DE60028629T2 - Halbleiterdiode - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterbauelement wie eine Freilaufdiode zur Verwendung in einer Parallelschaltung in Sperrrichtung mit einem Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT).
  • In den vergangenen Jahren haben sich IGBTs bedeutend weiter entwickelt, was die Erzielung eines niedrigen Spannungsabfalls im Einschaltzustand und einer hohen Schaltgeschwindigkeit (eine Eigenschaft der Rückwärtserholung) anbelangt, und sie nähern sich ihren theoretischen Grenzen an. Unter diesen Umständen wird den Eigenschaften von in IGBT-Module integrierten Dioden große Aufmerksamkeit gewidmet. Solche Dioden müssen eine niedrige Flussspannung und die Fähigkeit zum schnellen Schalten aufweisen, aber das Hauptaugenmerk gilt der Abhängigkeit der Flussspannung von der Temperatur. Dies liegt daran, dass die Zunahme der Größe eines IGBT-Moduls in jüngerer Zeit zu einer Zunahme der Anzahl der Diodenchips geführt hat, die in ein Modul integriert sind und im Parallelbetrieb arbeiten.
  • Wenn ein Halbleiterumrichter mit einem eingebauten IGBT-Modul aus irgendeinem Grund ausfällt, fließt ein großer Strom durch das IGBT-Modul und natürlich durch die darin befindlichen Dioden. Wenn die Dioden einen negativen Temperaturkoeffizienten haben, d. h. dadurch gekennzeichnet sind, dass ihre Flussspannung mit zunehmender Temperatur abnimmt, dann erleiden von einer Vielzahl von zueinander parallel geschalteten Dioden diejenigen, durch welche ein großer Strom fließt, eine Zunahme der Temperatur, wodurch die Flussspannung verringert und das Hindurchfließen eines viel größeren Stromes verursacht wird. Schließlich werden diejenigen Dioden, auf die sich der Strom konzentriert, zerstört.
  • Die Dioden umfassen pn-Dioden, die unter Verwendung einfacher pn-Übergänge gebildet sind, und Schottky-Dioden, die unipolare Elemente sind. Bei den pn-Dioden findet eine Injektion von Minoritätsträgern statt, so dass das Diffusionspotential des pn-Übergangs mit zunehmender Temperatur abnimmt. Ferner werden zur Verbesserung der Schalteigenschaften normalerweise Rekombinationszentren unter Verwendung eines Schwermetalls oder einer Elektronenbestrahlung in den Halbleiter eingebracht, um die Ladungsträgerlebensdauer zu verringern. Die Wirkung der Rekombinationszentren lässt jedoch nach, wenn die Temperatur zunimmt. Diese Phänomene sorgen dafür, dass die Flussspannung mit zunehmender Temperatur abnimmt. Ferner ist es schwierig, dafür zu sorgen, dass diese Abnahme der Flussspannung unter den Dioden gleich ist, und somit variiert die Temperaturcharakteristik unter den Dioden. Diese Variation kann einige Dioden einer Stromkonzentration aussetzen, wie es vorausgehend beschrieben wurde.
  • Andererseits erfahren die Schottky-Dioden aufgrund des Fehlens einer Injektion von Minoritätsträgern eine Zunahme der Flussspannung bei zunehmender Temperatur, und sie haben eine hohe Schaltgeschwindigkeit. Diese Dioden haben jedoch einen hohen Wert der Flussspannung.
  • A. Prost und andere haben in Proc. of IEEE ISPSD '97, Seite 213–216 (1997) berichtet, dass die Schalteigenschaften verbessert werden können, indem man die Dotierungskonzentration in der Anodenschicht verringert, um die Diffusionstiefe dieser Schicht zu verringern, und indem man Rekombinationszentren einbringt, um für einen positiven Temperaturkoeffizienten der Flussspannung zu sorgen. Ferner haben M. Mori und andere in Proc. of IEEE ISPSD '91, Seite 113–117 (1991) berichtet, dass die Schalteigenschaften verbessert werden können indem man Schottky und pn-Dioden innerhalb einer einzigen Zelle parallel schaltet und die Injektion von Minoritätsträgern aus der Anodenschicht beschränkt, um für einen positiven Temparaturkoeffizienten der Flussspannung zu sorgen.
