DE102006056139B4 - Halbleitervorrichtung mit einem verbesserten Aufbau für eine hohe Spannungsfestigkeit - Google Patents
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Abstract
Halbleitervorrichtung
mit:
einem Halbleitersubstrat (5) eines ersten Leitungstyps;
einem Vorrichtungsbereich (2), der auf der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates (5) ausgebildet ist;
einem Guardringbereich (3), der auf der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates (5) ausgebildet ist und den Vorrichtungsbereich (2) umgibt;
einer ersten Dotierungsschicht (6) eines zweiten Leitungstyps, die in dem Vorrichtungsbereich (2) ausgebildet ist;
einer ersten Elektrode (11a), die über der ersten Dotierungsschicht (6) ausgebildet ist und mit der ersten Dotierungsschicht (6) verbunden ist;
zumindest einer zweiten Dotierungsschicht (3a, 3b, 3c) des zweiten Leitungstyps, die in dem Guardringbereich (3) getrennt von der ersten Dotierungsschicht (6) ausgebildet ist und den Vorrichtungsbereich (2) umgibt;
einer Isolationsschicht (8), die die Deckfläche der zweiten Dotierungsschicht (3a, 3b, 3c) auf dem Halbleitersubstrat (5) bedeckt, deren eines Ende die erste Elektrode (11a) kontaktiert;
einer zweiten Elektrode (11c, 11d, 11e), die auf der Deckfläche der Isolationsschicht (8) der zweiten Dotierungsschicht (3a,...
einem Halbleitersubstrat (5) eines ersten Leitungstyps;
einem Vorrichtungsbereich (2), der auf der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates (5) ausgebildet ist;
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einer zweiten Elektrode (11c, 11d, 11e), die auf der Deckfläche der Isolationsschicht (8) der zweiten Dotierungsschicht (3a,...
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung und spezieller auf eine Halbleitervorrichtung, welche Oberflächenelektroden eines mehrlagigen Aufbaus aufweist und eine hohe Spannungsfestigkeit aufrecht erhalten kann.
-
US 5,266,831 beschreibt einen Halbleiter mit einem Randabschlußaufbau, bei dem zumindest ein Guardring zwischen einer Halbleitervorrichtung auf einem Halbleitersubstrat und dem Rand des Substrates angeordnet ist. Auf der Oberfläche des Substrates ist eine dielektrische Schicht ausgebildet und eine Vielzahl von Dioden ist auf der dielektrischen Schicht so ausgebildet, daß ein Spannungsabfall zwischen dem Rand der Halbleitervorrichtung, dem zumindest einen Guardring und dem Rand des Substrates erzeugt wird und dadurch der Guardring auf ein definiertes Potential gelegt wird. - Normalerweise ist in einer Halbleitervorrichtung, für die eine hohe Spannungsfestigkeit erforderlich ist, ein als ein Guardring bezeichneter p-n-Übergang in dem Umfangsbereich der Vorrichtungsregion angeordnet, wie
7 zeigt. Durch solch einen Aufbau kann ein elektrisches Feld, das durch eine Spannungszufuhr erzeugt wird, allmählich zu dem Endabschnitt der Halbleitervorrichtung hin erniedrigt werden. Sogar wenn dem p-n-Übergang eine vorbestimmte Spannung in Sperrichtung zuge führt wird, kann deshalb ein Avalanche-Durchbruch aufgrund der Höhe eines elektrischen Feldes verhindert werden. - Die oben beschriebene Guardringstruktur ist wirkungsvoll zum Aufrechterhalten einer hohen Spannungsfestigkeit. Da der Bereich zum Ausbilden von Guardringen in dem Umfangsbereich der Halbleitervorrichtung erforderlich ist, ist jedoch die Chipgröße vergrößert.
