fig. 29 eine Signalformabbildung eines Knoten-0-Kno
ten-1-Strom/Spannungsverlustes, wenn der IGBT
von einem Aus-Zustand zu einem An-Zustand in
der Halbbrückenschaltung mit der darin ausge
bildeten FWD, welche in Fig. 24 gezeigt ist,
geschaltet wird, und
Fig. 30 eine Signalformabbildung eines Knoten-1-Kno
ten-2-Strom/Spannungsverlustes, wenn der IGBT
von einem Aus-Zustand zu einem An-Zustand in
der Halbbrückenschaltung mit der darin ausge
bildeten FWD, die in Fig. 24 gezeigt ist, ge
schaltet wird.
Eine FWD (free wheel diode, Freilaufdiode) gemäß einer ersten
Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 9 be
schrieben. Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht einer FWD ent
lang einer Linie x-x in einer Draufsicht der FWD, wie sie in
Fig. 16 gezeigt ist. Die Struktur der FWD gemäß der ersten Aus
führungsform wird nun beschrieben.
Eine Draufsicht der FWD gemäß der vorliegenden Ausführungsform,
welche von der Oberfläche des Halbleitersubstrats aus gesehen
wird, ist ähnlich derjenigen der Fig. 16. In einem n-Halblei
tersubstrat 1 mit einer Breite w2 von 5600 µm und einer Dicke t
von 500 µm in dem in Fig. 1 gezeigten Querschnitt ist folgendes
ausgebildet: eine Kathodenschicht 2, d. h. ein n-Dotierstoffdif
fusionsbereich mit einer Konzentration höher als das Halblei
tersubstrat 1, welche von einer Hauptoberfläche auf der Unter
seite des Halbleitersubstrats 1 bis zu einer vorgeschriebenen
Tiefe gebildet ist, und eine Anodenschicht 3 mit einer Breite
w3 von 3450 µm, d. h. ein p-Dotierstoffdiffusionsbereich mit
einer Oberflächenkonzentration von 5 × 1016/cm3, welche in einem
Bereich mit einer Diffusionstiefe von 6 µm von der Hauptober
fläche auf der Oberseite zu einer Achse ungefähr in dem Zentrum
der Draufsicht in Fig. 16 auf der Hauptoberfläche auf der Ober
seite des Halbleitersubstrats 1, in anderen Worten von der
Linie B-B in Fig. 1 bis zu einer Position in einem vorgeschrie
benen Abstand gebildet ist.
Es ist eine innerste Feldbegrenzungsumfangsschicht 4, d. h. ein
ringförmiger p-Dotierstoffdiffusionsbereich vorgesehen, welcher
in der Hauptoberfläche auf der Oberseite des Halbleitersub
strats 1 gebildet ist, um die Anodenschicht 3 zweidimensional
zu umgeben, und welche eine Diffusionstiefe von der Hauptober
fläche auf der Oberseite des Halbleitersubstrats 1 so groß wie
10 µm, einer Breite w4 von 50 µm in einem Querschnitt gesehen
und einer Diffusionskonzentration von 1 × 1019/cm3 besitzt, höher
als diejenige der Anodenschicht 3, so daß die Diffusionstiefe
größer ist als die Anodenschicht 3. Es gibt eine Mehrzahl von
Feldbegrenzungsschichten 5, d. h. eine Gruppe von ringförmigen
p-Dotierstoffdiffusionsbereichen, welche in vorgeschriebenen
Intervallen außerhalb und um die innerste Feldbegrenzungsum
fangsschicht 4 herum gebildet sind und dieselbe Konzentration
wie die innerste Feldbegrenzungsumfangsschicht 4, eine Diffu
sionstiefe von 10 µm und eine Diffusionskonzentration von
1 × 1019/cm3 besitzen.
Eine Stopperkanalschicht 6, d. h. ein n-Dotierstoffdiffusionsbe
reich mit einer höheren Konzentration als diejenige des Halb
leitersubstrats 1 ist an dem äußersten Umfang des Halbleiter
substrats 1 vorgesehen. Es ist auch eine Kathodenelektrodenme
tallschicht 7 aus Gold, welche angrenzend zur Kathodenschicht 2
vorgesehen ist, und eine Anodenelektrodenmetallschicht 8 aus
Aluminium, welche angrenzend an die Anodenschicht 3 vorgesehen
ist, vorgesehen. In dieser Ausführungsform beträgt die Breite
w1 der Anodenelektrodenmetallschicht 8 3000, 2500 und 2000 µm,
jeweils um eine vorgeschriebene Länge kürzer als die Breite der
Anodenschicht 3, anders als in den der Anmelderin bekannten
Fällen.
Die Beziehung zwischen der Stromdichte und der Spannung gemäß
der Fälle, in denen w1 3000, 2500 und 2000 µm beträgt, ist in
Fig. 2 angegeben. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, nimmt, wenn w1
kleiner ist, die Stromdichte ab, wenn dieselbe Spannung ange
legt ist, was die Kennlinie einer Diode verschlechtert. In Fig.
3 angegebene Daten sind in einem Diagramm dargestellt, das die
Beziehung zwischen der Stromdichtenverteilung zeigt, in den
Fällen, bei denen w1 3000, 2500 und 2000 µm und die Entfernung
von der Linie B-B in Fig. 1 zu dem äußersten Umfang einer An
odenelektrodenmetallschicht 8 beträgt. In Fig. 4 angegebene Da
ten sind in einem Diagramm dargestellt, das die Beziehung zwi
schen der Lochdichtenverteilung im Falle w1 von 3000, 2500 und
2000 µm und dem Abstand der Anodenelektrodenmetallschicht 8 von
der Linie B-B in Fig. 1 zu dem äußersten Umfang zeigt. Wie von
den Diagrammen zu ersehen ist, wird, wenn w1 3000, 2500 und
2000 µm beträgt, eine ungleichmäßige Verteilung der Stromdich
ten, wie sie in Fig. 19 und 20 gemäß der der Anmelderin bekann
ten Fälle gezeigt ist, eliminiert bzw. ausgeschlossen.
