DE10054636A1 - Halbleitervorrichtung - Google Patents
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Abstract
In einer Halbleitervorrichtung sind N·+·-Diffusionsbereiche (6a-6d), ein P-Diffusionsbereich (5a) und dergleichen an einer Oberfläche einer auf einem p-Siliciumsubstrat (1) ausgebildeten N·-·-Epitaxieschicht (2) und in deren Nähe gebildet. Auf dem P-Diffusionsbereich (5a), der sich zwischen N·-·-Diffusionsbereichen (6a und 6b) und der N·-·-Epitaxieschicht (2) befindet, sind Gate-Elektrodenabschnitte (8a und 8b) gebildet, wobei dazwischen ein Gate-Isolierfilm vorgesehen ist. Ferner sind eine Source-Elektrode (9) und eine Drain-Elektrode (10) vorhanden. Unter einem Feldisolierfilm (14) ist ein P-Diffusionsbereich (7) in einer Richtung quer zur Richtung eines im Durchlaßzustand erfolgenden Stromflusses diskret gebildet. Dadurch wird eine Halbleitervorrichtung erhalten, bei der ein Anstieg des Duchlaßwiderstandes im Durchlaßzustand unterdrückt werden kann und dennoch die Wirkung einer Reduzierung eines elektrischen Feldes beinhalten werden kann.
Description
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Halbleitervorrichtungen
und insbesondere eine Halbleitervorrichtung, die mit Doppel
diffusion-Metalloxidhalbleiter-Transistoren (die im folgenden
mit "DMOS-Transistoren" bezeichnet werden) und dergleichen
versehen ist.
Eine mit DMOS-Transistoren versehene Halbleitervorrichtung
wird im folgenden als Beispiel für eine Halbleitervorrichtung
zum Schalten eines hohen Stroms beschrieben. Wie in Fig. 31
gezeigt ist, ist auf einem p-Siliciumsubstrat 101 eine N-
Epitaxieschicht 102 gebildet. An der Oberfläche der N--Epita
xieschicht 102 und in deren Nähe sind N+-Diffusionsbereiche
106a-106d gebildet. An der Oberfläche der N--Epitaxieschicht
102 und in deren Nähe ist ein die N+-Diffusionsbereiche 106a
und 106b umgebender P-Diffusionsbereich 105a gebildet. Ebenso
ist ein die N+-Diffusionsbereiche 106c und 106d umgebender P-
Diffusionsbereich 105b gebildet.
Auf der Oberfläche des P-Diffusionsbereichs 105a ist ein
Gate-Elektrodenabschnitt 108a gebildet, der sich zwischen dem
N+-Diffusionsbereich 106a und der N--Epitaxieschicht 102 be
findet, wobei dazwischen ein Isolierfilm ausgebildet ist. Ein
Gate-Elektrodenabschnitt 108b ist auf der Oberfläche des P-
Diffusionsbereichs 105b, der sich zwischen dem N+-Diffusions
bereich 106c und der N--Epitaxieschicht 102 befindet, und auf
der Oberfläche des P-Diffusionsbereichs 105a, der sich zwi
schen dem N+-Diffusionsbereich 106b und der N--Epitaxieschicht
102 befindet, ausgebildet, wobei dazwischen ein Isolierfilm
vorgesehen ist.
Mit den N+-Diffusionsbereichen 106a-106d ist ein Source-Elek
trodenabschnitt 109 elektrisch verbunden. An der Oberfläche
der N--Epitaxieschicht 102 ist ein Feldisolierfilm 114 gebil
det. Auf einer Seite des Feldisolierfilms 114 ist in einem
Abstand vom Gate-Elektrodenabschnitt 108a eine Drain-Elek
trode 110 gebildet.
Die Drain-Elektrode 110 ist mit der N+-Diffusionsschicht 104,
die an der N--Epitaxieschicht 102 gebildet ist, elektrisch
verbunden. Zwischen dem p-Siliciumsubstrat 101 und der N--
Epitaxieschicht 102 ist ein eingebetteter N+-Diffusionsbe
reich 103 gebildet. Unter dem Feldisolierfilm 114 ist ein p-
Diffusionsbereich 107 gebildet.
Nun wird die Funktionsweise der obenbeschriebenen Halbleiter
vorrichtung erläutert. Durch Anlegen eines vorgegebenen Po
tentials an die Gate-Elektrodenabschnitte 108a und 108b wer
den in den P-Diffusionsbereichen 105a und 105b Kanalbereiche
gebildet, wobei von dem Source-Elektrodenabschnitt 109 durch
die N+-Diffusionsbereiche 106a, 106b und 106c zum Drain-Elek
trodenabschnitt 110 ein Strom fließt, wie durch Pfeile ange
deutet ist.
In dem obigen Betrieb erstreckt sich, wie in Fig. 32 gezeigt
ist, eine Verarmungsschicht (Verarmungsschicht A) von den
Grenzflächen zwischen der N--Epitaxieschicht 102 und den P-
Diffusionsbereichen 105a und 105b zur N--Epitaxieschicht 102.
Ebenso erstreckt sich eine Verarmungsschicht 120 (Verarmungs
schicht B) von der Grenzfläche zwischen dem P-Diffusionsbe
reich 107 und der N--Epitaxieschicht 102 zur N--Epitaxie
schicht 102. Insbesondere unterdrückt die Verarmungsschicht B
eine Konzentration des elektrischen Feldes, wodurch die Dau
erhaftigkeit verbessert wird. Diese Halbleitervorrichtung,
die mit DMOS-Transistoren versehen ist, besitzt die obige
Struktur und arbeitet in der folgenden Weise.
Wie oben beschrieben, ist der P-Diffusionsbereich 107 dazu
vorgesehen, die Konzentration des elektrischen Feldes durch
die Verarmungsschicht, die sich von der Grenzfläche zwischen
dem P-Diffusionsbereich 107 und der N--Epitaxieschicht 102
zur N--Epitaxieschicht 102 erstreckt, zu unterdrücken, wo
durch die Durchbruchspannung verbessert wird. In einem Zu
stand, in dem vom Source-Elektrodenabschnitt 109 zum Drain-
Elektrodenabschnitt 110 ein Strom fließt, entsteht jedoch das
Problem, daß der P-Diffusionsbereich 107 den Stromfluß er
schwert, wodurch der Durchlaßwiderstand ansteigt.
Fig. 33A ist ein Graph, der das Ergebnis einer Auswertung der
Beziehung zwischen dem Drain-Strom und der Drain-Spannung bei
unterschiedlichen Gate-Spannungen des DMOS-Transistors, der
nicht mit einem P-Diffusionsbereich 107 versehen ist, zeigt.
Fig. 33B ist ein Graph, der das Ergebnis der Auswertung der
Beziehung zwischen dem Drain-Strom und der Drain-Spannung in
dem DMOS-Transistor, der mit dem P-Diffusionsbereich 107 ver
sehen ist, zeigt.
Wie aus den Fig. 33A und 33B hervorgeht, ist der Drain-Strom
in der mit dem P-Diffusionsbereich 107 versehenen Struktur
niedriger als der Drain-Strom in der nicht mit den P-Diffusi
onsbereich 107 versehenen Struktur, falls die gleichen Drain-
Spannungen verwendet werden. Wenn insbesondere die Drain-
Spannung verhältnismäßig niedrig ist, ist auch der Drain-
Strom ähnlich niedrig.
Daher besteht bei der mit den P-Diffusionsbereich 107 verse
henen Struktur das Problem, daß der Durchlaßwiderstand im
Durchlaßzustand angenähert drei- bis fünfmal größer als in
der nicht mit dem P-Diffusionsbereich 107 versehenen Struktur
ist.
Die Erfindung zielt auf die Beseitigung des obigen Problems.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Halblei
tervorrichtung zu schaffen, die einen Anstieg des Durchlaßwi
derstandes ohne Verringerung der Wirkung der Reduzierung ei
nes elektrischen Feldes im Durchlaßzustand unterdrücken kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Halblei
tervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 7. Weiterbil
dungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen ange
geben.
Die Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt ein
Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps, einen
ersten Bereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps, einen zwei
ten Bereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps, einen dritten
Bereich eines ersten Leitfähigkeitstyps, einen ersten Elek
trodenabschnitt, einen zweiten Elektrodenabschnitt, einen
dritten Elektrodenabschnitt und einen vierten Bereich. Der
erste Bereich ist auf dem Halbleitersubstrat und in direktem
Kontakt mit diesem gebildet. Der zweite Bereich ist an der
Oberfläche des ersten Bereichs und in deren Nähe gebildet.
Der dritte Bereich ist an der Oberfläche des ersten Bereichs
und in deren Nähe gebildet und umgibt den zweiten Bereich.
Der erste Elektrodenabschnitt ist auf der Oberfläche des
dritten Bereichs gebildet, der sich zwischen den ersten und
zweiten Bereichen befindet, wobei dazwischen ein Isolierfilm
vorgesehen ist. Der zweite Elektrodenabschnitt ist mit dem
zweiten Bereich verbunden. Der dritte Elektrodenabschnitt ist
mit dem ersten Bereich verbunden und vom dritten Bereich um
eine Strecke beabstandet. Der vierte Bereich ist an der Ober
fläche des ersten Bereichs oder in deren Nähe zwischen dem
dritten Elektrodenabschnitt und dem dritten Bereich gebildet.
Der vierte Bereich besitzt eine Tiefe, die sich in Abhängig
keit von der Position in einer Richtung quer zur Richtung des
Stromflusses ändert.