  • Jedoch verursacht bei den oben beschriebenen pn-Dioden, da die Dotierungskonzentration in der Anodenschicht zur Verringerung der Diffusionstiefe verringert wurde, das Anlegen einer Spannung in Sperrichtung an die pn-Diode einen Durchbruch der Anodenschicht bei einer niedrigen Spannung, so dass keine Spannungsfestigkeit erzielt werden kann.
  • Ferner ist es bei der Kombination von Schottky- und pn-Dioden wegen der sehr kleinen Diffusionstiefe des Bereich der Schottky-Diode und der Verwendung einer p-Schicht mit einer niedrigen Dotierungskonzentration schwierig, die Höhe der Schottky-Barriere einzustellen, weshalb die Flussspannung oder deren Temperaturcharakteristik oder die Schalteigenschaften schwanken. Weitere Dioden sind in JP 61-269370 und in JP 10-326900 offenbart.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Probleme zu lösen und ein Halbleiterbauelement zur Verfügung zu stellen, das einen positiven Temperaturkoeffizienten der Flussspannung und eine hohe Schaltgeschwindigkeit bei der im tatsächlichen Betrieb auftretenden Stromdichte hat.
  • Um diese Aufgabe zu lösen, sieht die vorliegende Erfindung folgendes vor: Ein Halbleiterbauelement mit einer Basisschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, die einen hohen Widerstand hat, einer Anodenschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf einer Oberfläche der Basisschicht des ersten Leitfähigkeitstyps gebildet ist, einer Anodenelektrode, die auf einer Oberfläche der Anodenschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps gebildet ist, einer Kathodenschicht, die auf der anderen Oberfläche der Basisschicht des ersten Leitfähigkeitstyps gebildet ist, und einer Kathodenelektrode, die auf einer Oberfläche der Kathodenschicht gebildet ist, wobei besagte Anodenelektrode mit einem Teil der zweiten Anodenschicht verbunden ist, und das Flächenverhältnis S1/S2 zwischen 5 und 30 liegt, wobei S1 diejenige Fläche ist, über welche besagte Elektrode nicht mit der Anodenschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps verbunden ist, und S2 diejenige Fläche ist, über welche die Anodenelektrode mit der Anodenschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps verbunden ist.
  • Eine Isolierschicht ist zwischen besagter Anodenschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps und besagter Anodenelektrode eingefügt, so dass die Anodenschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps und die Anodenelektrode nicht miteinander verbunden sind.
  • Das Halbleiterbauelement weist eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Flächen auf, auf denen jeweils besagte Anodenschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps und besagte Anodenelektrode miteinander verbunden sind, und besagte Flächen stellen Streifen, kreisförmige Bögen, Ringe oder Inseln dar.
  • Besagte Anodenschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps, besagte Basisschicht des ersten Leitfähigkeitstyps und besagte Kathodenschicht des ersten Leitfähigkeitstyps werden vorzugsweise einer Elektronenbestrahlung oder einer Schwermetalldiffusion unterworfen.
  • Indem die Hauptelektrode nur mit einem Teil der Anodenschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps kontaktiert wird, wie es oben beschrieben ist, fließt ein durch das Bauelement fließender Strom über die Anodenschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps. Aufgrund der hohen Dotierungskonzentration ist die Funktionsweise der Anodenschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps fast unipolar, während das Bauelement in Flussrichtung betrieben wird. Daher nehmen bei einem Ansteigen der Temperatur die Beweglichkeit und der Diffusionskoeffizient der Anodenschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps ab, wodurch der Widerstand (von MOSFETs oder anderen Bauelementen) zunimmt. Folglich hat die Flussspannung einen positiven Temperaturkoeffizienten.
  • Ferner kann die Schaltgeschwindigkeit erhöht werden, indem Rekombinationszentren mittels Elektronenbestrahlung oder Schwermetalldiffusion eingebracht werden.
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Obwohl die folgenden Ausführungsbeispiele unter der Annahme beschrieben werden, dass der erste Leitfähigkeitstyp eine n-Typ-Schicht ist, während der zweite Leitfähigkeitstyp eine p-Typ-Schicht ist, können n- und p-Leitung zwischen den Schichten vertauscht werden.