Auf diese Weise wird auf der Oberseite des Halbleitersubstrats
1 ein vorgeschriebener Abstand zwischen der äußersten Umfangs
grenzfläche der Anodenelektrodenmetallschicht 8 und der inner
sten Umfangsgrenzfläche der innersten Feldbegrenzungsumfangs
schicht 4 gesichert. Auf diese Weise dient, zwischen der äußer
sten Umfangsgrenzfläche einer Anodenelektrodenmetallschicht 8
und der innersten Umfangsgrenzfläche der innersten Feldbegren
zungsumfangsschicht 4 in der Nachbarschaft der Hauptoberfläche
auf der Oberseite des Halbleitersubstrats 1 ein äußerster Um
fangsteil der Anodenschicht 3, welche von der Hauptoberfläche
auf der Oberseite des Halbleitersubstrats 1 bis zu einer Tiefe
von 6 µm zweidimensional gesehen gebildet ist, als ein Wider
stand zum Verhindern des Durchgangs bzw. des Fließens eines
Stromes, welcher unter der Anodenelektrodenmetallschicht 8 zu
der innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht 4 hin erzeugt wird,
wenn eine Vorwärtsvorspannung angelegt wird, in anderen Worten,
wenn ein positives Potential an die Anodenelektrodenmetall
schicht 8 angelegt wird und ein negatives Potential an die Ka
thodenelektrodenmetallschicht 7 angelegt wird, wie von dem Wi
derstand R0 über den in Fig. 5 gezeigten Weg II ersichtlich
ist. Der gleichmäßige spezifische Widerstand ρp des p-Halblei
tersubstrats, im Falle einer Dotierstoffkonzentration NA(cm-3),
ist gegeben wie folgt:
NA ist die Dotierstoffkonzentration der Anodenschicht 3. Gemäß
des oben angegebenen Ausdruckes beträgt, falls NA gleich
1 × 1016/cm3 ist, der spezifische Widerstand ρp ungefähr
0,2105 Ωcm. Falls der Abstand des äußersten Umfanges der Ano
denschicht 3 zu der innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht 4
500 µm beträgt, beträgt der Widerstandsbetrag R0 über den Weg
II in Fig. 5 ungefähr 0,1053 Ω.
Der Widerstandsbetrag R1 des Teils des n-Halbleitersubstrats 1
in dem Weg I ist durch den folgenden Ausdruck gegeben, im Fal
le, daß die Spannung bei 100 A/cm2 1,5 V und das Kontaktpoten
tial an der pn-Übergangsgrenzfläche 0,7 V beträgt
Der Widerstandsbetrag R1 des Wegs I beträgt 0,8 Ω, während der
Widerstandsbetrag R0 + R2 des Wegs II 0,8 Ω + 0,1 Ω = 0,9 Ω
beträgt, in anderen Worten, der Betrag ist größer in dem Weg II
als in dem Weg I, und der durch den Weg II durchgelassene Strom
ist auf extreme Weise kleiner als der durch den Weg I durchge
lassene Strom.
Als eine Folge kann die Dichte des Stroms, welcher von der un
teren Seite der innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht 4 zur
Kathodenschicht 2 läuft, verringert werden, in anderen Worten
kann die Konzentration bzw. die Konzentrierung oder Ansammlung
des Stromes im Vergleich zu dem Falle, in dem die Anodenelek
trodenmetallschicht 8 groß genug gebildet ist, um in direktem
Kontakt mit der innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht 4 zu
sein, eingeschränkt bzw. unterdrückt sein. Auf diese Weise
kann, wenn eine Rückwärtsvorspannung angelegt wird, in anderen
Worten, wenn ein negatives Potential an die Anodenelektrodenme
tallschicht 8 im Hinblick auf das Potential der Kathodenelek
trodenmetallschicht 7 als ein Referenzpotential angelegt wird,
und ein positives Potential an die Kathodenelektrodenmetall
schicht 7 im Hinblick auf das Potential der Anodenelektrodenme
tallschicht 8 als ein Referenzpotential angelegt wird, die Kon
zentration bzw. Konzentrierung des örtlich großen Regenerie
rungsstroms bzw. Rekombinationsstroms, welcher zu der innersten
Feldbegrenzungsumfangsschicht 4 fließt, d. h. die Konzentration
des Stromes, welcher durch das Rückfließen von unter der inner
sten Feldbegrenzungsumfangsschicht 4 angesammelten Löchern ver
ursacht wird, eingeschränkt bzw. unterdrückt werden. Demzufolge
kann eine Zerstörung durch Hitze in der Nachbarschaft der in
nersten Feldbegrenzungsumfangsschicht 4, welche durch einen
Temperaturanstieg unter der innersten Feldbegrenzungsumfangs
schicht 4 durch einen Regenerierungsstrom verursacht wird, ein
geschränkt bzw. unterdrückt werden.
Eine FWD gemäß einer zweiten Ausführungsform wird nun anhand
der Fig. 6 beschrieben. Eine Draufsicht der FWD gemäß dieser
Ausführungsform, welche von der Oberfläche des Halbleitersub
strats gesehen wird, ist identisch zu der in Fig. 16 gezeigten
Draufsicht. Ein Querschnitt entlang der Linie x-x in der Drauf
sicht der FWD wie in Fig. 16 ist in Fig. 6 gezeigt. Die FWD ge
mäß dieser Ausführungsform weist ein Halbleitersubstrat 1, eine
Kathodenschicht 2, eine innerste Feldbegrenzungsumfangsschicht
4, eine Feldbegrenzungsschicht 5, eine Stopperkanalschicht 6,
eine Kathodenelektrodenmetallschicht 7 und eine Anodenelektro
denmetallschicht 8 wie in dem Fall der FWD gemäß der ersten
Ausführungsform auf. In der FWD gemäß dieser Ausführungsform
ist die Länge der Anodenschicht 3 in der radialen Richtung
kurz, und der Abschnitt zwischen der Anodenschicht 3 und der
innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht 4 ist elektrisch durch
die Wirkungsweise des n-Halbleitersubstrats 1 unterbrochen,
während eine Feldplatte 16 aus Aluminium auf einer Hauptober
fläche des Halbleitersubstrats 1 von dem äußersten Umfang der
Anodenelektrodenmetallschicht 8 zu der inneren Grenzfläche der
innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht 4 durch eine bzw. über
einer Isolierschicht 17 vorgesehen ist, anders als in der FWD
gemäß der ersten Ausführungsform.
Auf diese Weise verbleibt der Teil des Halbleitersubstrats 1
des n-Typs, ohne mit einem Dotierstoff zwischen der p-Anoden
schicht 3 und der innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht 4 im
plantiert zu werden, und das Halbleitersubstrat 1 unterbricht
den Strom, welcher von der Anodenschicht 3 zu der innersten
Feldbegrenzungsumfangsschicht 4 läuft, wenn eine Vorwärtsvor
spannung angelegt wird. Auf diese Weise kann verhindert werden,
daß die Lochdichtenverteilung lokal, d. h. örtlich unter der in
nersten Feldbegrenzungsumfangsschicht 4 groß ist. Als eine Fol
ge kann die Dichte des Stromes, der von der unteren Seite der
innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht 4 zur Kathodenschicht 2
läuft, verringert werden. Deshalb kann die Konzentration bzw.