Die obige Struktur schafft einen sogenannten MOS-Transistor,
der erste, zweite und dritte Bereiche sowie den ersten Elek
trodenabschnitt umfaßt. Durch Anlegen einer vorgegebenen
Spannung an den ersten Elektrodenabschnitt tritt die Struktur
in den Durchlaßzustand ein, in dem ein Strom vom zweiten
Elektrodenabschnitt durch die zweiten und ersten Bereiche zum
dritten Elektrodenabschnitt fließt. In diesem Zustand er
streckt sich eine Verarmungsschicht von einer Grenzfläche
zwischen den ersten und vierten Bereichen zum ersten Bereich.
Da sich die Tiefe des vierten Bereichs in Abhängigkeit von
der Position in einer Richtung quer zur Richtung des Strom
flusses ändert, ändert sich die Position des Endes der Verar
mungsschicht entsprechend der Tiefe des vierten Bereichs.
Dadurch kann der Strom durch den ersten Bereich in der Nähe
einer Position unmittelbar unter dem Ende der Verarmungs
schicht, das in einer Richtung quer zur Richtung des Strom
flusses gebildet ist und sich an einer weniger tiefen Posi
tion befindet, fließen. Dadurch wird die Situation vermieden,
daß ein Stromfluß verhindert wird. Die Verarmungsschicht re
duziert das elektrische Feld. Im Ergebnis kann ein Anstieg
des Durchlaßwiderstandes unterdrückt werden, wobei dennoch
die Wirkung einer Reduzierung des elektrischen Feldes auf
rechterhalten wird.
Vorzugsweise ist an der Oberfläche des ersten Bereichs oder
in deren Nähe ein fünfter Bereich des ersten Leitfähigkeits
typs, der den dritten Elektrodenabschnitt umgibt, gebildet.
In diesem Fall ist ein Bipolartransistor, der die ersten,
dritten und fünften Bereiche enthält, so konfiguriert, daß
ein Strom durch den im dritten Bereich gebildeten Kanalbe
reich dem ersten Bereich zugeführt wird, wenn an eine erste
Elektrode eine vorgegebene Spannung angelegt wird, so daß ein
sogenannter Bipolartransistor mit isoliertem Gate gebildet
wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfaßt eine Halb
leitervorrichtung ein Halbleitersubstrat eines ersten Leitfä
higkeitstyps, einen ersten Bereich eines zweiten Leitfähig
keitstyps, einen zweiten Bereich des zweiten Leitfähigkeits
typs, einen dritten Bereich des ersten Leitfähigkeitstyps,
einen ersten Elektrodenabschnitt, einen zweiten Elektrodenab
schnitt, einen dritten Elektrodenabschnitt und einen vierten
Bereich des ersten Leitfähigkeitstyps. Der erste Bereich ist
auf dem Halbleitersubstrat und in direkten Kontakt mit diesem
gebildet. Der zweite Bereich ist an der Oberfläche des ersten
Bereichs und in deren Nähe gebildet. Der dritte Bereich ist
an der Oberfläche des ersten Bereichs und in deren Nähe ge
bildet und umgibt den zweiten Bereich. Der erste Elektroden
abschnitt ist mit dem dritten Bereich verbunden. Der zweite
Elektrodenabschnitt ist mit dem zweiten Bereich verbunden.
Der dritte Elektrodenabschnitt ist von dem dritten Bereich um
eine Strecke beabstandet und mit dem ersten Bereich verbun
den. Der vierte Bereich ist bei der Oberfläche des ersten
Bereichs und in deren Nähe zwischen dem dritten Elektrodenab
schnitt und dem dritten Bereich gebildet. Der vierte Bereich
besitzt eine Tiefe, die sich in Abhängigkeit von der Position
in einer Richtung quer zur Richtung des Stromflusses ändert.
Diese Struktur ergibt einen sogenannten Bipolartransistor,
der erste, zweite und dritte Bereiche enthält. Durch Anlegen
einer vorgegebenen Spannung an den ersten Elektrodenab
schnitt, der mit dem dritten Bereich verbunden ist, tritt die
Struktur in einen Durchlaßzustand ein, in dem der Strom vom
zweiten Elektrodenabschnitt durch die zweiten und dritten
Bereiche zum dritten Elektrodenabschnitt, der mit dem ersten
Bereich verbunden ist, fließt. In diesem Zustand erstreckt
sich die Verarmungsschicht von einer Grenzfläche zwischen dem
ersten und dem vierten Bereich zum ersten Bereich. Da sich
die Tiefe des vierten Bereichs in Abhängigkeit von der Posi
tion in einer Richtung quer zur Richtung des Stromflusses
ändert, ändert sich die Position des Endes der Verarmungs
schicht entsprechend der Tiefe des vierten Bereichs. Dadurch
kann der Strom durch den ersten Bereich in der Nähe einer
Position unmittelbar unter dem Ende der Verarmungsschicht
fließen, das in einer Richtung quer zur Richtung des Strom
flusses gebildet ist und sich an einer weniger tiefen Posi
tion befindet. Diese Verarmungsschicht verringert ein elek
trisches Feld. Im Ergebnis kann ein Anstieg des Durchlaßwi
derstandes unterdrückt werden, wobei dennoch die Wirkung der
Verringerung des elektrischen Feldes im Durchlaßzustand bei
behalten werden kann.
Vorzugsweise liegt der vierte Bereich auf einem konstanten
Potential.
In diesem Fall wird eine Instabilität des Potentials am vier
ten Bereich beseitigt, ferner kann sich die Verarmungsschicht
ausreichend weit von der Grenzfläche zwischen dem vierten und
dem ersten Bereich erstrecken, so daß das elektrische Feld
zuverlässiger reduziert werden kann.
Genauer liegt der vierte Bereich aufgrund der elektrischen
Verbindung mit dem ersten oder dem zweiten Elektrodenab
schnitt auf einem konstanten Potential.
Vorzugsweise sind die vierten Bereiche diskret ausgebildet
und sind die benachbarten vierten Bereiche voneinander um
eine Strecke beabstandet, was im Durchlaßzustand eine Verbin
dung zwischen den Verarmungsschichten ermöglicht, die sich
von den entsprechenden benachbarten vierten Bereichen
erstrecken.
Selbst in dem obigen Fall, in dem der vierte Bereich nicht
kontinuierlich, sondern diskret ausgebildet ist, sind die
Verarmungsschichten, die sich von den benachbarten vierten
Bereichen erstrecken, im Durchlaßzustand miteinander verbun
den, so daß die Wirkung der Verringerung des elektrischen
Feldes beibehalten werden kann. Ferner befindet sich in einem
Abschnitt, in dem die Verarmungsschichten, die sich von be
nachbarten vierten Bereichen erstrecken, miteinander verbun
den sind, das Ende der Verarmungsschicht an einer weniger
tiefen Position, wobei der Strom durch den ersten Bereich in
der Nähe der Position unmittelbar unter diesem Ende fließen
kann, so daß eine Behinderung des Stromflusses unterdrückt
werden kann.
Unter der Annahme, daß der erste Bereich eine Störstellenkon
zentration NA besitzt, der vierte Bereich eine Störstellen
konzentration ND besitzt, die benachbarten vierten Bereiche
um eine Strecke W beabstandet sind, die erforderliche Durch
bruchspannung V ist, die Ladungsmenge q ist, die Dielektrizi
tätskonstante des Vakuums ε ist, die relative Dielektrizi
tätskonstante von Silicium ε' ist und die Störstellenkonzen
tration NA ausreichend größer als die Störstellenkonzentration
ND und im wesentlichen unendlich ist, ist es insbesondere
wünschenswert, daß die beiden folgenden Formeln erfüllt sind,
wenn der vierte Bereich diskret ausgebildet ist:
Da der vierte Bereich so gebildet ist, daß er die obigen Be
ziehungen erfüllt, kann ein Anstieg des Durchlaßwiderstandes
im Durchlaßzustand unterdrückt werden und kann dennoch die
Wirkung einer Verringerung des elektrischen Feldes beibehal
ten werden.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben
sich aus der Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung
anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Schnittansicht einer
Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Aus
führungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine perspektivische Schnittansicht zur Erläu
terung des Stromflusses in einem Durchlaßzu
stand der ersten Ausführungsform;
Fig. 3 eine Teilquerschnittsansicht, die in
vergrößertem Maßstab die Struktur der ersten
Ausführungsform längs der Linie III-III in
Fig. 1 zeigt;
Fig. 4 ein weiteres ebenes Muster von P-Diffusionsbe
reichen in der ersten Ausführungsform;
Fig. 5 eine Querschnittsansicht zur Erläuterung eines
Schrittes in einem Verfahren zum Herstellen
einer Halbleitervorrichtung der ersten Ausfüh
rungsform;
Fig. 6 bis 13 Querschnittsansichten zur Erläuterung von
Schritten, die in der ersten Ausführungsform
nacheinander ausgeführt werden;
Fig. 14 eine perspektivische Schnittansicht einer
Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten Aus
führungsform der Erfindung;
Fig. 15 eine Teilquerschnittsansicht, die im
vergrößerten Maßstab eine Struktur der zweiten
Ausführungsform längs der Linie XV-XV in
Fig. 14 zeigt;
Fig. 16 eine Querschnittsansicht zur Erläuterung eines
Schrittes in einem Verfahren zum Herstellen
der Halbleitervorrichtung der zweiten Ausfüh
rungsform;
Fig. 17 eine perspektivische Schnittansicht einer
Halbleitervorrichtung gemäß einer dritten Aus
führungsform der Erfindung;
Fig. 18 eine Querschnittsansicht zur Erläuterung eines
Schrittes in einem Verfahren zum Herstellen
einer Halbleitervorrichtung der dritten Aus
führungsform;
Fig. 19 bis 21 Querschnittsansichten zur Erläuterung von
Schritten, die in der dritten Ausführungsform
nacheinander ausgeführt werden;
Fig. 22 eine perspektivische Teilansicht, die in ver
größertem Maßstab einen Schnitt einer Struktur
des P-Diffusionsbereichs und seiner Umgebung
der in Fig. 22 gezeigten Halbleitervorrichtung
der vierten Ausführungsform zeigt;
Fig. 23 eine perspektivische Teilansicht, die in ver
größertem Maßstab einen Schnitt einer Struktur
eines P-Diffusionsbereichs und seiner Umgebung
der in Fig. 22 gezeigten Halbleitervorrichtung
der vierten Ausführungsform zeigt;
Fig. 24 eine perspektivische Schnittansicht einer
Halbleitervorrichtung gemäß einer fünften Aus
führungsform der Erfindung;
Fig. 25 eine perspektivische Teilansicht, die in ver
größertem Maßstab einen Schnitt einer Struktur
eines P-Diffusionsbereichs und seiner Umgebung
der in Fig. 24 gezeigten Halbleitervorrichtung
der fünften Ausführungsform zeigt;
Fig. 26 eine perspektivische Schnittansicht einer
Halbleitervorrichtung gemäß einer sechsten
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 27 eine perspektivische Teilansicht, die in ver
größertem Maßstab einen Schnitt einer Struktur
eines P-Diffusionsbereichs und seiner Umgebung
der in Fig. 26 gezeigten Halbleitervorrichtung
der sechsten Ausführungsform zeigt;
Fig. 28 bis 30 perspektivische Schnittansichten von Halblei
tervorrichtungen siebter, achter bzw. neunter
Ausführungsformen der Erfindung;
Fig. 31 die bereits erwähnte perspektivische
Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung;
Fig. 32 die bereits erwähnte perspektivische
Schnittansicht zur Erläuterung der Funktions
weise der Halbleitervorrichtung nach Fig. 31;
Fig. 33A, 33B die bereits erwähnten Graphen zur Erläuterung
von Beziehungen zwischen dem Drain-Strom und
der Drain-Spannung in der Halbleitervorrich
tung nach Fig. 31, wobei Fig. 33A die Bezie
hung in einer nicht mit einem P-Diffusionsbe
reich versehenen Struktur zeigt und Fig. 33B
die Beziehung in einer mit einem P-Diffusions
bereich versehenen Struktur zeigt.