- In der nicht geprüften
japanischen Patentveröffentlichung Nr. 6-97439 A 8 gezeigt ist. - Bei dem oben beschriebenen bekannten Aufbau, der in
7 gezeigt ist, wird zum Aufrechterhalten einer gewünschten hohen Spannungsfestigkeit die Chipgröße eines Halbleiterchips vergrößert und die Chipkosten sind erhöht. In dem in8 gezeigten Aufbau ist der Herstellungsvorgang kompliziert und die Chipkosten sind erhöht. Speziell gab es bei jeder der oben beschriebenen bekannten Vorgehensweisen das Problem, daß zum Aufrechterhalten einer gewünschten hohen Spannungsfestigkeit die Chipkosten erhöht waren. - Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt zum Lösen der oben beschriebenen Probleme und deshalb ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleitervorrichtung bereitzustellen, die kostengünstig ist und auf stabile Weise eine hohe Spannungsfestigkeit aufrecht erhalten kann.
- Die Aufgabe wird gelöst durch eine Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1.
- Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Halbleitervorrichtung erhalten werden, die kostengünstig ist und in stabiler Weise eine hohe Spannungsfestigkeit aufrecht erhalten kann.
- Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen. Von den Figuren zeigen:
-
1 eine Draufsicht von oben auf die Hauptoberfläche eines Halbleiterchips der ersten Ausführungsform, -
2 eine Querschnittsansicht des Halbleiterchips der ersten Ausführungsform, -
3 eine Querschnittsansicht eines Halbleiterchips der zweiten Ausführungsform, -
4 und5 Querschnittsansichten eines Halbleiterchips der dritten Ausführungsform, -
6 eine Draufsicht von oben auf die Hauptoberfläche eines Halbleiterchips der vierten Ausführungsform, und -
7 und8 Querschnittsansichten eines bekannten Halbleiterchips. - Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unten beschrieben Bezug nehmend auf die Zeichnungen. In den Zeichnungen sind die gleichen oder äquivalente Teile durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und die Beschreibung derselben wird vereinfacht oder weggelassen.
- Erste Ausführungsform
- Eine Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform wird beschrieben werden.
1 ist eine Draufsicht, gesehen von oben, auf die Hauptoberfläche eines Halbleiterchips. Auf dem Zentralabschnitt des Halbleiterchips1 ist ein Vorrichtungsbereich (aktiver Bereich)2 ausgebildet. In dem Äußeren des Vorrichtungsbereichs ist ein Guardringbereich3 mit einer Mehrzahl von Guardringen ausgebildet. Zwischen dem Guardringbereich3 und dem Ende des Halbleiterchips1 ist eine Kanal- Stopperregion4 ausgebildet. Speziell ist auf der Hauptoberfläche des Halbleiterchips1 ein Guardringbereich3 so ausgebildet, daß er einen Vorrichtungsbereich2 umgibt, und eine Kanal-Stopperregion4 ist so ausgebildet, daß sie den Guardringbereich3 umgibt. -
2 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A' in1 . Der Halbleiterchip1 ist unter Verwendung eines n-Typ-Halbleiter(S1)-Substrates5 ausgebildet. Auf der ersten Hauptoberfläche (obere Hauptoberfläche) des Halbleitersubstrates5 sind der Vorrichtungsbereich2 , der Guardringbereich3 und die Kanal-Stopperregion4 der Reihe nach von dem inneren Abschnitt des Halbleiterchips1 zu dem Endabschnitt hin ausgebildet. - In dem Vorrichtungsbereich