Konzentrierung eines lokal großen Regenerierungsstroms, der
zwischen der Kathodenschicht 2 und der innersten Feldbegren
zungsumfangsschicht 4 läuft bzw. fließt, welche verursacht
wird, wenn eine Rückwärtsvorspannung angelegt wird, einge
schränkt bzw. unterdrückt werden. Als eine Folge kann die Zer
störung durch Hitze in der Nachbarschaft der innersten Feldbe
grenzungsumfangsschicht 4, welche durch einen Temperaturanstieg
in der Nachbarschaft durch einen Regenerierungsstrom verursacht
wird, eingeschränkt bzw. unterdrückt werden.
In der Abwesenheit der Feldplatte 16 werden die Intervalle zwi
schen den Äquipotentialflächen verengt, d. h. verkleinert zwi
schen der Anodenschicht 3 und der innersten Feldbegrenzungsum
fangsschicht 4, wenn eine Rückwärtsvorspannung angelegt wird,
was die Änderung und das elektrische Feld vergrößert, während
in der Anwesenheit der Feldplatte 16, wie in Fig. 8 gezeigt, in
dem an die Anodenelektrodenmetallschicht 8 angelegten Potential
Intervalle zwischen Äquipotentialflächen zwischen der Anoden
schicht 3 und der innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht 4
groß sind, wenn eine Rückwärtsvorspannung angelegt wird, der
höhere Teil des Potentials wird nach außen verdrängt, was die
Konzentration bzw. die Konzentrierung des elektrischen Feldes
entspannt. Auf diese Weise kann die Konzentration bzw. Konzen
trierung des elektrischen Feldes, welches zwischen der Anoden
schicht 3 und der innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht 4 er
zeugt wird, eingeschränkt bzw. unterdrückt werden.
Eine FWD gemäß einer dritten Ausführungsform wird nun anhand
der Fig. 9 beschrieben. Eine Draufsicht der FWD gemäß dieser
Ausführungsform, gesehen von der Oberfläche des Halbleitersub
strats aus, ist fast dieselbe wie diejenige in Fig. 16. Ein
Querschnitt der FWD entlang der Linie x-x in Fig. 16 ist wie in
Fig. 19 gezeigt ist. Die FWD gemäß dieser Ausführungsform weist
ein Halbleitersubstrat 1, eine Kathodenschicht 2, eine innerste
Feldbegrenzungsumfangsschicht 4, eine Feldbegrenzungsschicht 5,
eine Stopperkanalschicht 6, eine Kathodenelektrodenmetall
schicht 7 und eine Anodenelektrodenmetallschicht 8 wie in dem
Fall der FWD gemäß der ersten Ausführungsform auf. In der FWD
gemäß dieser Ausführungsform ist die Länge der Anodenschicht 3
in der radialen Richtung kurz, der äußerste Umfangsteil der
Anodenschicht 3 und die innerste Feldbegrenzungsumfangsschicht
4 sind nicht in direktem Kontakt, die Leitung dazwischen ist im
wesentlichen durch das n-Halbleitersubstrat 1 unterbrochen,
eine Isolierschicht 10 ist auf der Oberfläche des Halbleiter
substrats 1 zwischen dem äußersten Umfangsteil der Anoden
schicht 3 und der innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht 4
vorgesehen, eine Verbindung 9 aus Polysilizium ist zum Bedecken
der Isolierschicht 10 vorgesehen, und der Abschnitt zwischen
dem äußersten Umfangsteil der Anodenschicht 3 und der innersten
Feldbegrenzungsumfangsschicht 4 leitet, anders als in der FWD
der ersten Ausführungsform.
Auf diese Weise sind eine p-Anodenschicht 3 und eine innerste
Feldbegrenzungsumfangsschicht 4 in einem Intervall vorgesehen,
welches durch das n-Halbleitersubstrat 1 definiert ist. Ferner
sind, da die Verbindung 9 (eine leitende Schicht) aus Polysili
zium zum Verbinden der Anodenschicht 3 und der innersten Feld
begrenzungsumfangsschicht 4 auf der Hauptoberfläche des Halb
leitersubstrats 1 auf der Oberseite durch die bzw. über der
Isolierschicht 10 vorgesehen ist, Äquipotentialflächen mit re
lativ großen Intervallen parallel zu der Oberfläche des Halb
leitersubstrats 1 und zu der leitenden Schicht 9 derart vorge
sehen, daß elektrische Felder zwischen der Anodenschicht 3 und
der innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht 4 konzentriert
sind.
Ein Strom, welcher von der Anodenschicht 3 zu der innersten
Feldbegrenzungsumfangsschicht 4 fließt, wird durch die leitende
Schicht 9, die als ein Widerstand dient, verringert. Deshalb
wird, wenn eine Rückwärtsvorspannung angelegt wird, die Konzen
tration bzw. die Konzentrierung des Regenerierungsstromes, wel
cher zwischen der Kathodenschicht 2 und der innersten Feldbe
grenzungsumfangsschicht 4 läuft, eingeschränkt bzw. unter
drückt. Als eine Folge kann die Zerstörung durch Hitze in der
Nachbarschaft der innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht 4,
welche durch einen Temperaturanstieg in der Nachbarschaft durch
einen Regenerierungsstrom verursacht wird, eingeschränkt bzw.
unterdrückt werden.
Eine FWD gemäß einer vierten Ausführungsform wird nun anhand
Fig. 10 beschrieben. Eine Draufsicht der FWD gemäß dieser Aus
führungsform, welche von der Oberfläche des Halbleitersubstrats
gesehen ist, ist im wesentlichen dieselbe wie die Draufsicht in
Fig. 16. Ein Querschnitt entlang der Linie x-x in der Drauf
sicht der FWD, wie sie in Fig. 16 gezeigt ist, ist in Fig. 10
angegeben. Die FWD gemäß dieser Ausführungsform weist ein Halb
leitersubstrat 1, eine Kathodenschicht 2, eine innerste Feldbe
grenzungsumfangsschicht 4, eine Feldbegrenzungsschicht 5, eine
Stopperkanalschicht 6, eine Kathodenelektrodenmetallschicht 7
und eine Anodenelektrodenmetallschicht 8 wie in dem Fall der
ersten FWD gemäß der ersten Ausführungsform auf. Die FWD gemäß
dieser Ausführungsform weist einen n-Dotierstoffdiffusionsbe
reich 11 mit einer flacheren Implantationstiefe als diejenige
der Anodenschicht 3 von dem äußersten Umfang der Anodenschicht
3 zu der inneren Grenzfläche der innersten Feldbegrenzungsum
fangsschicht 4 auf, anders als die FWD gemäß der ersten Ausfüh
rungsform.