Nun wird eine mit DMOS-Transistoren versehene Halbleitervor
richtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung
beschrieben. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist auf einem p-Sili
ciumsubstrat 1 eine N--Epitaxieschicht 2 gebildet. Zwischen
dem p-Siliciumsubstrat 1 und der N--Epitaxieschicht 2 ist ein
eingebetteter N+-Diffusionsbereich 3 gebildet. N+-Diffusions
bereiche 6a-6d, die als zweite Bereiche dienen, sind an der
Oberfläche der N--Epitaxieschicht 2 und in deren Nähe gebil
det.
An der Oberfläche der N--Epitaxieschicht 2 und in deren Nähe
ist ein P-Diffusionsbereich 5a gebildet, der die N+-Diffusi
onsbereiche 6a und 6b umgibt und als ein dritter Bereich
dient. Die Struktur ist außerdem mit einem P-Diffusionsbe
reich 5b versehen, der als der dritte Bereich dient und die
N+-Diffusionsbereiche 6c und 6d umgibt. Ein Gate-Elektroden
abschnitt 8a, der als ein erster Elektrodenabschnitt dient,
ist auf der Oberfläche des P-Diffusionsbereichs 5a gebildet
und befindet sich zwischen dem N+-Diffusionsbereich 6a und
der N--Epitaxieschicht 2, wobei dazwischen ein Isolierfilm
vorhanden ist.
Ein Gate-Elektrodenabschnitt 8b, der als eine erste Elektrode
dient, ist auf der Oberfläche des P-Diffusionsbereichs 5a,
der sich zwischen dem N+-Diffusionsbereich 6b und der N--Epi
taxieschicht 2 befindet, und der Oberfläche des P-Diffusions
bereichs 5b, der sich zwischen dem N+-Diffusionsbereich 6c
und der N--Epitaxieschicht 2 befindet, gebildet, wobei dazwi
schen ein Isolierfilm vorhanden ist. Eine Source-Elektrode 9,
die als ein zweiter Elektrodenabschnitt dient, ist mit den
N+-Diffusionsbereichen 6a-6d elektrisch verbunden.
Ein Bereich, der zwischen den N+-Diffusionsbereichen 6a und
6b gebildet ist, ist ein p+-Bereich (ohne Bezugszeichen),
weshalb die N+-Diffusionsbereiche 6a und 6b über die Source-
Elektrode 9 auf dem gleichen Potential wie der P-Diffusions
bereich 5a liegen.
An der Oberfläche der N--Epitaxieschicht 2 und in deren Nähe
ist ein Feldisolierfilm 14 gebildet. An einer Position, die
vom Gate-Elektrodenabschnitt 8a beabstandet ist, ist eine
Drain-Elektrode 10 gebildet, wobei dazwischen ein Isolierfilm
14 vorhanden ist. Die Drain-Elektrode 10 ist mit einer an der
N--Epitaxieschicht 2 gebildeten N+-Diffusionsschicht 4 elek
trisch verbunden.
P-Diffusionsbereiche 7, die als ein vierter Bereich dienen,
sind in diskreter Weise unter dem Feldisolierfilm 14 und zwi
schen der Source-Elektrode 9 und der Drain-Elektrode 10 ge
bildet. Die P-Diffusionsbereiche 7 sind voneinander um eine
vorgegebene Strecke in einer Richtung quer zur Richtung des
Stromflusses beabstandet, wie später beschrieben wird. An
Positionen, die einen Bereich umgeben, wo der DMOS-Transistor
gebildet ist, sind P-Diffusionsbereiche 7 gebildet.
In dieser Halbleitervorrichtung enthält einer der mehreren
DMOS-Transistoren z. B. einen N+-Diffusionsbereich 6a, eine
N--Epitaxieschicht 2, einen P-Diffusionsbereich 5a und einen
Gate-Elektrodenabschnitt 8a.
Die obenbeschriebene Halbleitervorrichtung arbeitet folgen
dermaßen. Durch Anlegen einer vorgegebenen Spannung an die
Gate-Elektrodenabschnitte 8a und 8b werden in den P-Diffusi
onsbereichen 5a bzw. 5b Kanalbereiche gebildet. Dadurch
fließt ein Strom von der Source-Elektrode 9 und den N+-Diffu
sionsbereichen 6a-6d durch diese Kanalbereiche und die N--
Epitaxieschicht 2 zur Drain-Elektrode 10. Dadurch nimmt die
Struktur den Durchlaßzustand an.
In dem obiger Betrieb erstrecken sich, wie in Fig. 2 gezeigt
ist, Verarmungsschichten A von den Grenzflächen zwischen den
P-Diffusionsbereichen 5a und 5b und der N--Epitaxieschicht 2
zur N--Epitaxieschicht 2, ferner erstreckt sich eine Verar
mungsschicht B von einer Grenzfläche zwischen dem P-Diffusi
onsbereich 7 und der N--Epitaxieschicht 2 zur N--Epitaxie
schicht 2.
Da die P-Diffusionsbereiche 7 voneinander um die vorgegebene
Strecke beabstandet sind und diskret ausgebildet sind, sind
die Verarmungsschichten B, die sich von benachbarten P-Diffu
sionsbereichen 7 erstrecken, miteinander verbunden, wie in
Fig. 3 gezeigt ist. Eine Position eines Verarmungsschicht-
Endes 21, an der die Verarmungsschichten B miteinander ver
bunden sind, ist weniger tief als die Positionen der anderen
Enden der Verarmungsschichten.
Im Durchlaßzustand kann ein Strom durch einen Abschnitt 22
der N--Epitaxieschicht 2 in der Nähe einer Position unmittel
bar unter diesem Verarmungsschicht-Ende 21 fließen, weshalb
eine Situation, daß ein Stromfluß verhindert wird, unter
drückt werden kann. Ferner kann die Wirkung einer Reduzierung
eines elektrischen Feldes durch die Verarmungsschicht B, die
sich von der Grenzfläche zwischen dem P-Diffusionsbereich 7
und der N--Epitaxieschicht 2 erstreckt, aufrechterhalten wer
den.
Um einen Anstieg des Durchlaßwiderstandes im Durchlaßzustand
zu unterdrücken und dabei die Wirkung einer Reduzierung des
elektrischen Feldes wie oben beschrieben beizubehalten, ist
es notwendig, daß die P-Diffusionsbereiche 7 diskret ausge
bildet sind und voneinander um eine vorgegebene Strecke in
einer Richtung quer zur Richtung des Stromflusses von der
Source-Elektrode 9 zur Drain-Elektrode 10 beabstandet sind
und daß die folgenden Bedingungen erfüllt sind.
Unter der Annahme, daß die N--Epitaxieschicht 2 eine Stör
stellenkonzentration ND hat, der P-Diffusionsbereich 7 eine
Störstellenkonzentration NA hat, benachbarte P-Diffusionsbe
reiche 7 um eine Strecke W beabstandet sind, die erforderli
che Durchbruchspannung V ist, die Ladungsmenge q ist, die
Dielektrizitätskonstante des Vakuums ε ist, die relative Die
lektrizitätskonstante von Silicium ε' ist und die Störstellen
konzentration von NA des P-Diffusionsbereichs 7 ausreichend
größer als die Störstellenkonzentration ND der N--Epitaxie
schicht 2 und im wesentlichen unendlich ist, sollten die fol
genden Formeln erfüllt sein:
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, erfüllt der Abstand W zwischen
benachbarten P-Diffusionsbereichen 7 die obigen Beziehungen,
wodurch ein Anstieg des Durchlaßwiderstandes im Durchlaßzu
stand unterdrückt werden kann und dabei die Wirkung einer
Reduzierung des elektrischen Feldes beibehalten werden kann.