  • 1 ist eine perspektivische Schnittansicht einer pn-Diode nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist eine Zeichnung, welche den Betrieb der pn-Diode in 1 erläutert;
  • 3 zeigt die Temperaturabhängigkeit des Zusammenhangs zwischen der Flussspannung und dem Flussstrom für jede in 1 gezeigte experimentelle pn-Diode, wobei 3(a) das experimentelle Bauelement 1 und 3(b) das experimentelle Bauelement 2 zeigt;
  • 4 zeigt die Temperaturabhängigkeit des Zusammenhangs zwischen der Flussspannung und dem Flussstrom für jede in 1 gezeigte experimentelle pn-Diode, wobei 4(a) das experimentelle Bauelement 3 und 4(b) das experimentelle Bauelement 4 zeigt;
  • 5 ist ein Schaltbild einer Testschaltung für das Abschalten eines IGBT; und
  • 6 zeigt Variationen des planaren Musters der Ausführungsform von 1, wobei 6(a) ein Muster mit kreisförmigen Bögen, 6(b) ein Ringmuster und 6(c) ein Inselmuster zeigt.
  • Mit Bezug auf die Figuren ist eine p-Anodenschicht 1 auf einer Oberfläche einer n-Basisschicht 3, die einen hohen Widerstand hat, gebildet, während eine n-Kathodenschicht 2 auf der anderen Oberfläche gebildet ist. Die Oberfläche der p-Anodenschicht 1 ist mit einer Isolierschicht beschichtet, in der Kontaktschlitze gebildet sind, und eine Anodenelektrode 5 ist auf der p-Anodenschicht 1 gebildet und mit der p-Anodenschicht 1 in den Bereichen der Kontaktschlitze 7 verbunden. Eine Kathodenelektrode 6 ist auf der n-Kathodenschicht 2 gebildet. Ferner ist das planare Muster der Kontaktschlitze 7 gestreift. Das Verhältnis der Flächen S1/S2 beträgt 5 oder mehr und 30 oder weniger, wobei S1 die Fläche der p-Anodenschicht 1 ist, die von einer Isolierschicht 4 bedeckt ist (die Fläche eines nicht verbundenen Bereichs), und S2 ist die Fläche der Bereiche der Kontaktschlitze 7 (die Fläche des verbundenen Bereichs). Ferner ist die pn-Diode zur Verringerung der Schaltzeit mit Elektronenstrahlen bestrahlt, um die Lebensdauer zu verkürzen.
  • Die Herstellung des obigen Bauelements wird jetzt im Detail beschrieben. Ein Halbleitersubstrat wurde bereitgestellt, indem Phosphor, der einen n-Typ-Dotierstoff darstellt, von einer Oberfläche einer n-Typ-Scheibe mit einem spezifischen Widerstand von 150 Ωcm und einer Dicke von 350 μm eindifundiert wurde, bis der Phosphor eine Tiefe von 150 μm erreichte, wodurch eine n+-Schicht gebildet wurde. Diese n+-Schicht fungierte als die n-Kathodenschicht 2. Bor mit einer Dosis von ungefähr 3,0 × 1013/cm2 wurde in eine der n+-Schicht gegenüberliegende Oberfläche des Halbleitersubstrats ionenimplantiert und wurde anschließend mittels einer Wärmebehandlung bei ungefähr 1150°C ungefähr fünf Stunden lang eindiffundiert. Die Diffusionstiefe XJ des Bors war ungefähr 5 μm. Diese Diffusionsschicht fungierte als die p-Anodenschicht 1.
  • Anschließend wurde die Isolierschicht 4 auf die Oberfläche der p-Anodenschicht 1 aufgebracht und die Kontaktschlitze 7 wurden in der Isolierschicht 4 gebildet. Die Anodenelektrode 5 wurde in denjenigen Bereichen, in denen die p-Anodenschicht 1 freigelegt war und auf der Isolierschicht 4 gebildet. Die Anodenelektrode 5 und die p-Anodenschicht 1 wurden in den Bereichen der Kontaktschlitze 7 miteinander verbunden.