Auf diese Weise dient der p-Teil der Anodenschicht 3 mit einer
niedrigen Konzentration unmittelbar unterhalb des n-Dotier
stoffdiffusionsbereiches 11 als eine Widerstandsschicht zwi
schen der Anodenschicht 3 und der innersten Feldbegrenzungsum
fangsschicht 4. Als eine Folge dient der p-Teil der Anoden
schicht 3 mit einer niedrigen Konzentration unmittelbar unter
halb des n-Dotierstoffdiffusionsbereiches 11 als ein Widerstand
gegen den Strom, welcher von der Anodenschicht 3 zu der inner
sten Feldbegrenzungsumfangsschicht 4 läuft. Deshalb kann im
Vergleich zu dem Fall, in dem nur die Anodenschicht 3 in der
Abwesenheit des Dotierstoffdiffusionsbereiches 11 vorgesehen
ist, die Dichte des Stromes, welcher von der unteren Seite der
innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht 4 zu der Kathoden
schicht 2 läuft, wenn eine Vorwärtsvorspannung angelegt wird,
verringert werden. Auf diese Weise kann die Konzentration eines
örtlich großen Regenerierungsstroms, welcher zwischen der Ka
thodenschicht 2 und der innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht
4 läuft, welche verursacht wird, wenn eine Rückwärtsvorspannung
angelegt wird, eingeschränkt bzw. unterdrückt werden. Demzufol
ge kann die Zerstörung durch Hitze bzw. Wärme in der Nachbar
schaft der innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht 4, welche
durch einen Temperaturanstieg in der Nachbarschaft durch einen
Regenerierungsstrom verursacht wird, eingeschränkt bzw. unter
drückt werden.
Eine FWD gemäß einer fünften Ausführungsform wird nun anhand
der Fig. 11 beschrieben. Eine Draufsicht der FWD gemäß dieser
Ausführungsform, welche von der Oberfläche des Halbleitersub
strats aus gesehen ist, ist im wesentlichen dieselbe wie dieje
nige in Fig. 16. Ein Querschnitt entlang der Linie x-x in der
Draufsicht der FWD, wie sie in Fig. 16 gezeigt ist, ist in Fig.
11 angegeben. Die FWD gemäß dieser Ausführungsform weist ein
Halbleitersubstrat 1, eine Kathodenschicht 2, eine Anoden
schicht 3, eine innerste Feldbegrenzungsumfangsschicht 4, eine
Feldbegrenzungsschicht 5, eine Stopperkanalschicht 6 und eine
Kathodenelektrodenmetallschicht 7 wie in dem Fall der FWD gemäß
der ersten Ausführungsform auf. In der FWD gemäß dieser Ausfüh
rungsform erstreckt sich die Anodenelektrodenmetallschicht 8
bis zu dem äußersten Umfang der Anodenschicht 3, und es ist
eine Oxidschicht 12 vorgesehen, welche zum Füllen eines Grabens
in dem Grenzteil der Anodenschicht 3 und der innersten Feldbe
grenzungsumfangsschicht 4 vorgesehen ist, anders als die FWD
gemäß der ersten Ausführungsform.
Auf diese Weise isoliert, da die in den Graben gefüllte Oxid
schicht 12 zwischen der Anodenschicht 3 und der innersten Feld
begrenzungsumfangsschicht 4 gebildet ist, die Oxidschicht 12
gegen einen Strom, welcher von der Anodenschicht 3 zu der in
nersten Feldbegrenzungsumfangsschicht 4 läuft, in anderen Wor
ten, sie unterbricht den Strom. Als eine Folge kann, wenn eine
Vorwärtsvorspannung angelegt wird, die Dichte des Stromes, wel
cher von der Unterseite der innersten Feldbegrenzungsumfangs
schicht 4 zu der Kathodenschicht 2 läuft, verringert werden.
Als eine Folge kann die Konzentration bzw. die Konzentrierung
eines örtlich großen Regenerierungsstroms, welcher fließt, wenn
eine Rückwärtsvorspannung angelegt wird, eingeschränkt bzw. un
terdrückt werden. Demzufolge kann die Zerstörung durch Hitze in
der Nachbarschaft der innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht
4, welche durch einen Temperaturanstieg in der Nachbarschaft
durch den Regenerierungsstrom verursacht wird, eingeschränkt
bzw. unterdrückt werden.
Auch kann in diesem Fall, falls die Anodenelektrodenmetall
schicht 8 ungefähr so groß wie die Anodenschicht 3 gebildet
ist, die in den Graben gefüllte Oxidschicht 12 auf effektive
Weise als ein Widerstand dienen, und der Strom, welcher von der
Anodenelektrodenmetallschicht 8 zu der Kathodenelektrodenme
tallschicht 7 läuft, kann gleichmäßig in der Breitenrichtung
verteilt werden, wenn die über den Bereich zwischen der Anoden
elektrodenmetallschicht 8 und der Kathodenschicht 2 angelegte
Spannung dieselbe ist. Als eine Folge können die Strom/Span
nungs-Kennlinien zwischen der Anodenelektrodenmetallschicht 8
und der Kathodenelektrodenmetallschicht 7 verbessert werden.
Eine FWD gemäß einer sechsten Ausführungsform wird nun anhand
der Fig. 12 beschrieben. Eine Draufsicht der FWD gemäß dieser
Ausführungsform, welche von der Oberfläche des Halbleitersub
strats aus gesehen wird, ist dieselbe wie diejenige in Fig. 16.
Ein Querschnitt entlang der Linie x-x in der Draufsicht der
FWD, wie sie in Fig. 16 gezeigt ist, ist in Fig. 12 angegeben.
Die FWD gemäß dieser Ausführungsform weist ein Halbleitersub
strat 1, eine Kathodenschicht 2, eine innerste Feldbegrenzungs
umfangsschicht 4, eine Feldbegrenzungsschicht S. einen Stopper
kanal 6 und eine Kathodenelektrodenmetallschicht 7 wie in dem
Fall der FWD gemäß der ersten Ausführungsform auf. Die Länge
der Anodenschicht 3 in der radialen Richtung ist kurz, ein p-
Dotierstoffdiffusionsbereich 13 mit einer Tiefe, welche annä
hernd gleich der Tiefe der Anodenschicht 3 von der Hauptober
fläche ist, und mit einer relativ niedrigen Konzentration ist
zwischen der Anodenschicht 3 und der innersten Feldbegrenzungs
umfangsschicht 4 vorgesehen. Die Anodenelektrodenmetallschicht
8 ist bis zu der Innenseite der innersten Feldbegrenzungsum
fangsschicht 4 vorgesehen, anders als die FWD gemäß der ersten
Ausführungsform.