Zum Bilden der N--Epitaxieschicht 2 mit einem spezifischen
Widerstand von beispielsweise 1,6 Ωcm wird eine Störstellen
konzentration von 3 × 1015 cm-3 verwendet. Um das Element un
ter den obigen Bedingungen mit einer Durchbruchspannung von
60 V zu bilden, nimmt die Spannung den Wert von ungefähr 37 V
an, falls benachbarte P-Diffusionsbereiche 7 um eine Strecke
W von 8 µm beabstandet sind.
Obwohl der in Fig. 1 gezeigte P-Diffusionsbereich eine im
wesentlichen kreisförmige, ebene Form hat, kann er eine
rechteckige Form mit Kantenlängen a bzw. b wie in Fig. 4 ge
zeigt haben.
Nun wird ein Beispiel des Verfahrens zum Herstellen der oben
beschriebenen Halbleitervorrichtung beschrieben. Wie in
Fig. 5 gezeigt ist, wird das p-Siliciumsubstrat 1 einer Im
plantation von n-Störstellen unterworfen und thermisch behan
delt. Es wird ein Verfahren zum epitaktischen Wachstum ausge
führt, um die N--Epitaxieschicht 2 auf dem p-Siliciumsubstrat
1 zu bilden, ferner werden eingebettete N+-Diffusionsbereiche
3 gebildet. Anschließend werden in vorgegebenen Bereichen der
N--Epitaxieschicht 2 N+-Diffusionsschichten 4 gebildet.
Auf der N--Epitaxieschicht 2 wird ein darunterliegender oder
Basis-Oxidfilm 51 gebildet. Auf dem Basis-Oxidfilm 51 wird
ein Siliciumnitridfilm 52 gebildet. Auf dem Siliciumnitrid
film 52 wird ein Photoresist 53 gebildet. In dem mit dem Pho
toresist 53 maskierten Siliciumnitridfilm 52 wird eine Ätzung
ausgeführt, um die Oberfläche des Basisoxidfilms 51 freizule
gen. Bei Verwendung des Photoresists 53 als Maske werden
durch ein Ionenimplantationsverfahren n-Störstellen implan
tiert, um einen n-Bereich 54a zu bilden, der eine n-Wanne
bildet.
In Fig. 5 wird ein CMOS-Bereich A als ein Bereich für die
Bildung eines CMOS-Transistors verwendet, ferner wird ein
DMOS-Bereich B als ein Bereich für die Bildung eines DMOS-
Transistors verwendet.
Dann wird durch ein thermisches Oxidationsverfahren ein In
seloxidfilm 56 gebildet, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Auf der
N--Epitaxieschicht 2 wird ein Photoresist 55 gebildet. Unter
Verwendung des Photoresists 55 als Maske wird eine Verarbei
tung ausgeführt, um einen p-Bereich 7a zu bilden, der den P-
Diffusionsbereich im DMOS-Bereich B bildet. Außerdem wird in
dem CMOS-Bereich ein p-Bereich 57a gebildet, der die p-Wanne
bildet.
Dann wird, wie in Fig. 7 gezeigt ist, der Inseloxidfilm 56
entfernt, ferner wird eine vorgegebene thermische Verarbei
tung ausgeführt, um in dem DMOS-Bereich B einen P-Diffusions
bereich 7 zu bilden. Ferner werden im CMOS-Bereich A eine n-
Wanne 54 und eine p-Wanne 57 gebildet. Anschließend wird, wie
in Fig. 8 gezeigt ist, ein vorgegebener Feldisolierfilm 14
gebildet, um die Elemente voneinander elektrisch zu isolie
ren.
Anschließend wird auf der N--Epitaxieschicht 2 ein (nicht ge
zeigter) polykristalliner Siliciumfilm gebildet, wobei dazwi
schen ein Siliciumoxidfilm, der den Gate-Oxidfilm bilden
wird, vorhanden ist. Auf dem so gebildeten polykristallinen
Siliciumfilm wird ein Photoresist 60 gebildet. Unter Verwen
dung des Photoresists 60 als Maske wird in dem polykristalli
nen Siliciumfilm und in dem Siliciumoxidfilm eine anisotrope
Ätzung ausgeführt, um Gate-Elektrodenabschnitte 8a-8e zu bil
den, die Gate-Oxidfilme 58a-58e bzw. polykristalline Sill
cium-Gate-Elektroden 59a-59e enthalten.
Dann wird, wie in Fig. 10 gezeigt ist, auf der N--Epitaxie
schicht 2 ein Photoresist 61 gebildet. Unter Verwendung des
Photoresists 61 als Maske wird durch ein Ionenimplantations
verfahren Bor implantiert, um die P-Diffusionsbereiche 5a und
5b zu bilden. Danach werden die Photoresists 60 und 61 ent
fernt.
Anschließend wird, wie in Fig. 11 gezeigt ist, auf der N--
Epitaxieschicht 2 ein Photoresist 62 gebildet. Unter Verwen
dung des Photoresists 62 als Maske wird durch ein Ionenim
plantationsverfahren Arsen implantiert, um die N+-Diffusions
bereiche 6a-6d und die N+-Source/Drain-Bereiche 63a und 63b
zu bilden. Dann wird, wie in Fig. 12 gezeigt ist, ein Photo
resist 64 gebildet. Unter Verwendung des Photoresists 64 als
Maske wird durch ein Ionenimplantationsverfahren Bor implan
tiert, so daß P+-Source-/Drain-Bereiche 65a und 65b gebildet
werden.
Dann wird, wie in Fig. 13 gezeigt ist, auf der N--Epitaxie
schicht 2 ein Siliciumoxidfilm 20 gebildet, der die Gate-
Elektrodenabschnitte 8a-8e abdeckt und als ein Zwischen
schichtisolierfilm dient. Im Siliciumoxidfilm 20 werden
(nicht gezeigte) vorgegebene Kontaktlöcher gebildet. Auf dem
Siliciumoxidfilm 20 wird ein vorgegebener Metallfilm (nicht
gezeigt), der die Kontaktlöcher füllt, gebildet.
Auf diesem Metallfilm werden eine vorgegebene Photolithogra
phie und eine vorgegebene Verarbeitung ausgeführt, um die
Drain-Elektrode 10 zu bilden, die mit der N+-Diffusions
schicht 4 elektrisch verbunden ist. Außerdem wird die Source-
Elektrode 9, die mit den N+-Diffusionsbereichen 6a-6d elek
trisch verbunden ist, gebildet. Ferner werden die
Source/Drain-Elektroden 66a und 66b, die mit den N+-
Source/Drain-Bereichen 63a bzw. 63b elektrisch verbunden
sind, gebildet. Außerdem werden Source/Drain-Elektroden 67a
und 67b, die mit den P+-Source/Drain-Bereichen 65a bzw. 65b
elektrisch verbunden sind, gebildet.
In der obigen Weise werden im CMOS-Bereich A die n-Kanal- und
p-Kanal-MOS-Transistoren gebildet, während im DMOS-Bereich B
die DMOS-Transistoren gebildet werden, so daß ein Hauptab
schnitt der Halbleitervorrichtung fertiggestellt ist.
In dem obigen Herstellungsverfahren ist es besonders notwen
dig, daß die p-Bereiche 7a, die in dem in Fig. 6 gezeigten
Schritt gebildet werden und die jeweiligen P-Diffusionsberei
che 7 bilden, jeweils um eine vorgegebene Strecke W beabstan
det sind, die die obengenannte Beziehung erfüllt, nachdem sie
dem endgültigen Prozeß unterworfen worden sind. Daher sind
die p-Bereiche 7a anfangs um eine Strecke beabstandet, die im
Hinblick auf die Diffusionsmenge der Störstellen, die durch
die thermische Behandlung erzeugt werden, größer als die
Strecke W ist.
Nun wird eine Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten Aus
führungsform der Erfindung beschrieben. In der Halbleitervor
richtung der ersten Ausführungsform sind in einer Richtung
quer zur Richtung des Stromflusses P-Diffusionsbereiche 7
diskret angeordnet. Wie in den Fig. 14 und 15 gezeigt ist,
ist der P-Diffusionsbereich 7 in der zweiten Ausführungsform
kontinuierlich in der Richtung quer zur Richtung des Strom
flusses ausgebildet, er besitzt jedoch eine variable Tiefe.
Die von der obigen Struktur verschiedenen Strukturen sind im
wesentlichen die gleichen wie jene der Halbleitervorrichtung
der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform. Gleiche Teile
und Abschnitte besitzen die gleichen Bezugszeichen, ferner
wird eine Beschreibung hiervon nicht wiederholt.
In der obenbeschriebenen Halbleitervorrichtung ändert sich
die Tiefe des P-Diffusionsbereichs 7 in Abhängigkeit von der
Position in der Richtung quer zur Richtung des Stromflusses,
wie in Fig. 15 gezeigt ist. Im Durchlaßzustand erstreckt sich
die Verarmungsschicht B von der Schnittstelle zwischen dem P-
Diffusionsbereich 7 und der N--Epitaxieschicht 2 zur N--Epita
xieschicht 2. Da sich die Tiefe des P-Diffusionsbereichs 7 in
Abhängigkeit von der Position in der Richtung quer zur Rich
tung des Stromflusses ändert, ändert sich die Position des
Endes der Verarmungsschicht entsprechend der Tiefe des P-Dif
fusionsbereichs 7.