2 ist eine erste p-Typ-Dotierungsschicht6 auf der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates5 ausgebildet. Über der ersten Dotierungsschicht6 ist eine erste Oberflächenelektrode11a durch Stapeln einer Schicht eines Metalls mit einem hohen Schmelzpunkt9a , wie z. B. einer Ti-Schicht, und einer Al-Schicht10a ausgebildet. Die erste Oberflächenelektrode11a ist mit der ersten Dotierungsschicht6 verbunden. - In dem Guardringbereich
3 sind zu dem Endabschnitt des Halbleiterchips1 hin zweite p-Typ-Dotierungsschichten3a ,3b und3c getrennt von der ersten Dotierungsschicht6 ausgebildet. Von oberhalb der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates5 betrachtet sind diese zweiten Dotierungsschichten3a ,3b und3c so ausgebildet, daß sie ringförmig (ringartig) den Vorrichtungsbereich2 umgeben. Diese Dotierungsschichten bilden p-n-Übergänge an den Grenzen zu dem Halbleitersubstrat5 und funktionieren als Guardringe zum Aufrechterhalten einer hohen Spannungsfestigkeit. - In der Kanal-Stopperregion
4 ist eine dritte n-Typ-Dotierungsschicht7 getrennt von den zweiten Dotierungsschichten3a ,3b und3c ausgebildet. Auf der dritten Dotierungsschicht7 ist eine dritte Oberflächenelektrode11b durch Stapeln einer Metallschicht9b eines hohen Schmelzpunktes, wie z. B. einer Ti-Schicht, und einer Al-Schicht10b ausgebildet. Die dritte Oberflächenelektrode11b ist mit der dritten Dotierungsschicht7 verbunden. - Die erste Oberflächenelektrode
11a ist mit der ersten Dotierungsschicht6 verbunden und die dritte Oberflächenelektrode11b ist mit der dritten Dotierungsschicht7 verbunden. Solch ein Oberflächenelektrodenaufbau ist ein bekannter Aufbau bei einem Halbleiterelement mit einem flachen p-n-Übergang, wie z. B. einem MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) und einem IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate). Obwohl diese Beschreibung den Halbleiterchip1 zeigt, wenn ein IGBT in dem Vorrichtungsbereich2 ausgebildet ist, gilt sie für alle Halbleiterelemente, bei denen die Eigenschaft einer hohen Spannungsfestigkeit erforderlich ist, einschließlich MOSFETs. Eine detaillierte Beschreibung für den Vorrichtungsbereich2 wird deshalb unterlassen und die Darstellung ist ebenfalls vereinfacht. - Auf der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates
5 ist eine Isolationsschicht (z. B. SiO2-Schicht)8 so ausgebildet, daß sie sich über den Umfangsabschnitt des Vorrichtungsbereichs2 (das rechte Ende des Vorrichtungsbereichs2 in2 ), den Guardringbereich3 und den inneren Umfangsabschnitt der Kanal-Stopperregion4 (das linke Ende der Kanal-Stopper region4 in2 ) erstreckt. Speziell ist die Isolationsschicht8 auf dem Halbleitersubstrat5 so ausgebildet, daß sie die Deckflächen der zweiten Dotierungsschichten3a ,3b und3c bedeckt. Der Endabschnitt der Seite des Vorrichtungsbereichs2 (linke Seite) der Isolationsschicht8 kontaktiert die erste Oberflächenelektrode11a und der Endabschnitt der Seite des Kanalstopperbereichs4 (rechte Seite) der Isolationsschicht8 kontaktiert die dritte Oberflächenelektrode11b . - Auf der Deckfläche der Isolationsschicht
8 sind zweite Oberflächenelektroden11c ,11d und11e so ausgebildet, daß sie den zweiten Dotierungsschichten3a ,3b bzw.3c gegenüberliegen. Jede dieser Elektroden hat einen Aufbau, der ausgebildet ist durch Stapeln einer Al-Schicht auf eine Schicht eines Metalls mit einem hohen Schmelzpunkt, wie z. B. eine Ti-Schicht, wie bei der ersten Oberflächenelektrode11a und der dritten Oberflächenelektrode11b . - Eine leitende Schicht