Auf diese Weise dient, da der p-Dotierstoffdiffusionsbereich 13
mit einer relativ niedrigen Konzentration zwischen der Anoden
schicht 3 und der innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht 4 ge
bildet ist, wenn eine Vorwärtsvorspannung angelegt ist, der Do
tierstoffdiffusionsbereich 13 als ein Widerstand gegen den
Strom, welcher von der Anodenschicht 3 zur innersten Feldbe
grenzungsumfangsschicht 4 läuft. Als eine Folge kann im Ver
gleich zu dem Fall, in dem nur die Anodenschicht 3 in der Abwe
senheit des Dotierstoffdiffusionsbereiches 13 vorgesehen ist,
die Dichte des Stromes, welcher von der unteren Seite der in
nersten Feldbegrenzungsumfangsschicht 4 zu der Kathodenschicht
2 läuft, verringert werden. Deshalb kann die Konzentration bzw.
die Konzentrierung des örtlich großen Regenerierungsstroms,
welcher zwischen der Kathodenschicht 2 und der innersten Feld
begrenzungsumfangsschicht 4 erzeugt wird, wenn eine Rückwärts
vorspannung angelegt wird, eingeschränkt bzw. unterdrückt wer
den. Als eine Folge kann die Zerstörung durch Hitze in der
Nachbarschaft der innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht 4,
welche durch einen Temperaturanstieg in der Nachbarschaft durch
den Regenerierungsstrom erzeugt wird, eingeschränkt bzw. unter
drückt werden.
Eine FWD gemäß einer siebten Ausführungsform wird nun anhand
der Fig. 13 beschrieben. Eine Draufsicht der FWD gemäß dieser
Ausführungsform, welche von der Oberfläche des Halbleitersub
strats aus gesehen wird, ist dieselbe wie diejenige in Fig. 16.
Ein Querschnitt entlang der Linie x-x in der Draufsicht der
FWD, wie sie in Fig. 16 gezeigt ist, ist wie es in Fig. 13 ge
zeigt ist. Die FWD gemäß dieser Ausführungsform weist ein Halb
leitersubstrat 1, eine Kathodenschicht 2, eine innerste Feldbe
grenzungsumfangsschicht 4, eine Feldbegrenzungsschicht 5, eine
Stopperkanalschicht 6, eine Kathodenelektrodenmetallschicht 7
und eine Anodenelektrodenmetallschicht 8 wie in dem Fall der
FWD gemäß der ersten Ausführungsform auf. Die FWD gemäß dieser
Ausführungsform weist eine Mehrzahl von p-Dotierstoffdiffu
sionsbereichen 14 einer relativ geringen Konzentration in vor
geschriebenen Intervallen in der Anodenschicht 3 von dem Zen
trum zu dem äußersten peripheren Teil auf.
Auf diese Weise dienen, da die Mehrzahl von p-Dotierstoffdiffu
sionsbereichen 14 der relativ niedrigen Konzentration in der
Anodenschicht 3 gebildet ist, wenn eine Vorwärtsvorspannung
angelegt wird, die Dotierstoffdiffusionsbereiche 14 als ein Wi
derstand gegen einen Strom, welcher von der Anodenschicht 3 zu
der innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht 4 läuft. Als eine
Folge kann, im Vergleich zu dem Fall, in dem nur die Anoden
schicht 3 in der Abwesenheit der Dotierstoffdiffusionsbereiche
14 gebildet ist, die Dichte des Stromes, welcher von der unte
ren Seite der innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht 4 zu der
Kathodenschicht 2 läuft, verringert werden. Auf diese Weise
kann, wenn eine Rückwärtsvorspannung angelegt wird, die Konzen
tration eines örtlich großen Regenerierungsstroms, welcher zwi
schen der Kathodenschicht 2 und der innersten Feldbegrenzungs
umfangsschicht 4 läuft, eingeschränkt bzw. unterdrückt werden.
Demzufolge kann die Zerstörung durch Hitze in der Nachbarschaft
der innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht 4, welche durch
einen Temperaturanstieg in der Nachbarschaft verursacht wird,
eingeschränkt bzw. unterdrückt werden.
Auch in diesem Fall kann, falls die Anodenelektrodenmetall
schicht 8 ungefähr so groß wie die Anodenschicht 3 gebildet
ist, der p-Dotierstoffdiffusionsbereich 14 der relativ niedri
gen Konzentration als ein Widerstand dienen, und ein Strom,
welcher von der Anodenelektrodenmetallschicht 8 zu der Katho
denelektrodenmetallschicht 7 läuft, kann gleichmäßig in der
Breitenrichtung des Halbleitersubstrats 1 verteilt werden, wäh
rend die Spannung, welche über den Bereich zwischen der Anoden
elektrodenmetallschicht 8 und der Kathodenelektrodenmetall
schicht 7 angelegt ist, dieselbe ist. Als eine Folge kann die
Strom/Spannungs-Kennlinie zwischen der Anodenelektrodenmetall
schicht 8 und der Kathodenelektrodenmetallschicht 7 verbessert
werden.
Eine FWD einer achten Ausführungsform wird nun anhand der Fig.
14 beschrieben. Eine Draufsicht der FWD gemäß dieser Ausfüh
rungsform, welche von der Oberfläche des Halbleitersubstrats
aus gesehen wird, ist dieselbe wie diejenige in Fig. 16. Ein
Querschnitt entlang der Linie x-x in der Draufsicht der FWD,
wie sie in Fig. 16 gezeigt ist, ist in Fig. 14 angegeben. Die
FWD gemäß dieser Ausführungsform weist ein Halbleitersubstrat
1, eine Kathodenschicht 2, eine innerste Feldbegrenzungsum
fangsschicht 4, eine Feldbegrenzungsschicht 5, eine Stopperka
nalschicht 6 und eine Kathodenelektrodenmetallschicht 7 wie in
dem Fall der FWD gemäß der ersten Ausführungsform auf. In der
FWD gemäß dieser Ausführungsform ist die Länge der Anoden
schicht 3 in der radialen Richtung kurz, und ein p-Dotierstoff
diffusionsbereich 15 einer relativ niedrigen Konzentration mit
einer Tiefe von der Hauptoberfläche, welche flacher ist als die
Anodenschicht 3, ist zwischen der Anodenschicht 3 und der in
nersten Feldbegrenzungsumfangsschicht 4 vorgesehen. In der FWD
gemäß dieser Ausführungsform ist die Anodenelektrodenmetall
schicht 8 bis zu der Innenseitengrenzfläche der innersten Feld
begrenzungsumfangsschicht 4 vorgesehen, anders als die FWD ge
mäß der ersten Ausführungsform.