Dadurch kann der Strom durch den Abschnitt 22 der N--Epita
xieschicht 2 in der Nähe einer Position unmittelbar unter dem
Ende 21 der Verarmungsschicht B, die in einer Richtung quer
zur Richtung des Stromflusses ausgebildet ist und sich an
einer weniger tiefen Position befindet, fließen. Dadurch wird
eine Situation, in der der Stromfluß verhindert wird, unter
drückt. Ferner behält die Verarmungsschicht B, die sich von
der Grenzfläche zwischen dem P-Diffusionsbereich 7 und der
N--Epitaxieschicht 2 erstreckt, die Wirkung einer Reduzierung
des elektrischen Feldes bei. Im Ergebnis kann ein Anstieg des
Durchlaßwiderstandes im Durchlaßzustand unterdrückt werden,
während die Wirkung einer Reduzierung des elektrischen Feldes
beibehalten wird.
Ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung dieser
Ausführungsform ist grundsätzlich gleich dem Herstellungsver
fahren in der bereits beschriebenen ersten Ausführungsform.
Insbesondere ist der P-Diffusionsbereich 7 in dieser Halblei
tervorrichtung in einer Richtung quer zur Richtung des Strom
flusses kontinuierlich gebildet und besitzt eine variable
Tiefe, die von seiner Position in Längsrichtung abhängt.
In dem Prozeß zur Herstellung der Halbleitervorrichtung die
ser Ausführungsform muß daher der Schritt des Bildens des p-
Bereichs 7b, der in Fig. 16 gezeigt ist und den P-Bereich
bildet, in der Weise ausgeführt werden, daß die benachbarten
p-Bereiche 7b schließlich an ihren Oberflächen und in deren
Umgebung fortgesetzt werden, wie in Fig. 15 gezeigt ist.
Nun wird eine Halbleitervorrichtung gemäß einer dritten Aus
führungsform der Erfindung beschrieben. Die Halbleitervor
richtung der dritten Ausführungsform enthält P-Diffusionsbe
reiche 7, die längs eines Endes des Feldisolierfilms 14 ge
bildet sind, wie in Fig. 17 gezeigt ist. P-Diffusionsbereiche
7 sind in diskreter Weise ähnlich wie jene in der Halbleiter
vorrichtung der ersten Ausführungsform gebildet. P-Diffusi
onsbereiche 7 können jedoch kontinuierlich ausgebildet sein
und können eine variable Tiefe ähnlich wie in der Halbleiter
vorrichtung der zweiten Ausführungsform haben. Die hiervon
verschiedenen Strukturen sind im wesentlichen die gleichen
wie jene der bereits beschriebenen Halbleitervorrichtung der
ersten Ausführungsform. Gleiche Teile und Abschnitte besitzen
die gleichen Bezugszeichen, wobei eine Beschreibung hiervon
nicht wiederholt wird.
In der obenbeschriebenen Halbleitervorrichtung erstreckt sich
die Verarmungsschicht im Durchlaßzustand von der Grenzfläche
zwischen dem P-Diffusionsbereich 7 und der N--Epitaxieschicht
2 zur N--Epitaxieschicht 2. Die Position des Endes der Verar
mungsschicht, an dem die von benachbarten P-Diffusionsberei
chen 7 sich erstreckenden Verarmungsschichten verbunden sind,
ist weniger tief als die Position an den anderen Verarmungs
schicht-Enden.
Dadurch kann der Strom im Durchlaßzustand durch einen Ab
schnitt der N--Epitaxieschicht 2 in der Nähe einer Position
unmittelbar unter dem Verarmungsschicht-Ende fließen, außer
dem kann die Verhinderung des Stromflusses unterdrückt wer
den. Im Ergebnis kann die Wirkung einer Reduzierung des elek
trischen Feldes beibehalten werden, ferner kann der Anstieg
des Durchlaßwiderstandes im Durchlaßzustand unterdrückt wer
den.
In dieser Halbleitervorrichtung sind längs des Endes des
Feldisolierfilms 14 P-Diffusionsbereiche 7 gebildet. Im all
gemeinen ist das elektrische Feld bestrebt, sich in einem
Bereich in der Nähe des Endes des Feldisolierfilms 14 zu kon
zentrieren. Durch Bilden des P-Diffusionsbereichs 7 in dem
Bereich, in dem sich das elektrische Feld wahrscheinlich kon
zentriert, kann das elektrische Feld wirksam verringert wer
den.
Die P-Diffusionsbereiche 7, die längs des Endes des Feldiso
lierfilms 14 gebildet sind, können in selbstausrichtender
Weise durch Implantieren von Bor vor der Feldoxidation gebil
det werden.
Nun wird ein Beispiel des Herstellungsverfahrens beschrieben.
In dem Schritt, der in Fig. 6 gezeigt ist und der bereits in
Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben worden
ist, wird Bor implantiert, um gleichzeitig den p-Bereich 57a,
der die p-Wanne bildet, und den p-Bereich 7a, der den P-Dif
fusionsbereich 7 bildet, zu bilden.
In der Halbleitervorrichtung dieser Ausführungsform wird, wie
in Fig. 18 gezeigt ist, der p-Bereich nicht gebildet, viel
mehr wird nur der p-Bereich 57a gebildet, der die p-Wanne
bildet. Dann wird, wie in Fig. 19 gezeigt ist, der Inseloxid
film 56 entfernt, außerdem wird eine vorgegebene Wärmebehand
lung ausgeführt, um eine n-Wanne 54 und eine p-Wanne 57 zu
bilden. Dadurch wird auf der N--Epitaxieschicht 2 ein thermi
scher Oxidfilm 68 gebildet.
Auf dem thermischen Oxidfilm 68 wird ein Siliciumnitridfilm
69 gebildet. Auf dem Siliciumnitridfilm 69 wird ein Photore
sist 70 gebildet. Unter Verwendung des Photoresists 70 als
Maske wird im Siliciumnitridfilm 69 eine Ätzung ausführt, um
die Oberfläche des thermischen Oxidfilms 68 freizulegen. Fer
ner wird ein Photoresist 71 gebildet.
Unter Verwendung der Photoresists 71 und 70 als Masken wird
durch ein Ionenimplantationsverfahren Bor implantiert, so daß
der den P-Diffusionsbereich 7 bildende p-Bereich 7c am Ende
des Bereichs, wo der Feldisolierfilm (nicht gezeigt) gebildet
wird, in selbstausrichtender Weise gebildet wird. Danach wer
den die Photoresists 70 und 71 entfernt.
Wie in Fig. 20 gezeigt ist, wird eine vorgegebene Wärmebe
handlung ausgeführt, um den Feldisolierfilm 14 zu bilden.
Anschließend werden, wie in Fig. 21 gezeigt ist, Gate-Elek
trodenabschnitte 8a-8e gebildet, die die Gate-Oxidfilme
58a-58e und polykristalline Silicium-Gate-Elektroden 59a-59e
enthalten. Danach wird die Verarbeitung durch Schritte ausge
führt, die jenen der ersten Ausführungsform, die in den
Fig. 10 bis 13 gezeigt sind, ähnlich sind, so daß die in
Fig. 17 gezeigte Halbleitervorrichtung fertiggestellt wird.
Unter Verwendung des Musters der Basis oder der darunterlie
genden Schicht, die vor der Bildung des Feldisolierfilms ge
bildet wird, kann der P-Diffusionsbereich 7, der sich längs
des Endes des Feldisolierfilms 14 befindet, einfach und in
selbstausrichtender Weise gebildet werden.
In den Halbleitervorrichtungen der ersten bis dritten Ausfüh
rungsformen, die bereits beschrieben worden sind, wird der P-
Diffusionsbereich 7 in der N--Epitaxieschicht 2 unter dem
Feldisolierfilm gebildet und ist elektrisch schwebend.
Die Halbleitervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform
der Erfindung, die nun beschrieben wird, besitzt einen P-Dif
fusionsbereich, der auf einem konstanten Potential liegt. Der
P-Diffusionsbereich kann nicht auf das konstante Potential
gelegt werden, falls er unter dem Feldisolierfilm gebildet
ist. Daher werden die P-Diffusionsbereiche 7 in der Halblei
tervorrichtung dieser Ausführungsform diskret an der Oberflä
che der N--Epitaxieschicht 2 oder in deren Nähe gebildet, wie
in Fig. 22 gezeigt ist.
In dieser Halbleitervorrichtung liegt jeder P-Diffusionsbe
reich 7 auf dem Source-Potential. Insbesondere ist, wie in
Fig. 23 gezeigt ist, jeder P-Diffusionsbereich 7 mit der
Source-Elektrode 9 über ein Kontaktloch 15 elektrisch verbun
den, das im Siliciumoxidfilm 20 ausgebildet ist und durch das
die Oberfläche des entsprechenden P-Diffusionsbereichs 7
freiliegt. Die hiervon verschiedenen Strukturen sind im we
sentlichen die gleichen wie jene der in Fig. 1 gezeigten
Halbleitervorrichtung. Gleiche Teile und Abschnitte besitzen
die gleichen Bezugszeichen, außerdem wird eine Beschreibung
hiervon nicht wiederholt.
Die Halbleitervorrichtung der vierten Ausführungsform kann
zusätzlich zu den Wirkungen, die durch die erste Ausführungs
form erzielt werden, die folgende Wirkung erzielen. In dem
Fall, in dem der P-Diffusionsbereich 7 elektrisch schwebend
ist, steigt das Potential des P-Diffusionsbereichs in einem
Sperrspannungszustand um ein bestimmtes Ausmaß an, weshalb
die an den P-Diffusionsbereich 7 und an die N--Epitaxie
schicht 2 angelegte Sperrspannung abnimmt, so daß eine Verar
mung zwischen benachbarten P-Diffusionsbereichen auf ein be
stimmtes Ausmaß gedrückt werden kann. Ferner ist eine Poten
tialinstabilität vorhanden, falls der P-Diffusionsbereich 7
schwebend ist.