12 , wie z. B. eine Ti-Schicht, ist zwischen der ersten Oberflächenelektrode11a und der zweiten Oberflächenelektrode11c auf der Deckfläche der Isolationsschicht8 ausgebildet. In ähnlicher Weise ist eine leitende Schicht12 ebenfalls zwischen den zweiten Oberflächenelektroden11c und11d und zwischen den zweiten Oberflächenelektroden11d und11e auf der Deckfläche der Isolationsschicht8 ausgebildet. Speziell ist auf der Deckfläche der Isolationsschicht8 eine leitende Schicht12 zwischen benachbarten Elektroden unter der ersten Oberflächenelektrode11a und den zweiten Oberflächenelektroden11c ,11d und11e ausgebildet. - Weiterhin ist auf der Deckfläche der Isolationsschicht
8 ebenfalls eine leitende Schicht12 zwischen der zweiten Oberflächenelektrode11e und der dritten Oberflächenelektrode11b ausgebildet. Speziell ist auf der Deckfläche der Isolationsschicht8 ebenfalls eine leitende Schicht12 zwischen der zweiten Oberflächenelektrode11e , welche der dritten Oberflächenelektrode11b unter den drei zweiten Oberflächenelektroden11c ,11d und11e am nächsten ist, und der dritten Oberflächenelektrode11b ausgebildet. - Andererseits ist auf der zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates
5 eine n-Typ-Pufferschicht13 ausgebildet. Eine p-Typ-Kollektorschicht14 und eine p-Typ-Kollektorelektrode15 sind so ausgebildet, daß sie die n-Typ-Pufferschicht13 bedecken. - Bei der ersten Ausführungsform wurde eine Schicht eines Metalls mit einem hohen Schmelzpunkt, wie z. B. eine Ti-Schicht, als die leitende Schicht
12 verwendet, die auf der Isolationsschicht8 ausgebildet ist. Anstelle der Ti-Schicht können jedoch ebenfalls eine TiN-Schicht, eine TiW-Schicht oder dergleichen als die leitende Schicht verwendet werden. Weiterhin kann ebenfalls eine Stapelschicht verwendet werden, die von der Ti-Schicht, der TiN-Schicht und der TiW-Schicht irgendeine Schicht enthält. - Hier wird ein Verfahren zum Ausbilden der leitenden Schicht
12 beschrieben. Nach dem Ausbilden einer ersten Dotierungsschicht6 , zweiter Dotierungsschichten3a ,3b und3c und einer dritten Dotierungsschicht7 auf der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates5 wird eine Isolationsschicht8 ausgebildet. Als nächstes werden auf der gesamten ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates5 eine Ti-Schicht und eine Al-Schicht aufeinanderfolgend ausgebildet. - Als nächstes wird die Al-Schicht selektiv geätzt zum Freilegen der Ti-Schicht auf der Fläche, auf der die Al-Schicht entfernt wurde. Weiterhin wird die Ti-Schicht um eine vorbestimmte Dicke geätzt (Halb- bzw. Teilätzung), was die Ti-Schicht auf der Oberfläche der isolierenden Schicht
8 so zurückläßt, daß sie eine leitende Schicht12 bildet, die aus der Ti-Schicht zusammengesetzt ist, wie in2 gezeigt. - Als ein Ergebnis ist eine erste Oberflächenelektrode
11a über der ersten Dotierungsschicht6 ausgebildet, zweite Oberflächenelektroden11c ,11d und11e sind auf der Isolationsschicht8 ausgebildet und eine dritte Oberflächenelektrode11b ist auf der dritten Dotierungsschicht7 ausgebildet. Zu dieser Zeit ist auf der Isolationsschicht8 eine leitende Schicht12 zwischen benachbarten Elektroden dieser Oberflächenelektroden ausgebildet. Die leitende Schicht12 ist eine Schicht, die durch die Teilätzung der Ti-Schicht ausgebildet wurde. Deshalb ist die Dicke der leitenden Schicht12 geringer als die Dicke der untersten Metallschicht (Ti-Schicht) der Oberflächenelektroden. Da die leitende Schicht12 aus Ti zusammengesetzt ist, welches ein Metall mit einem hohen Schmelzpunkt ist, hat sie einen höheren Widerstand als die zweiten Oberflächenelektroden11c ,11d und11e mit darauf gestapeltem Al. - Wenn eine Elektrode oder Verdrahtung ausgebildet wird, nachdem eine Metallschicht auf der gesamten Oberfläche eines Halbleitersubstrates ausgebildet ist, wird die Metallschicht in einem anderen Bereich als jenem, der als die Elektrode oder Verdrahtung verwendet wird, im Allgemeinen vollständig durch Ätzen oder dergleichen entfernt. Demgegenüber wurde bei der ersten Ausführungsform eine leitende Schicht