Auf diese Weise ist der p-Dotierstoffdiffusionsbereich 15 der
relativ niedrigen Konzentration mit einer kleineren Tiefe als
die Anodenschicht 3 zwischen der Anodenschicht 3 und der inner
sten Feldbegrenzungsumfangsschicht 4 gebildet. Als eine Folge
läßt, wenn eine Vorwärtsvorspannung angelegt ist, der Dotier
stoffdiffusionsbereich 15 kaum Strom von der Anodenschicht 3
zur innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht 4 durch. Deshalb
kann die Dichte des Stromes, welcher von der Unterseite der er
sten Feldbegrenzungsumfangsschicht 4 zur Kathodenschicht 2
läuft, verringert werden. Auf diese Weise kann, wenn eine Rück
wärtsvorspannung angelegt ist, die Konzentration eines örtlich
großen Regenerierungsstroms, welcher zwischen der Kathoden
schicht 2 und der innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht 4
läuft, eingeschränkt bzw. unterdrückt werden. Als eine Folge
kann die Zerstörung durch Hitze in der Nachbarschaft der inner
sten Feldbegrenzungsumfangsschicht 4, welche durch einen Tempe
raturanstieg in der Nachbarschaft durch den Regenerierungsstrom
verursacht wird, eingeschränkt bzw. unterdrückt werden.
Da die Anodenelektrodenmetallschicht 8 bis zu der Nachbarschaft
der inneren Grenzfläche der innersten Feldbegrenzungsumfangs
schicht 4 gebildet ist, kann die Konzentration bzw. die Konzen
trierung des elektrischen Feldes zwischen der Anodenschicht 3
und der innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht 4 eingeschränkt
bzw. unterdrückt werden.
Eine FWD gemäß einer neunten Ausführungsform wird nun anhand
der Fig. 15 beschrieben. Eine Draufsicht der FWD gemäß dieser
Ausführungsform, welche von der Oberfläche des Halbleitersub
strats aus gesehen wird, ist dieselbe wie diejenige in Fig. 16.
Ein Querschnitt entlang der Linie x-x in der Draufsicht der
FWD, wie sie in Fig. 16 gezeigt ist, ist in Fig. 15 angegeben.
Die FWD gemäß dieser Ausführungsform weist ein Halbleitersub
strat 1, eine Kathodenschicht 2, eine Anodenschicht 3, eine
Feldbegrenzungsschicht 5, eine Stopperkanalschicht 6 und eine
Kathodenelektrodenmetallschicht 7 wie in dem Falle der ersten
Ausführungsform auf. In der FWD gemäß dieser Ausführungsform
erstreckt sich die Anodenelektrodenmetallschicht 8 bis zu der
Nachbarschaft des äußersten Umfangs der Anodenschicht 3, und
die innerste Feldbegrenzungsumfangsschicht 4 ist in ein inneres
Seitenteil 4a und ein äußeres Seitenteil 4b derart unterteilt,
daß ein Teil einer niedrigen Konzentration in dem Zentrum ge
bildet wird, anders als die FWD gemäß der ersten Ausführungs
form.
Auf diese Weise ist zwischen dem inneren Seitenteil 4a und dem
äußeren Seitenteil 4b ein Teil mit einer relativ niedrigen Kon
zentration angeordnet. Das innere Seitenteil 4a und das äußere
Seitenteil 4b besitzen eine relativ kleinere Lochdichte als der
Fall, in dem das innere Seitenteil 4a und das äußere Seitenteil
4b keinen derartigen Teil einer niedrigen Konzentration in dem
zentralen Teil in der Breitenrichtung besitzen, sondern in
einer konstanten Konzentration verteilt sind. Als eine Folge
ist die Dichte des Stromes, welcher von der innersten Feldbe
grenzungsumfangsschicht 4 zu der Kathodenschicht 2 läuft, wenn
eine Vorwärtsvorspannung angelegt ist, relativ klein. Als eine
Folge kann, wenn eine Rückwärtsvorspannung angelegt wird, die
Konzentration bzw. die Konzentrierung eines örtlich großen Re
generierungsstroms, welcher zwischen der Kathodenschicht 2 und
der innersten Feldbegrenzungsumfangsschicht 4 läuft, einge
schränkt bzw. unterdrückt werden. Demzufolge kann die Zerstö
rung durch Hitze in der Nachbarschaft des inneren Seitenteils
4a und des äußeren Seitenteils 4b der innersten Feldbegren
zungsumfangsschicht 4, welche durch einen Temperaturanstieg in
der Nachbarschaft verursacht wird, eingeschränkt bzw. unter
drückt werden.
Da das innere Seitenteil 4a und das äußere Seitenteil 4b eine
Breite und eine Implantationstiefe in dem tiefsten Teil besit
zen, welche identisch zu denen der Anmelderin bekannten Fälle
sind, und die Äquipotentialflächen dieselben sind wie in den
der Anmelderin bekannten Fällen, wird der Effekt des Entspan
nens bzw. Nachlassens der Konzentration bzw. der Konzentrierung
des elektrischen Feldes nicht abnehmen, anders als in dem Fall
des Verringerns der Implantationstiefe zum Verringern der Loch
dichte.
Claims (10)
1. Halbleitervorrichtung mit
einem Halbleitersubstrat (1) eines ersten Leitungstyps, einem ersten Dotierstoffdiffusionsbereich (3) eines zweiten Leitungstyps, der auf einer ersten Hauptoberfläche des Halblei tersubstrats (1) bis zu einer vorgeschriebenen Tiefe gebildet ist,
einem ringförmigen zweiten Dotierstoffdiffusionsbereich (4) des zweiten Leitungstyps, der in der ersten Hauptoberfläche in einem Bereich außerhalb von und um den ersten Dotierstoffdiffu sionsbereich (3) herum gebildet ist, mit einer größeren Tiefe von der Hauptoberfläche als diejenige des ersten Dotierstoff diffusionsbereiches (3) und einer höheren Konzentration als der erste Dotierstoffdiffusionsbereich (3),
einer ersten Metallschicht (8), welche in Kontakt mit dem er sten Dotierstoffdiffusionsbereich (3) auf der ersten Hauptober fläche des Halbleitersubstrats (1) in einem vorgeschriebenen Abstand von dem innersten Umfang des zweiten Dotierstoffdiffu sionsbereiches (4) vorgesehen ist, und
einer zweiten Metallschicht (7), welche in Kontakt mit einer zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (1) ist.
einem Halbleitersubstrat (1) eines ersten Leitungstyps, einem ersten Dotierstoffdiffusionsbereich (3) eines zweiten Leitungstyps, der auf einer ersten Hauptoberfläche des Halblei tersubstrats (1) bis zu einer vorgeschriebenen Tiefe gebildet ist,
einem ringförmigen zweiten Dotierstoffdiffusionsbereich (4) des zweiten Leitungstyps, der in der ersten Hauptoberfläche in einem Bereich außerhalb von und um den ersten Dotierstoffdiffu sionsbereich (3) herum gebildet ist, mit einer größeren Tiefe von der Hauptoberfläche als diejenige des ersten Dotierstoff diffusionsbereiches (3) und einer höheren Konzentration als der erste Dotierstoffdiffusionsbereich (3),
einer ersten Metallschicht (8), welche in Kontakt mit dem er sten Dotierstoffdiffusionsbereich (3) auf der ersten Hauptober fläche des Halbleitersubstrats (1) in einem vorgeschriebenen Abstand von dem innersten Umfang des zweiten Dotierstoffdiffu sionsbereiches (4) vorgesehen ist, und
einer zweiten Metallschicht (7), welche in Kontakt mit einer zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (1) ist.