  • Die Kontaktschlitze 7 wurden in der Isolierschicht 4 in Form von Streifen gebildet (1 zeigt das Streifenmuster der Kontaktlöcher 7). Die pn-Dioden wurden experimentell hergestellt, indem die Breite W der Kontaktschlitze auf einen festen Wert von 6 μm und der Abstand D der Kontaktschlitze auf 30 μm (experimentelles Bauelement 1), 60 μm (experimentelles Bauelement 2), 120 μm (experimentelles Bauelement 3), oder 180 μm (experimentelles Bauelement 4) festgelegt wurde, so dass das Flächenverhältnis S1/S2 zwischen der Fläche S1 auf der p-Anodenschicht 1, die durch die Isolierschicht 4 abgedeckt wurde (die Fläche des nicht verbundenen Bereichs) und der Fläche S2 der Bereiche der Kontaktschlitze 7 (die Fläche des verbundenen Bereichs) 5, 10, 20 oder 30 war. Wenn man die Breite der p-Anodenschicht und ihre Länge als X bzw. Y definiert, dann ist die Gesamtfläche der p-Anodenschicht X × Y, d. h. S1 + S2, die Fläche des nicht verbundenen Bereichs (S1) ist D × Y und die Fläche des verbundenen Bereichs (S2) ist W × Y.
  • Ferner wurde jede pn-Diode zur Verringerung der Schaltzeit mit Elektronenstrahlen von ungefähr 10 Mrad bestrahlt, um die Lebensdauer zu verringern. Natürlich kann die Lebensdauer auch durch Verwendung eines Schwermetalls wie Gold oder Platin verkürzt werden.
  • Durch die oben beschriebene Verringerung der Dosis der p-Anodenschicht 1 und der Diffusionstiefe XJ erhöhte sich die Stromdichte des Stromes Ia, der die p-Anodenschicht 1 durchquert, und der laterale Widerstand R erhöhte sich, wie in 2 (die eine vergrößerte Ansicht des Gebiets um die p-Anodenschicht in 1 ist) gezeigt ist. Der Temperaturkoeffizient der Flussspannung konnte dadurch wirksam positiv gemacht werden. Ferner konnte die Lebensdauer verkürzt werden, um eine hohe Schaltgeschwindigkeit zu erzielen.
  • Die 3 und 4 zeigt die Temperaturabhängigkeit des Zusammenhangs zwischen der Flussspannung in V und dem Flussstrom in A als Kurve für jede in 1 gezeigte experimentelle pn-Diode. 3(a) zeigt eine solche Kurve für das experimentelle Bauelement 1 und 3(b) zeigt eine solche Kurve für das experimentelle Bauelement 2. 4(a) zeigt eine solche Kurve für das experimentelle Bauelement 3 und 4(b) zeigt eine solche Kurve für das experimentelle Bauelement 4. Diese experimentellen Bauelemente hatten eine Chipgröße von 1 cm2.
  • In den 3 und 4 bedeutet T die Raumtemperatur, wobei für einen Flussstrom im tatsächlichen Betrieb von 200 A der Wert (Flussspannung bei 125°C minus Flussspannung bei Raumtemperatur)/(Flussspannung bei Raumtemperatur) als Temperaturkoeffizient definiert ist. Wenn dieser Wert negativ ist, ist der Temperaturkoeffizient negativ, und wenn dieser Wert positiv ist, ist der Temperaturkoeffizient positiv. Ferner stellt der Betrag des Wertes den Betrag der Änderungsrate der Flussspannung als Funktion der Temperatur dar.
  • Die Messergebnisse zeigten, dass das experimentelle Bauelement 1 einen Temperaturkoeffizienten von +0,1 und eine Flussspannung von 2,0 V bei Raumtemperatur hatte, dass das experimentelle Bauelement 2 einen Temperaturkoeffizienten von +0,2 und eine Flussspannung von 2,5 V hatte, dass das experimentelle Bauelement 3 einen Temperaturkoeffizienten von +0,3 und eine Flussspannung 3,0 V hatte und dass das experimentelle Bauelement 4 einen Temperaturkoeffizienten von +0,5 und eine Flussspannung von 3,5 V hatte.
  • Zum Vergleich wurden versuchsweise pn-Dioden hergestellt, die eine Kontaktschlitzbreite von 6 μm und einen Kontaktschlitzabstand von 20 μm (Vergleichsbauelement 1) oder 200 μm (Vergleichsbauelement 2) hatten, und die eine Struktur hatten, welche mit derjenigen von 1 vergleichbar ist. Obwohl dies nicht gezeigt ist, hatte das Vergleichsbauelement 1 einen Temperaturkoeffizienten von –0,1 und eine Flussspannung von 2,4 V und das Vergleichsbauelement 2 hatte einen Temperaturkoeffizienten von +1 und eine Flussspannung von 4,5 V.