12 eines hohen Widerstands mit einer vorbestimmten Dicke auf der Isolierschicht8 zwischen benachbarten Elektroden einer ersten Oberflächenelek trode11a , zweiten Oberflächenelektroden11c ,11d und11e und einer dritten Oberflächenelektrode11b zurückgelassen. - Wenn ein elektrisches Feld einer Vorspannung in Sperrichtung an den p-n-Übergang an der Grenze zwischen den zweiten Dotierungsschichten
3a ,3b und3c und dem n-Typ-Halbleitersubstrat5 angelegt wird, wird durch den obigen Aufbau die Ausdehnung der Verarmungsschicht gefördert in dem Abschnitt des Halbleitersubstrates5 unter der leitenden Schicht12 . Verglichen zu dem Fall ohne die leitende Schicht12 kann deshalb die Spannungsfestigkeit des p-n-Übergangs angehoben werden. - Die leitende Schicht
12 kann auf einfache Weise ausgebildet werden durch Teilätzung in dem Schritt zum Ausbilden der ersten Oberflächenelektrode11a , der zweiten Oberflächenelektroden11c ,11d und11e und der dritten Oberflächenelektrode11b . Deshalb kann eine hohe Spannungsfestigkeit erzielt werden, ohne den gesamten Herstellungsprozeß zu verkomplizieren. Speziell kann gemäß der ersten Ausführungsform die Fläche des Guardringbereichs3 des Halbleiterchips verringert werden, ohne den gesamten Herstellungsprozeß zu verkomplizieren. Da die Chipgröße verringert werden kann, während die Spannungsfestigkeitseigenschaften in stabiler Weise aufrecht erhalten werden, kann deshalb eine kostengünstige Halbleitervorrichtung erhalten werden. - Da die leitende Schicht
12 eine Schicht mit hohem Widerstand ist, die ein Metall eines hohen Schmelzpunktes enthält, wie z. B. Ti, hat sie zusätzlich eine abschirmende Wirkung gegen ionische (aufladende) Substanzen oder Verunreinigungen von außen. Deshalb kann die Herstellungsausbeute der Halbleitervorrichtungen verbessert werden. - Bei der ersten Ausführungsform wurde eine Ti-Schicht unterhalb der ersten Oberflächenelektrode
11a , der zweiten Oberflächenelektroden11c ,11d und11e und der dritten Oberflächenelektrode11b ausgebildet und eine Al-Schicht ist auf die Ti-Schicht gestapelt zum Vorsehen eines zweilagigen Stapelaufbaus. Diese Oberflächenelektroden können jedoch mehrlagige Metallschichten sein, die durch Stapeln von drei oder mehr unterschiedlichen Metallschichten ausgebildet sind. In diesem Fall liegt die unterste Metallschicht der mehrlagigen Metallschicht auf dem Bereich frei, in dem die Oberflächenmetallschicht nicht auf der Isolierschicht8 ausgebildet ist. Unter Verwendung der oben beschriebenen Teilätzung wird die unterste Metallschicht dann lediglich mit einer vorbestimmten Dicke belassen. Als ein Ergebnis kann die auf der Isolierschicht8 ausgebildete leitende Schicht als eine Schicht des gleichen Materials wie das Material der untersten Metallschicht der oben beschriebenen Oberflächenelektroden (mehrlagige Metallschichten) ausgebildet werden. - Obwohl bei der ersten Ausführungsform die Halbleitervorrichtung unter Verwendung eines n-Typ-Halbleitersubstrates