2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der
der äußerste Umfang des ersten Dotierstoffdiffusionsbereiches (3) und der innerste Umfang des zweiten Dotierstoffdiffusions bereiches (4) in einem vorgeschriebenen Abstand voneinander entfernt vorgesehen sind, und
die Vorrichtung eine dritte Metallschicht (16) aufweist, welche auf der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (1) vor gesehen ist, in Kontakt steht mit dem äußersten Umfang der er sten Metallschicht (8) durch eine Isolierschicht (17), welche um die erste Metallschicht (8) herum gebildet ist, und die er ste Metallschicht (8) umgibt.
der äußerste Umfang des ersten Dotierstoffdiffusionsbereiches (3) und der innerste Umfang des zweiten Dotierstoffdiffusions bereiches (4) in einem vorgeschriebenen Abstand voneinander entfernt vorgesehen sind, und
die Vorrichtung eine dritte Metallschicht (16) aufweist, welche auf der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (1) vor gesehen ist, in Kontakt steht mit dem äußersten Umfang der er sten Metallschicht (8) durch eine Isolierschicht (17), welche um die erste Metallschicht (8) herum gebildet ist, und die er ste Metallschicht (8) umgibt.
3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der
der äußerste Umfang des ersten Dotierstoffdiffusionsbereiches
(3) und der innerste Umfang des zweiten Dotierstoffdiffusions
bereiches (4) in einem vorgeschriebenen Abstand entfernt von
einander derart vorgesehen sind, daß sie nicht in Kontakt mit
einander stehen,
wobei die Halbleitervorrichtung
eine Isolierschicht (10), welche zum Bedecken eines Bereiches auf der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (1) zwi schen dem äußersten Umfang des ersten Dotierstoffdiffusionsbe reiches (3) und dem innersten Umfang des zweiten Dotierstoff diffusionsbereiches (4) vorgesehen ist, und
eine leitende Schicht (9), welche die Isolierschicht (10) be deckt und den ersten Dotierstoffdiffusionsbereich (3) und den zweiten Dotierstoffdiffusionsbereich (4) verbindet, aufweist.
wobei die Halbleitervorrichtung
eine Isolierschicht (10), welche zum Bedecken eines Bereiches auf der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (1) zwi schen dem äußersten Umfang des ersten Dotierstoffdiffusionsbe reiches (3) und dem innersten Umfang des zweiten Dotierstoff diffusionsbereiches (4) vorgesehen ist, und
eine leitende Schicht (9), welche die Isolierschicht (10) be deckt und den ersten Dotierstoffdiffusionsbereich (3) und den zweiten Dotierstoffdiffusionsbereich (4) verbindet, aufweist.
4. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei
der
der erste Dotierstoffdiffusionsbereich (3) und der zweite Do tierstoffdiffusionsbereich (4) in Kontakt sind, und
die Halbleitervorrichtung einen dritten Dotierstoffdiffusions bereich (11) des ersten Leitungstyps, welcher zwischen dem er sten Dotierstoffdiffusionsbereich (3) und dem zweiten Dotier stoffdiffusionsbereich (4) vorgesehen ist, zweidimensional in Kontakt mit der Innenseite des zweiten Dotierstoffdiffusionsbe reichs (4) steht und eine Implantationstiefe aufweist, die kleiner ist als der erste Dotierstoffdiffusionsbereich (3).
der erste Dotierstoffdiffusionsbereich (3) und der zweite Do tierstoffdiffusionsbereich (4) in Kontakt sind, und
die Halbleitervorrichtung einen dritten Dotierstoffdiffusions bereich (11) des ersten Leitungstyps, welcher zwischen dem er sten Dotierstoffdiffusionsbereich (3) und dem zweiten Dotier stoffdiffusionsbereich (4) vorgesehen ist, zweidimensional in Kontakt mit der Innenseite des zweiten Dotierstoffdiffusionsbe reichs (4) steht und eine Implantationstiefe aufweist, die kleiner ist als der erste Dotierstoffdiffusionsbereich (3).
5. Halbleitervorrichtung mit
einem Halbleitersubstrat (1) eines ersten Leitungstyps, einem ersten Dotierstoffdiffusionsbereich (3) eines zweiten Leitungstyps, welcher auf einer ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (1) bis zu einer vorgeschriebenen Tiefe ge bildet ist,
einem zweiten Dotierstoffdiffusionsbereich (4), welcher in der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (1) in einem Be reich außerhalb und um den ersten Dotierstoffdiffusionsbereich (3) herum vorgesehen ist und eine größere Dotierstoffdiffu sionstiefe von der ersten Hauptoberfläche als diejenige des er sten Dotierstoffdiffusionsbereiches (3), eine höhere Konzentra tion als die des ersten Dotierstoffdiffusionsbereiches (3) und eine vorgeschriebene Breite aufweist,
einer ersten Metallschicht (8), welche in Kontakt mit dem er sten Dotierstoffdiffusionsbereich (3) auf der ersten Hauptober fläche des Halbleitersubstrats (1) vorgesehen ist,
einer zweiten Metallschicht (7), welche in Kontakt mit einer zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (1) vorgesehen ist, und
einen Widerstandsbereich (12, 13, 14, 15) in dem ersten Dotier stoffdiffusionsbereich (3) oder in einem Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Dotierstoffdiffusionsbereich (4), der als ein Widerstand gegen einen Strom dient, welcher von dem er sten Dotierstoffdiffusionsbereich (3) zu dem zweiten Dotier stoffdiffusionsbereich (4) fließt, und einen Widerstandsbetrag besitzt, der höher ist als derjenige des ersten Dotierstoffdif fusionsbereiches (3).