  • Ferner wurde an einer konventionellen pn-Diode (mit einer über der gesamten p-Anodenschicht gebildeten Anodenelektrode) ein Temperaturkoeffizient von –0,5 und eine Flussspannung von 2,3 V festgestellt.
  • Diese Ergebnisse zeigen, dass der Temperaturkoeffizient negativ ist, wenn die Breite D der Isolierschicht kleiner als diejenige des experimentellen Bauelements 1 ist. Darüber hinaus steigt der laterale Widerstand der p-Anodenschicht an und vergrößert den Betrag der Flussspannung exzessiv, wenn die Breite D der Isolierschicht größer als diejenige des experimentellen Bauelements 4 ist. Außerdem kann sich der Strom im Bereich der Kontaktschlitze 7 konzentrieren und dadurch das Bauelement zerstören.
  • Die Ergebnisse der experimentellen Herstellung zeigen, dass gute Ergebnisse erzielt werden, wenn die Kontaktschlitzbreite 6 μm ist und wenn der Abstand zwischen den Kontaktschlitzen (die Breite D der Isolierschicht) zwischen 30 und 180 μm liegt. Dies wiederum zeigt, dass gute Ergebnisse erzielt werden, wenn das zuvor erwähnte Flächenverhältnis S1/S2 zwischen 5 und 30 liegt. Im übrigen konnten dann, wenn S1/S2 zwischen 5 und 30 lag, vergleichbare Ergebnisse erzielt werden, auch wenn die Kontaktschlitzbreite W verändert wurde.
  • Ferner hatten die experimentellen Bauelemente (experimentelle Bauelemente 1 bis 4) fast den gleichen Rückwärtserholungsstrom und die gleiche Rückwärtserholungszeit wie die Vergleichsbauelemente (Vergleichsbauelemente 1 und 2). Die Rückwärtserholungszeit lag zwischen 630 und 650 nsec, und der Rückwärtserholungsstrom lag zwischen 1100 und 1200 A.
  • Ferner wurde eine IGBT-Abschalttestschaltung nach 5 verwendet, um die Dioden auf ihre Spannungsfestigkeit bei der Rückwärtserholung zu prüfen, wobei die Testschaltung einen IGBT 11, die experimentelle Diode 12, einen Begrenzungswiderstand 13, eine Steuerspannungsversorgung 14 und eine Spannungsversorgung 15 umfasst. Zum Betrieb dieser Schaltung wird ein IGBT 11 eingeschaltet, um eine Energie von (1/2)LI2 in einer Induktivität L zu speichern, und der IGBT 11 wird dann abgeschaltet. Dann beginnt ein durch L fließender Strom durch eine experimentelle Diode 12 zu fließen. Wenn der IGBT 11 dann eingeschaltet wird, beginnt durch die experimentelle Diode ein Strom in einer gegenüber dem vorherigen Strom umgekehrten Richtung zu fließen, so dass der ursprüngliche Strom aufgehoben wird. Die experimentelle Diode tritt in einen Rückwärtserholungsprozess ein und wird abgeschaltet, nachdem ein Rückwärtserholungsstrom über einen Zeitraum geflossen ist, welcher der Rückwärtserholungszeit entspricht. Wenn der Rückwärtserholungsstrom groß und die Rückwärtserholungszeit lang ist, steigen die Rückwärtserholungsverluste an diesem Punkt so weit an, dass die experimentelle Diode 12 zerstört wird. Bei den Versuchen wurden drei experimentelle Dioden 12 parallel geschaltet. Wenn die experimentellen Dioden 12 konventionelle Dioden umfassten, wurden sie zerstört, wenn der Abschaltstrom des IGBT 11 1200 A war. Die Dioden gemäß der vorliegenden Erfindung (experimentelle Bauelemente 1 bis 4) wurden jedoch nicht zerstört, auch wenn der Abschaltstrom des IGBT 11 bis auf 6000 A erhöht wurde. Dies liegt daran, dass der positive Temperaturkoeffizient der Dioden gemäß der vorliegenden Erfindung die Ausgewogenheit zwischen den Strömen durch die drei parallel geschalteten Dioden beträchtlich verbessert.