5 ausgebildet wurde, ist ein Aufbau, bei dem ein p-Typ-Halbleitersubstrat verwendet wird und alle Leitungstypen der anderen Komponenten umgekehrt sind, ebenfalls möglich. Sogar mit solch einem Aufbau kann dieselbe Wirkung erhalten werden. - Bei der ersten Ausführungsform wurden drei Zweitdotierungsschichten
3a ,3b und3c auf der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates5 als Guardringe ausgebildet. Die Anzahl dieser Dotierungsschichten kann jedoch Eins oder mehr als Eins sein und kann basierend auf den geforderten Spannungsfestigkeitseigenschaften bei dem Halbleiterchip1 frei gewählt werden. - Zweite Ausführungsform
- Eine Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform wird Bezug nehmend auf
3 beschrieben. Hier konzentriert sich die Beschreibung auf unterschiedliche Aspekte gegenüber der ersten Ausführungsform. - Auf einer Isolationsschicht
8 erstreckt sich eine leitende Schicht12 von einer zweiten Oberflächenelektrode11e zu der Seite einer dritten Oberflächenelektrode11b hin und endet zwischen der zweiten Oberflächenelektrode11e und der dritten Oberflächenelektrode11b . Speziell ist die leitende Schicht12 auf der Isolationsschicht8 so begrenzt, daß sie sich von der zweiten Oberflächenelektrode11e , welche unter den drei zweiten Oberflächenelektroden11c ,11d und11e der dritten Oberflächenelektrode11b am nächsten ist, zu einem vorbestimmten Ort zwischen der zweiten Oberflächenelektrode11e und der dritten Oberflächenelektrode11b erstreckt, so daß sie nicht mit der dritten Oberflächenelektrode11b verbunden ist. Die übrigen Strukturen sind identisch zu jenen bei der ersten Ausführungsform. - Durch den oben beschriebenen Aufbau kann der Bereich, in dem die Verarmungsschicht ausgebildet wird, wenn eine Vorspannung in Sperrichtung dem p-n-Übergang zugeführt wird, begrenzt werden auf den Bereich von dem äußersten Guardring, d. h. der zweiten Dotierungsschicht
3c , zu dem oben beschriebenen vorbestimmten Ort zwischen der zweiten Oberflächenelektrode11e und der dritten Oberflächenelektrode11b . - Dadurch kann die Variation in der Ausdehnung der Verarmungsschicht in der seitlichen Richtung minimiert werden, sogar wenn es eine Schwankung des spezifischen Widerstandes des Halbleitersubstrates
5 , eine Kontamination durch externe negative Ionen oder dergleichen gibt. Deshalb kann die Stabilität der Spannungsfestigkeit des Halbleiterelementes verbessert werden. - Dritte Ausführungsform
- Eine Halbleitervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform wird Bezug nehmend auf
4 und5 beschrieben. Hier konzentriert sich die Beschreibung auf unterschiedliche Aspekte zu der ersten und zweiten Ausführungsform. - Wie
4 zeigt ist eine Öffnung auf jeder der zweiten Dotierungsschichten3a ,3b und3c der Isolationsschicht8 ausgebildet und eine Ti-Schicht und eine Al-Schicht sind in der Öffnung vergraben. Durch diese Metallschichten werden die zweiten Dotierungsschichten3a ,3b und3c mit den zweiten Oberflächenelektroden11c ,11d bzw.11e verbunden. - Speziell sind auf den zweiten Dotierungsschichten
3a ,3b und3c in der Isolationsschicht8 leitende Verbindungsabschnitte (Kontakte)16a ,16b bzw.16c ausgebildet. Durch diese Kontakte werden die zweiten Dotierungsschichten3a ,3b und3c elektrisch mit den zweiten Oberflächenelektroden11c ,11d bzw.11e verbunden. Andere Strukturen sind identisch zu jenen bei der ersten Ausführungsform. - Durch den oben beschriebenen Aufbau können die Potentiale der zweiten Dotierungsschichten