einem Halbleitersubstrat (1) eines ersten Leitungstyps, einem ersten Dotierstoffdiffusionsbereich (3) eines zweiten Leitungstyps, welcher auf einer ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (1) bis zu einer vorgeschriebenen Tiefe ge bildet ist,
einem zweiten Dotierstoffdiffusionsbereich (4), welcher in der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (1) in einem Be reich außerhalb und um den ersten Dotierstoffdiffusionsbereich (3) herum vorgesehen ist und eine größere Dotierstoffdiffu sionstiefe von der ersten Hauptoberfläche als diejenige des er sten Dotierstoffdiffusionsbereiches (3), eine höhere Konzentra tion als die des ersten Dotierstoffdiffusionsbereiches (3) und eine vorgeschriebene Breite aufweist,
einer ersten Metallschicht (8), welche in Kontakt mit dem er sten Dotierstoffdiffusionsbereich (3) auf der ersten Hauptober fläche des Halbleitersubstrats (1) vorgesehen ist,
einer zweiten Metallschicht (7), welche in Kontakt mit einer zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (1) vorgesehen ist, und
einen Widerstandsbereich (12, 13, 14, 15) in dem ersten Dotier stoffdiffusionsbereich (3) oder in einem Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Dotierstoffdiffusionsbereich (4), der als ein Widerstand gegen einen Strom dient, welcher von dem er sten Dotierstoffdiffusionsbereich (3) zu dem zweiten Dotier stoffdiffusionsbereich (4) fließt, und einen Widerstandsbetrag besitzt, der höher ist als derjenige des ersten Dotierstoffdif fusionsbereiches (3).
6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5, bei der
der Widerstandsbereich (12, 13, 14, 15) ein Bereich ist, wel
cher durch Füllen einer Isolierschicht (12) innerhalb eines
Grabens gebildet ist, der von der ersten Hauptoberfläche des
Halbleitersubstrats (1) bis zu einer vorgeschriebenen Tiefe in
einem Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Dotierstoff
diffusionsbereich (3, 4) gebildet ist.
7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, bei der
der Widerstandsbereich (12, 13, 14, 15) ein vierter Dotier
stoffdiffusionsbereich (13) des zweiten Leitungstyps ist, wel
cher zwischen dem ersten und dem zweiten Dotierstoffdiffusions
bereich (3, 4) gebildet ist und eine Konzentration aufweist,
welche niedriger ist als der erste Dotierstoffdiffusionsbereich
(3).
8. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei
der
der Widerstandsbereich (12, 13, 14, 15) eine Mehrzahl von ring
förmigen fünften Dotierstoffdiffusionsbereichen (14) des zwei
ten Leitungstyps ist, von der ersten Hauptoberfläche des Halb
leitersubstrats (1) bis zu einer vorgeschriebenen Tiefe in dem
ersten Dotierstoffdiffusionsbereich (3) von ungefähr dem Zen
trum des ersten Dotierstoffdiffusionsbereiches (3) zum Umgeben
des Zentrums gebildet ist und eine Konzentration aufweist,
welche niedriger ist als diejenige des zweiten Dotierstoffdif
fusionsbereiches (4).
9. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei
der
der Widerstandsbereich (12, 13, 14, 15) ein sechster Dotier
stoffdiffusionsbereich (15) des zweiten Leitungstyps ist, zwi
schen dem ersten und dem zweiten Dotierstoffdiffusionsbereich
(3, 4) in einem vorgeschriebenen Abstand von dem innersten Um
fang des zweiten Dotierstoffdiffusionsbereiches (4) vorgesehen
ist und eine kleinere Dotierstoffimplantationstiefe als dieje
nige des ersten Dotierstoffdiffusionsbereiches (3) und eine
niedrigere Konzentration als der erste Dotierstoffdiffusionsbe
reich (3) aufweist.
10. Halbleitervorrichtung mit
einem Halbleitersubstrat (1) eines ersten Leitungstyps, einem ersten Dotierstoffdiffusionsbereich (3) eines zweiten Leitungstyps, welcher auf einer ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (1) bis zu einer vorgeschriebenen Tiefe ge bildet ist,
einem ringförmigen zweiten Dotierstoffdiffusionsbereich (4a, 4b) des zweiten Leitungstyps, welcher in der ersten Hauptober fläche des Halbleitersubstrats (1) in einem Bereich außerhalb und um den ersten Dotierstoffdiffusionsbereich (3) herum vorge sehen ist und eine größere Tiefe von der Hauptoberfläche als diejenige des ersten Dotierstoffdiffusionsbereiches (3), eine höhere Konzentration als diejenige des ersten Dotierstoffdiffu sionsbereiches (3), eine vorgeschriebene Breite und eine gerin gere Dotierstoffkonzentration in der Nachbarschaft eines zen tralen Teiles in der Breitenrichtung als der äußerste und der innerste Umfang aufweist,
einer ersten Metallschicht (8), welche auf der ersten Haupt oberfläche des Halbleitersubstrats (1) vorgesehen ist, um annä hernd in Kontakt mit dem zweiten Dotierstoffdiffusionsbereich (4a, 4b) zu stehen, und
einer zweiten Metallschicht (7), welche in Kontakt mit einer zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (1) vorgesehen ist.
einem Halbleitersubstrat (1) eines ersten Leitungstyps, einem ersten Dotierstoffdiffusionsbereich (3) eines zweiten Leitungstyps, welcher auf einer ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (1) bis zu einer vorgeschriebenen Tiefe ge bildet ist,
einem ringförmigen zweiten Dotierstoffdiffusionsbereich (4a, 4b) des zweiten Leitungstyps, welcher in der ersten Hauptober fläche des Halbleitersubstrats (1) in einem Bereich außerhalb und um den ersten Dotierstoffdiffusionsbereich (3) herum vorge sehen ist und eine größere Tiefe von der Hauptoberfläche als diejenige des ersten Dotierstoffdiffusionsbereiches (3), eine höhere Konzentration als diejenige des ersten Dotierstoffdiffu sionsbereiches (3), eine vorgeschriebene Breite und eine gerin gere Dotierstoffkonzentration in der Nachbarschaft eines zen tralen Teiles in der Breitenrichtung als der äußerste und der innerste Umfang aufweist,
einer ersten Metallschicht (8), welche auf der ersten Haupt oberfläche des Halbleitersubstrats (1) vorgesehen ist, um annä hernd in Kontakt mit dem zweiten Dotierstoffdiffusionsbereich (4a, 4b) zu stehen, und
einer zweiten Metallschicht (7), welche in Kontakt mit einer zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (1) vorgesehen ist.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21389198A JP4017258B2 (ja) | 1998-07-29 | 1998-07-29 | 半導体装置 |
| JP10-213891 | 1998-07-29 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19908477A1 true DE19908477A1 (de) | 2000-02-10 |
| DE19908477B4 DE19908477B4 (de) | 2007-06-14 |
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ID=16646736
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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