  • 6 zeigt eine Variation des planaren Musters der Ausführungsform von 1. 6(a) zeigt ein Muster mit kreisförmigen Bögen, 6(b) zeigt ein Ringmuster und 6(c) ist ein Inselmuster. Diese planaren Muster zeigen die Isolierschicht auf der p- Anodenschicht. Mit jedem dieser Muster können mit den vorausgehend beschriebenen Wirkungen vergleichbare Wirkungen erzielt werden, indem besagtes Flächenverhältnis S1/S2 auf einen Wert zwischen 5 und 20 festgelegt wird, um die Lebensdauer wie vorausgehend beschrieben zu verkürzen. Im übrigen dienen diese Muster nur der Veranschaulichung, und obwohl beispielsweise 6(c) quadratische Inseln zeigt, können diese natürlich auch kreisförmig oder polygonförmig sein.
  • Obgleich dieses Ausführungsbeispiel in Verbindung mit einer p-Anodenschicht mit einer Dosis von 3,0 × 1013 cm–2 beschrieben worden ist, zeigen die Ergebnisse einer Simulation, dass ähnliche Ergebnisse innerhalb eines Bereichs zwischen 1,0 × 1013 cm–2 und 3,0 × 1014 cm–2 erzielt werden können.
  • Nach der vorliegenden Erfindung kann der Temperaturkoeffizient der pn-Diode positiv gemacht werden, indem die Anodenelektrode mit einem Bereich der p-Anodenschicht verbunden wird und das Verhältnis zwischen der Fläche S1 (der nicht verbundene Bereich) und der Fläche S2 (der verbundene Bereich) auf einen Wert zwischen 5 und 30 festgelegt wird.
  • Ferner kann die Schaltzeit mittels einer Elektronenstrahlbestrahlung oder einer Schwermetalldiffusion verringert werden. Außerdem kann die Spannungsfestigkeit bei der Rüclcwärtserholung verbessert werden.

Claims (4)

  1. Ein Halbleiterbauelement mit einer Basisschicht (3) eines ersten Leitfähigkeitstyps, die einen hohen Widerstand hat, einer Anodenschicht (1) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf einer Oberfläche der Basisschicht des ersten Leitfähigkeitstyps gebildet ist, einer Anodenelektrode (5), die auf einer Oberfläche der Anodenschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps gebildet ist, einer Kathodenschicht (2), die auf der anderen Oberfläche der Basisschicht des ersten Leitfähigkeitstyps gebildet ist, und einer Kathodenelektrode (6), die auf einer Oberfläche der Kathodenschicht gebildet ist, wobei das Halbleiterbauelement dadurch gekennzeichnet ist, dass besagte Anodenelektrode mit einem Teil der zweiten Anodenschicht verbunden ist, und dass das Flächenverhältnis S1/S2 zwischen 5 und 30 liegt, wobei S1 diejenige Fläche ist, über welcher besagte Anodenelektrode nicht mit der Anodenschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps verbunden ist, und S2 diejenige Fläche ist, auf welcher die Anodenelektrode mit der Anodenschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps verbunden ist.
  2. Ein Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Isolierschicht (4) zwischen besagter Anodenschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps und besagter Anodenelektrode eingefügt ist, so dass die Anodenschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps und die Anodenelektrode nicht miteinander verbunden sind.
  3. Ein Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Flächen aufweist, auf denen jeweils besagte Anodenschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps und besagte Anodenelektrode miteinander verbunden sind, und dass besagte Flächen Streifen, kreisförmige Bögen, Ringe oder Inseln darstellen.
  4. Ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass besagte Anodenschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps, besagte Basisschicht des ersten Leitfähigkeitstyps und besagte Kathodenschicht des ersten Leitfähigkeitstyps einer Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl oder einer Schwermetalldiffusion unterworfen werden.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016051973A1 (ja) * 2014-10-03 2016-04-07 富士電機株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法
DE102020119349A1 (de) 2020-07-22 2022-01-27 Infineon Technologies Austria Ag Diode und Verfahren zur Herstellung einer Diode

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61269370A (ja) * 1985-05-24 1986-11-28 Fujitsu Ltd 半導体装置
JP3146650B2 (ja) * 1992-07-15 2001-03-19 富士電機株式会社 パワー集積回路
EP0810670B1 (de) * 1996-05-31 2004-07-28 STMicroelectronics S.r.l. Vertikaler Leistungsbipolartransistor mit integriertem Fühlwiderstand
JP3807023B2 (ja) * 1997-05-27 2006-08-09 富士電機デバイステクノロジー株式会社 電力用ダイオード
JP3287269B2 (ja) * 1997-06-02 2002-06-04 富士電機株式会社 ダイオードとその製造方法

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