Daher wird durch Legen des P-Diffusionsbereichs 7 auf das
feste Source-Potential zwischen den benachbarten P-Diffusi
onsbereichen die Verarmungsschicht zuverlässig gebildet, fer
ner kann ein Anstieg des Durchlaßwiderstandes im Durchlaßzu
stand unterdrückt werden, während die Wirkung der Verringe
rung des elektrischen Feldes beibehalten werden kann.
In dieser Halbleitervorrichtung wird, wie oben beschrieben
worden ist, der P-Diffusionsbereich 7 nicht unter dem Feld
isolierfilm 14, sondern an der Oberfläche der N--Epitaxie
schicht 2 und in deren Nähe gebildet. Daher unterscheidet
sich die Struktur von der bereits beschriebenen Halbleiter
vorrichtung der ersten Ausführungsform nur durch die Anord
nung des P-Diffusionsbereichs, ferner gleicht das Herstel
lungsverfahren im wesentlichen dem bereits in Verbindung mit
der ersten Ausführungsform beschriebenen Verfahren.
Nun wird eine Halbleitervorrichtung gemäß einer fünften Aus
führungsform beschrieben. In der Halbleitervorrichtung der
fünften Ausführungsform wird der Durchlaßwiderstand verrin
gert, indem im Durchlaßzustand ein größerer Strom als in der
Halbleitervorrichtung der vierten Ausführungsform fließt.
Wie in Fig. 24 gezeigt ist, ist an der Oberfläche der N--Epi
taxieschicht 2 und in deren Nähe ein N+-Diffusionsbereich 6e
gebildet. Der N+-Diffusionsbereich 6e ist von einem p-Diffu
sionsbereich 5c umgeben. Auf den P-Diffusionsbereich 5c, der
sich zwischen dem N+-Diffusionsbereich 6e und der N--Epitaxie
schicht 2 befindet, ist ein Gate-Elektrodenabschnitt 8a ge
bildet, wobei dazwischen ein Gate-Oxidfilm vorhanden ist. In
einer Position in der Umgebung des N+-Diffusionsbereichs 6e
ist ein p+-Bereich 23 gebildet, so daß der P-Diffusionsbe
reich 5c und der N+-Diffusionsbereich 6e über die Source-
Elektrode 9 auf dem elektrisch gleichen Potential liegen.
Wie in Fig. 25 gezeigt ist, ist auf dem Siliciumoxidfilm 20
eine Kontaktnut 16 ausgebildet, durch die die Oberfläche der
P-Diffusionsbereiche 7, die in diskreter Weise gebildet sind,
freiliegt. Die Source-Elektrode 9 ist mit jedem P-Diffusions
bereich 7 über die Kontaktnut 16 elektrisch verbunden. Die
hiervon verschiedenen Strukturen sind im wesentlichen die
gleichen wie jene der in Fig. 22 gezeigten Halbleitervorrich
tung der vierten Ausführungsform. Daher besitzen gleiche
Teile und Abschnitte die gleichen Bezugszeichen, ferner wird
eine Beschreibung hiervon nicht wiederholt.
Die obenbeschriebene Halbleitervorrichtung kann zusätzlich zu
jenen, die durch die bereits beschriebene vierte Ausführungs
form erzielt werden, die folgende Wirkung erzielen. Diese
Halbleitervorrichtung ist zusätzlich zu den P-Diffusionsbe
reichen 5a und 5b sowie den N+-Diffusionsbereichen 6a-6d mit
einem P-Diffusionsbereich 5c und mit einem N+-Diffusionsbe
reich 6e versehen. Auf der Oberfläche des P-Diffusionsbe
reichs 5c, der sich zwischen dem N+-Diffusionsbereich 6e und
der N--Epitaxieschicht 2 befindet, ist ein Gate-Elektrodenab
schnitt 8a gebildet.
Auf diese Weise ist in dem P-Diffusionsbereich 5c, der sich
zwischen dem N+-Diffusionsbereich 6e und der N--Epitaxie
schicht 2 befindet, zusätzlich zu den Kanalbereichen, die in
den P-Diffusionsbereichen 5a und 5b gebildet sind, die sich
zwischen den N+-Diffusionsbereichen 6a-6c und der N--Epitaxie
schicht 2 befinden, ein Kanalbereich gebildet. Dadurch kann
im Durchlaßzustand im Vergleich zu der bereits beschriebenen
Halbleitervorrichtung der vierten Ausführungsform ein größe
rer Strom fließen. Im Ergebnis kann die Kanalbreite im DMOS-
Transistor erhöht werden, außerdem kann der Durchlaßwider
stand im Durchlaßzustand verringert werden.
Die Halbleitervorrichtung unterscheidet sich von der bereits
beschriebenen Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungs
form durch die Muster des N+-Diffusionsbereichs, des P-Diffu
sionsbereichs und dergleichen. Das Verfahren zum Herstellen
der Halbleitervorrichtung dieser Ausführungsform ist grund
sätzlich gleich dem Verfahren zum Herstellen der Halbleiter
vorrichtung der bereits beschriebenen ersten Ausführungsform.
Nun wird eine Halbleitervorrichtung mit Bipolartransistor als
Halbleitervorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform
der Erfindung beschrieben. Wie in Fig. 26 gezeigt ist, ist an
der Oberfläche der N--Epitaxieschicht 2 und in deren Nähe ein
N+-Diffusionsbereich 6 gebildet. Ein P-Diffusionsbereich 5,
der den N+-Diffusionsbereich 6 umgibt, ist an der Oberfläche
der N--Epitaxieschicht 2 und in deren Nähe gebildet. Der N+-
Diffusionsbereich 6 bildet einen Emitterbereich, während der
P-Diffusionsbereich 5 einen Basisbereich bildet und die N--
Epitaxieschicht 2 einen Kollektorbereich bildet.
Mit dem N+-Diffusionsbereich 6 ist eine Emitter-Elektrode 11
elektrisch verbunden. Mit dem P-Diffusionsbereich 5 ist eine
Basis-Elektrode 12 elektrisch verbunden. Zwischen der Basis-
Elektrode 12 und dem P-Diffusionsbereich 5 ist ein p+-Bereich
24 gebildet, um den Kontaktwiderstand zu verringern. Mit dem
N+-Diffusionsbereich 4 ist eine Kollektor-Elektrode 13 elek
trisch verbunden. Wie bereits in Verbindung mit der ersten
Ausführungsform beschrieben worden ist, sind P-Diffusionsbe
reiche in der Richtung quer zur Richtung des Stromflusses im
Durchlaßzustand diskret ausgebildet.
Ein auf der N--Epitaxieschicht 2 gebildeter Siliciumoxidfilm
20 ist mit einer Kontaktnut 18 versehen, die die Oberflächen
der P-Diffusionsbereiche 7, die in diskreter Weise gebildet
sind, freilegt, wie in Fig. 27 gezeigt ist. Außerdem ist eine
Kontaktnut 17 ausgebildet, die die Oberfläche des N+-Diffusi
onsbereichs 6 freilegt.
P-Diffusionsbereiche 7 sind über die Basis-Elektrode 12, die
die Kontaktnut 18 füllt, elektrisch miteinander verbunden,
die Emitter-Elektrode 11 füllt die Kontaktnut 17. Die hiervon
verschiedenen Strukturen sind im wesentlichen die gleichen
wie jene der in Fig. 1 gezeigten Halbleitervorrichtung gemäß
der ersten Ausführungsform. Gleiche Teile und Abschnitte be
sitzen die gleichen Bezugszeichen, ferner wird eine Beschrei
bung hiervon nicht wiederholt.
Die obige Halbleitervorrichtung arbeitet folgendermaßen.
Durch Anlegen einer vorgegebenen Spannung an die Basis-Elek
trode 12 fließt von der Emitter-Elektrode 11 zur Kollektor-
Elektrode 13 ein Strom, so daß der Durchlaßzustand erhalten
wird. In diesem Betrieb erstreckt sich die Verarmungsschicht
von der Grenzfläche zwischen dem P-Diffusionsbereich 7 und
der N--Epitaxieschicht 2 zur N--Epitaxieschicht 2.
Da die P-Diffusionsbereiche 7 voneinander um die vorgegebene
Strecke beabstandet sind und daher diskret ausgebildet sind,
sind die Verarmungsschichten, die sich von benachbarten P-
Diffusionsbereichen 7 erstrecken, miteinander verbunden. Die
Position des Verarmungsschicht-Endes 21, wo die Verarmungs
schichten miteinander verbunden sind, ist weniger tief als
die Position der anderen Verarmungsschicht-Enden, wie bereits
in Verbindung mit der in Fig. 3 gezeigten ersten Ausführungs
form beschrieben worden ist, so daß der Strom durch den Ab
schnitt 22 der N--Epitaxieschicht 2 in der Nähe einer Posi
tion unmittelbar unter dem Verarmungsschicht-Ende 21 fließen
kann.
Dadurch kann eine Reduzierung des Stromflusses unterdrückt
werden. Ferner kann die Verarmungsschicht, die sich von der
Grenzfläche zwischen dem P-Diffusionsbereich 7 und der N--
Epitaxieschicht 2 erstreckt, die Wirkung einer Reduzierung
des elektrischen Feldes aufrechterhalten.
Die obenbeschriebene Halbleitervorrichtung unterscheidet sich
von der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform nur
durch Muster des N+-Diffusionsbereichs, des P-Diffusionsbe
reichs und dergleichen, ferner ist das Verfahren zum Herstel
len dieser Halbleitervorrichtung grundsätzlich das gleiche
wie jenes zur Herstellung der Halbleitervorrichtung der be
reits beschriebenen ersten Ausführungsform.
Nun wird eine Halbleitervorrichtung einer siebten Ausfüh
rungsform der Erfindung beschrieben. Wie in Fig. 28 gezeigt
ist, besitzt die Halbleitervorrichtung dieser Ausführungsform
im wesentlichen die gleiche Struktur wie jene der in Fig. 24
gezeigten Halbleitervorrichtung der vorangehenden fünften
Ausführungsform, mit der Ausnahme, daß der eingebettete N+-
Bereich 3 und die N+-Diffusionsschicht 4 nicht gebildet sind.