3a ,3b und3c gleich den Potentialen der zweiten Oberflächenelektroden11c ,11d bzw.11e gemacht werden. Deshalb kann die Stabilität der Spannungsfestig keit des Halbleiterelementes stärker verbessert werden als bei der ersten Ausführungsform. - Zusätzlich kann der bei der zweiten Ausführungsform (siehe
3 ) gezeigte Aufbau die oben beschriebenen Kontakte aufweisen. Wie5 zeigt, ist ebenfalls ein Aufbau möglich, bei dem die zweiten Dotierungsschichten3a ,3b und3c mit den zweiten Oberflächenelektroden11c ,11d und11e durch die Kontakte16a ,16b bzw.16c verbunden sind. Deshalb kann die Stabilität der Spannungsfestigkeit des Halbleiterelementes stärker verbessert werden als bei der zweiten Ausführungsform. - Vierte Ausführungsform
- Eine Halbleitervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform wird Bezug nehmend auf
6 beschrieben. Die Beschreibung konzentriert sich hier auf unterschiedliche Aspekte zu der ersten bis dritten Ausführungsform. -
6 zeigt eine Draufsicht einer Halbleitervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform von oberhalb der ersten Hauptoberfläche derselben betrachtet. Die Halbleitervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform hat einen Aufbau, bei dem eine leitende Schicht12 selektiv auf jedem Eckabschnitt17 eines quadratischen Halbleiterchips1 bei der Halbleitervorrichtung, die in irgendeiner der Ausführungsformen 1 bis 3 gezeigt ist, ausgebildet ist. Speziell sind auf der Isolierschicht8 ausgebildete leitende Schichten12 selektiv auf den Eckabschnitten17 des Halbleiterchips ausgebildet. Andere Strukturen sind identisch zu jenen bei der ersten bis dritten Ausführungsform. - Wenn der Halbleiterchip
1 quadratisch ist, wie6 zeigt, oder von einer Gestalt mit Eckabschnitten, wie z. B. ein Rechteck (nicht gezeigt), werden Eckabschnitte ebenfalls in einer Verarmungsschicht erzeugt, die entlang des Guardringbereichs ausgebildet ist. Da elektrische Felder in solchen Eckabschnitten erhöht sind, wird die Spannungsfestigkeit verhältnismäßig niedriger als die Spannungsfestigkeit in anderen Abschnitten. Bei der vierten Ausführungsform kann die Stabilität der Spannungsfestigkeit in Eckabschnitten durch den in6 gezeigten Aufbau verbessert werden. - Gemäß der vierten Ausführungsform kann die Schwankung der Spannungsfestigkeit in dem gesamten Halbleiterchip
1 verringert werden durch Verbessern der Spannungsfestigkeit in den Eckabschnitten, in denen die Spannungsfestigkeit verhältnismäßig niedrig in dem Halbleiterchip ist. Dies bedeutet, der gesamte Chip hat eine gute Ausgewogenheit der Spannungsfestigkeit, so daß die Zuverlässigkeit des Halbleiterchips erhöht werden kann. - Bei der vierten Ausführungsform wurden Beispiele gezeigt, bei denen die Halbleiterchips quadratisch oder rechteckig waren. Die gleiche Wirkung kann jedoch ebenfalls mit polygonalen, wie z. B. oktagonalen, Halbleiterchips erhalten werden. Speziell kann die gleiche Wirkung erzielt werden, solange der Halbleiterchip Eckabschnitte aufweist. Weiterhin ist die vierte Ausführungsform nicht auf einen IGBT beschränkt, sondern ist wirkungsvoll bei allen Halbleiterelementen, bei denen hohe Spannungsfestigkeitseigenschaften erforderlich sind, einschließlich MOSFETs oder Dioden.
- Offensichtlich sind viele Abwandlungen und Variationen der vorliegenden Erfindung möglich im Lichte der obigen Lehren. Es ist deshalb verständlich, daß die Erfindung innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche in anderer Weise durchgeführt werden kann als sie speziell beschrieben wurde.