Daher tragen gleiche Teile und Abschnitte die gleichen Be
zugszeichen, außerdem wird eine Beschreibung hiervon nicht
wiederholt.
Diese Halbleitervorrichtung kann zusätzlich zu den Wirkungen,
die mit der bereits beschriebenen Halbleitervorrichtung der
fünften Ausführungsform erzielt werden, die folgende Wirkung
erzielen. Im Durchlaßzustand erstreckt sich eine Verarmungs
schicht (Verarmungsschicht C) von den Grenzflächen zwischen
der N--Epitaxieschicht 2 und den P-Diffusionsbereichen 5a-5c.
Gleichzeitig erstreckt sich eine Verarmungsschicht (Verar
mungsschicht D) auch von der Grenzfläche zwischen der N--Epi
taxieschicht 2 und dem p-Siliciumsubstrat 1 zur N--Epitaxie
schicht 2. Diese Ausdehnung der Verarmungsschicht D fördert
die Ausdehnung der Verarmungsschicht C. Dadurch wird das
elektrische Feld an der Oberfläche der N--Epitaxieschicht 2
durch eine "Resurf"-Wirkung (= Reduced Surface
Field = verringertes Oberflächenfeld) verringert. Im Ergebnis
kann die Durchbruchspannung der Halbleitervorrichtung weiter
verbessert werden.
In dieser Halbleitervorrichtung kann eine Situation auftre
ten, daß der Widerstand (JFET-Widerstand) zwischen dem P-Dif
fusionsbereich 7 und dem p-Siliciumsubstrat 1 ansteigt, da
der eingebettete N+-Diffusionsbereich 3 nicht verwendet wird.
In dieser Halbleitervorrichtung sind jedoch die P-Diffusions
bereiche 7 diskret gebildet. Dadurch wird ein übermäßiger
Anstieg des JFET-Widerstandes unterdrückt, ferner kann der
Durchlaßwiderstand der Halbleitervorrichtung im Durchlaßzu
stand verringert werden.
Die obenbeschriebene Halbleitervorrichtung unterscheidet sich
von der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform nur
durch Muster des N+-Diffusionsbereichs, des P-Diffusionsbe
reichs und dergleichen, ferner ist das Verfahren zum Herstel
len dieser Halbleitervorrichtung grundsätzlich das gleiche
wie jenes zum Herstellen der bereits beschriebenen Halblei
tervorrichtung der ersten Ausführungsform.
Nun wird eine Halbleitervorrichtung gemäß einer achten Aus
führungsform der Erfindung beschrieben. Wie in Fig. 29 ge
zeigt ist, besitzt die Halbleitervorrichtung dieser Ausfüh
rungsform im wesentlichen die gleiche Struktur wie jene der
in Fig. 26 gezeigten Halbleitervorrichtung der sechsten Aus
führungsform, mit der Ausnahme, daß der eingebettete N+-Dif
fusionsbereich 3 und die N+-Diffusionsschicht 4 nicht gebil
det sind. Daher besitzen gleiche Teile und Abschnitte die
gleichen Bezugszeichen, ferner wird die Beschreibung hiervon
nicht wiederholt.
Diese Halbleitervorrichtung kann zusätzlich zu den Wirkungen,
die durch die bereits beschriebene Halbleitervorrichtung der
sechsten Ausführungsform erzielt werden, die folgende Wirkung
erzielen. Ähnlich wie die bereits beschriebene Halbleitervor
richtung der siebten Ausführungsform erstreckt sich die Ver
armungsschicht (Verarmungsschicht C) im Durchlaßzustand von
den Grenzflächen zwischen der N--Epitaxieschicht 2 und den P-
Diffusionsbereichen 5a-5c. Außerdem erstreckt sich die Verar
mungsschicht (Verarmungsschicht D) von der Grenzfläche zwi
schen der N--Epitaxieschicht 2 und dem p-Siliciumsubstrat 1
zur N--Epitaxieschicht 2. Diese Ausdehnung der Verarmungs
schicht D fördert die Ausdehnung der Verarmungsschicht C.
Dadurch wird das elektrische Feld an der Oberfläche der N--
Epitaxieschicht 2 durch die "Resurf"-Wirkung verringert. Im
Ergebnis kann die Durchbruchspannung der Halbleitervorrich
tung weiter verbessert werden.
Da die P-Diffusionsbereiche 7 diskret ausgebildet sind, kann
ein übermäßiger Anstieg des JFET-Widerstandes unterdrückt
werden, ferner kann der Durchlaßwiderstand des NPN-Transi
stors im Durchlaßzustand verringert werden.
Die obenbeschriebene Halbleitervorrichtung unterscheidet sich
von der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform nur
durch Muster des N+-Diffusionsbereichs, des P-Diffusionsbe
reich und dergleichen, außerdem ist das Verfahren zum Her
stellen dieser Halbleitervorrichtung grundsätzlich das glei
che wie jenes zum Herstellen der bereits beschriebenen Halb
leitervorrichtung der ersten Ausführungsform.
Nun wird eine Halbleitervorrichtung gemäß einer neunten Aus
führungsform der Erfindung beschrieben. Diese Halbleitervor
richtung besitzt Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (die
im folgenden jeweils mit "IGBT" bezeichnet werden).
Wie in Fig. 30 gezeigt ist, sind an der Oberfläche der N--
Epitaxieschicht 2 und in deren Nähe N+-Diffusionsbereiche
6a-6d gebildet. Ein die N+-Diffusionsbereiche 6a und 6b umge
bender P-Diffusionsbereich 5a ist an der Oberfläche der N--
Epitaxieschicht 2 und in deren Nähe gebildet. Ein die N+-Dif
fusionsbereiche 6c und 6b umgebender P-Diffusionsbereich 5b
ist an der Oberfläche der N--Epitaxieschicht 2 und in deren
Nähe gebildet.
An der Oberfläche der N--Epitaxieschicht 2 und in deren Nähe
ist ein p+-Bereich 19 gebildet, der vom P-Diffusionsbereich
5a und dergleichen beabstandet ist. Dieser p+-Diffusionsbe
reich 19 bildet einen Kollektor-Bereich, während der P-Diffu
sionsbereich 5a und dergleichen einen Emitter-Bereich bilden
und die N--Epitaxieschicht 2 einen Basisbereich bildet. Die
Kollektorelektrode 13 ist mit dem p+-Diffusionsbereich 19
elektrisch verbunden. Die Emitter-Elektrode 11 ist mit dem P-
Diffusionsbereich 5a und dergleichen elektrisch verbunden.
In diesem Transistor wird durch die Kanalbereiche, die in den
P-Diffusionsbereichen 5a und 5b gebildet sind, durch Anlegen
einer vorgegebenen Spannung an Gate-Elektroden 8a und 8b ein
Basisstrom geleitet. Genauer wird der Transistor der obigen
Struktur als "IGBT" bezeichnet. Die von der obigen Struktur
verschiedenen Strukturen stimmen im wesentlichen mit jenen
der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform überein. Glei
che Teile und Abschnitte besitzen die gleichen Bezugszeichen,
außerdem wird eine Beschreibung hiervon nicht wiederholt.
In dieser Halbleitervorrichtung, die bereits beschrieben wor
den ist, fließt ein Elektronenstrom von den N+-Diffusionsbe
reichen 6a-6d durch die Kanalbereiche, die in den P-Diffusi
onsbereichen 5a und 5b ausgebildet sind, zur N--Epitaxie
schicht 2. Außerdem fließen Löcher vom p+-Bereich 19, der mit
der Kollektor-Elektrode 13 verbunden ist, zur N--Epitaxie
schicht 2.
Auf diese Weise wird der Durchlaßzustand erhalten, in dem ein
Strom zwischen den Emitter- und Kollektor-Elektroden 11 bzw.
13 fließt. In diesem Zustand erstreckt sich die Verarmungs
schicht von der Grenzfläche zwischen dem P-Diffusionsbereich
7 und der N--Epitaxieschicht 2 zur N--Epitaxieschicht 2.
Da die P-Diffusionsbereiche 7 voneinander um eine vorgegebene
Strecke beabstandet sind und daher diskret gebildet sind,
sind die Verarmungsschichten, die sich von benachbarten P-
Diffusionsbereichen erstrecken, miteinander verbunden, wie in
Verbindung mit der in Fig. 3 gezeigten ersten Ausführungsform
bereits beschrieben worden ist. Die Position des Verarmungs
schicht-Endes 21, wo die Verarmungsschichten miteinander ver
bunden sind, ist weniger tief als die Position der anderen
Verarmungsschicht-Enden.
Im Durchlaßzustand kann der Elektronenstrom durch den Ab
schnitt 22 der N--Epitaxieschicht 2 in der Nähe einer Posi
tion unmittelbar unter dem Verarmungsschicht-Ende 21 fließen,
so daß der Betriebsstrom des als PNP-Transistor dienenden
Transistors ansteigt. Folglich kann der Durchlaßwiderstand
des IGBT im Durchlaßzustand verringert werden. Ferner kann
die Wirkung der Verringerung des elektrischen Feldes durch
die Verarmungsschicht, die sich von einem Ort zwischen dem P-
Diffusionsbereich 7 und der N--Epitaxieschicht 2 erstreckt,
beibehalten werden.
In den dritten bis neunten Ausführungsformen, die oben be
schrieben worden sind, sind die P-Diffusionsbereiche 7 von
einander um die vorgegebene Strecke beabstandet, weshalb sie
diskret ausgebildet sind. Ähnlich wie die Halbleitervorrich
tung der in Fig. 14 gezeigten zweiten Ausführungsform können
jedoch die dritten bis neunten Ausführungsformen einen P-Dif
fusionsbereich verwenden, der in einer Richtung quer zur
Richtung des Stromflusses kontinuierlich ausgebildet ist und
eine variable Tiefe besitzt. Selbst in diesem Fall können die
obigen Wirkungen in ähnlicher Weise erzielt werden.
Obwohl die Erfindung im einzelnen beschrieben und dargestellt
worden ist, geschieht dies selbstverständlich lediglich bei
spielhaft und nicht zur Beschränkung, wobei der Erfindungsge
danke und der Umfang der vorliegenden Erfindung nur durch die
beigefügten Ansprüche begrenzt ist.
Claims (11)
1. Halbleitervorrichtung, mit
einem Halbleitersubstrat (1) eines ersten Leitfähigkeits typs,
einem ersten Bereich (2) eines zweiten Leitfähigkeits typs, der auf dem Halbleitersubstrat (1) und in direktem Kon takt mit diesem gebildet ist,
einem zweiten Bereich (6a-6d) des zweiten Leitfähigkeits typs, der an der Oberfläche des ersten Bereichs (2) und in deren Nähe gebildet ist,
einem dritten Bereich (5a-5c) des ersten Leitfähigkeits typs, der an der Oberfläche des ersten Bereichs (2) und in deren Nähe gebildet ist und den zweiten Bereich (6a-6d) um gibt,
einem ersten Elektrodenabschnitt (8a-8e), der auf der Oberfläche des dritten Bereichs (5a-5c) gebildet ist, der sich zwischen den ersten und zweiten Bereichen (2, 6a-6d) befindet, wobei dazwischen ein Isolierfilm vorgesehen ist,
einem zweiten Elektrodenabschnitt (9), der mit dem zwei ten Bereich (6a-6d) verbunden ist,
einem dritten Elektrodenabschnitt (10), der mit dem er sten Bereich (2) verbunden ist und vom dritten Bereich (5a-5c) um eine Strecke beabstandet ist, und
einem vierten Bereich (7) des ersten Leitfähigkeitstyps, der an der Oberfläche des ersten Bereichs und in deren Nähe zwischen dem dritten Elektrodenabschnitt (10) und dem dritten Bereich (5a-5c) gebildet ist,
wobei der vierte Bereich (7) eine Tiefe besitzt, die sich in Abhängigkeit von der Position in einer Richtung quer zur Richtung des Stromflusses ändert.
einem Halbleitersubstrat (1) eines ersten Leitfähigkeits typs,
einem ersten Bereich (2) eines zweiten Leitfähigkeits typs, der auf dem Halbleitersubstrat (1) und in direktem Kon takt mit diesem gebildet ist,
einem zweiten Bereich (6a-6d) des zweiten Leitfähigkeits typs, der an der Oberfläche des ersten Bereichs (2) und in deren Nähe gebildet ist,
einem dritten Bereich (5a-5c) des ersten Leitfähigkeits typs, der an der Oberfläche des ersten Bereichs (2) und in deren Nähe gebildet ist und den zweiten Bereich (6a-6d) um gibt,
einem ersten Elektrodenabschnitt (8a-8e), der auf der Oberfläche des dritten Bereichs (5a-5c) gebildet ist, der sich zwischen den ersten und zweiten Bereichen (2, 6a-6d) befindet, wobei dazwischen ein Isolierfilm vorgesehen ist,
einem zweiten Elektrodenabschnitt (9), der mit dem zwei ten Bereich (6a-6d) verbunden ist,
einem dritten Elektrodenabschnitt (10), der mit dem er sten Bereich (2) verbunden ist und vom dritten Bereich (5a-5c) um eine Strecke beabstandet ist, und
einem vierten Bereich (7) des ersten Leitfähigkeitstyps, der an der Oberfläche des ersten Bereichs und in deren Nähe zwischen dem dritten Elektrodenabschnitt (10) und dem dritten Bereich (5a-5c) gebildet ist,
wobei der vierte Bereich (7) eine Tiefe besitzt, die sich in Abhängigkeit von der Position in einer Richtung quer zur Richtung des Stromflusses ändert.
2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch einen fünften Bereich des ersten Leitfähigkeitstyps,
der den dritten Elektrodenabschnitt (10) umgibt und an der
Oberfläche des ersten Bereichs (2) und in deren Nähe gebildet
ist.
3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der vierte Bereich (7) auf einem konstan
ten Potential liegt.
4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der vierte Bereich (7) mit dem ersten
Elektrodenabschnitt (8a-8e) oder mit dem zweiten Elektroden
abschnitt (9) elektrisch verbunden ist.
5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die vierten Bereiche (7) diskret gebildet
sind und benachbarte vierte Bereiche (7) voneinander um eine
Strecke beabstandet sind, die im Durchlaßzustand eine Verbin
dung zwischen Verarmungsschichten zulassen, die sich von je
weiligen benachbarten vierten Bereichen (7) erstrecken.
6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß unter der Annahme, daß der erste Bereich
(2) eine Störstellenkonzentration NA hat, der vierte Bereich
(7) eine Störstellenkonzentration ND hat, die benachbarten
vierten Bereiche (7) um eine Strecke W beabstandet sind, die
erforderliche Durchbruchspannung V ist, die Ladungsmenge q
ist, die Dielektrizitätskonstante des Vakuums ε ist, die rela
tive Dielektrizitätskonstante von Silicium ε' ist und die
Störstellenkonzentration NA ausreichend größer als die Stör
stellenkonzentration ND und im wesentlichen unendlich ist,
die folgenden Ungleichungen erfüllt sind:
7. Halbleitervorrichtung, mit
einem Halbleitersubstrat (1) eines ersten Leitfähigkeits typs,
einem ersten Bereich (2) eines zweiten Leitfähigkeits typs, der auf dem Halbleitersubstrat (1) und in direktem Kon takt mit diesem gebildet ist,
einem zweiten Bereich (6) des zweiten Leitfähigkeitstyps, der an der Oberfläche des ersten Bereichs (2) und in deren Nähe gebildet ist,
einem dritten Bereich (5) des ersten Leitfähigkeitstyps, der an der Oberfläche des ersten Bereichs (2) und in deren Nähe gebildet ist und den zweiten Bereich (6) umgibt,
einem ersten Elektrodenabschnitt (12), der mit dem drit ten Bereich (5) verbunden ist,
einem zweiten Elektrodenabschnitt (11), der mit dem zwei ten Bereich (6) verbunden, ist,
einem dritten Elektrodenabschnitt (13), der vom dritten Bereich (5) um eine Strecke beabstandet ist und mit dem er sten Bereich (2) verbunden ist, und
einem vierten Bereich (7) des ersten Leitfähigkeitstyps, der an der Oberfläche des ersten Bereichs (2) und in deren Nähe zwischen dem dritten Elektrodenabschnitt (13) und dem dritten Bereich (5) gebildet ist,
wobei der vierte Bereich (7) eine Tiefe besitzt, die sich in Abhängigkeit von der Position in einer Richtung quer zur Richtung des Stromflusses ändert.
einem Halbleitersubstrat (1) eines ersten Leitfähigkeits typs,
einem ersten Bereich (2) eines zweiten Leitfähigkeits typs, der auf dem Halbleitersubstrat (1) und in direktem Kon takt mit diesem gebildet ist,
einem zweiten Bereich (6) des zweiten Leitfähigkeitstyps, der an der Oberfläche des ersten Bereichs (2) und in deren Nähe gebildet ist,
einem dritten Bereich (5) des ersten Leitfähigkeitstyps, der an der Oberfläche des ersten Bereichs (2) und in deren Nähe gebildet ist und den zweiten Bereich (6) umgibt,
einem ersten Elektrodenabschnitt (12), der mit dem drit ten Bereich (5) verbunden ist,
einem zweiten Elektrodenabschnitt (11), der mit dem zwei ten Bereich (6) verbunden, ist,
einem dritten Elektrodenabschnitt (13), der vom dritten Bereich (5) um eine Strecke beabstandet ist und mit dem er sten Bereich (2) verbunden ist, und
einem vierten Bereich (7) des ersten Leitfähigkeitstyps, der an der Oberfläche des ersten Bereichs (2) und in deren Nähe zwischen dem dritten Elektrodenabschnitt (13) und dem dritten Bereich (5) gebildet ist,
wobei der vierte Bereich (7) eine Tiefe besitzt, die sich in Abhängigkeit von der Position in einer Richtung quer zur Richtung des Stromflusses ändert.
8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der vierte Bereich (7) auf einem konstan
ten Potential liegt.
9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der vierte Bereich (7) mit dem ersten
Elektrodenabschnitt (12) oder mit dem zweiten Elektrodenab
schnitt (11) elektrisch verbunden ist.
10. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die vierten Bereiche (7) diskret gebildet
sind und die benachbarten vierten Bereiche (7) voneinander um
eine Strecke beabstandet sind, die im Durchlaßzustand eine
Verbindung zwischen Verarmungsschichten zuläßt, die sich von
den benachbarten vierten Bereichen (7) erstrecken.
11. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß unter der Annahme, daß der erste Bereich (2)
eine Störstellenkonzentration NA hat, der vierte Bereich (7)
eine Störstellenkonzentration ND hat, die benachbarten vier
ten Bereiche (7) um eine Strecke W beabstandet sind, die er
forderliche Durchbruchspannung V ist, die Ladungsmenge q ist,
die Dielektrizitätskonstante des Vakuums ε ist, die relative
Dielektrizitätskonstante von Silicium ε' ist und die Störstel
lenkonzentration NA ausreichend größer als die Störstellen
konzentration ND und im wesentlichen unendlich ist, die fol
genden Ungleichungen erfüllt sind:
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