Claims (9)
- Halbleitervorrichtung mit: einem Halbleitersubstrat (
5 ) eines ersten Leitungstyps; einem Vorrichtungsbereich (2 ), der auf der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates (5 ) ausgebildet ist; einem Guardringbereich (3 ), der auf der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates (5 ) ausgebildet ist und den Vorrichtungsbereich (2 ) umgibt; einer ersten Dotierungsschicht (6 ) eines zweiten Leitungstyps, die in dem Vorrichtungsbereich (2 ) ausgebildet ist; einer ersten Elektrode (11a ), die über der ersten Dotierungsschicht (6 ) ausgebildet ist und mit der ersten Dotierungsschicht (6 ) verbunden ist; zumindest einer zweiten Dotierungsschicht (3a ,3b ,3c ) des zweiten Leitungstyps, die in dem Guardringbereich (3 ) getrennt von der ersten Dotierungsschicht (6 ) ausgebildet ist und den Vorrichtungsbereich (2 ) umgibt; einer Isolationsschicht (8 ), die die Deckfläche der zweiten Dotierungsschicht (3a ,3b ,3c ) auf dem Halbleitersubstrat (5 ) bedeckt, deren eines Ende die erste Elektrode (11a ) kontaktiert; einer zweiten Elektrode (11c ,11d ,11e ), die auf der Deckfläche der Isolationsschicht (8 ) der zweiten Dotierungsschicht (3a ,3b ,3c ) gegenüberliegend ausgebildet ist; und einer leitenden Schicht (12 ), die auf der Deckfläche der Isolationsschicht (8 ) zwischen der ersten Elektrode (11a ) und der zweiten Elektrode (11c ,11d ,11e ), die benachbart zueinander sind, ausgebildet ist, wobei die leitende Schicht ein Metall eines hohen Schmelzpunkts ist. - Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der: eine Kanalstopperregion (
4 ), die den Guardringbereich (3 ) umgibt, auf der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates (5 ) ausgebildet ist; eine dritte Dotierungsschicht (7 ) des ersten Leitungstyps getrennt von der zweiten Dotierungsschicht (3a ,3b ,3c ) in der Kanalstopperregion (4 ) ausgebildet ist; eine dritte Elektrode (11b ), die mit der dritten Dotierungsschicht (7 ) verbunden ist, auf der dritten Dotierungsschicht (7 ) ausgebildet ist; wobei die dritte Elektrode (11b ) das andere Ende der Isolationsschicht (8 ) kontaktiert; und die leitende Schicht (12 ) ebenfalls auf der Deckfläche der Isolationsschicht (8 ) zwischen der zweiten Elektrode (11c ,11d ,11e ), die der dritten Elektrode (11b ) am nächsten ist, und der dritten Elektrode (11b ) ausgebildet ist. - Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der: eine Kanalstopperregion (
4 ), die den Guardringbereich (3 ) umgibt, auf der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates (5 ) ausgebildet ist; eine dritte Dotierungsschicht (7 ) des ersten Leitungstyps getrennt von der zweiten Dotierungsschicht (3a ,3b ,3c ) in der Kanalstopperregion (4 ) ausgebildet ist; eine dritte Elektrode (11b ), die mit der dritten Dotierungsschicht (7 ) verbunden ist, auf der dritten Dotierungsschicht (7 ) ausgebildet ist; die dritte Elektrode (11b ) das andere Ende der Isolationsschicht (8 ) kontaktiert; und die leitende Schicht (12 ) sich auf der Deckfläche der Isolationsschicht (8 ) von der zweiten Elektrode (11c ,11d ,11e ), die der dritten Elektrode (11b ) am nächsten ist, zu einem vor bestimmten Ort zwischen der zweiten Elektrode (11c ,11d ,11e ) und der dritten Elektrode (11b ) erstreckt. - Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Widerstand der leitenden Schicht (
12 ), die auf der Isolationsschicht (8 ) ausgebildet ist, höher ist als der Widerstand der zweiten Elektrode (11c ,11d ,11e ). - Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der: die zweite Elektrode (
11c ,11d ,11e ) eine Schicht ist, die durch Stapeln einer Mehrzahl von unterschiedlichen Metallschichten ausgebildet ist, und die leitende Schicht (12 ), die auf der Isolationsschicht (8 ) ausgebildet ist, eine Schicht ist, die aus dem gleichen Material wie die Metallschicht der untersten Schicht der zweiten Elektrode (11c ,11d ,11e ) ausgebildet ist. - Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Dicke der leitenden Schicht (
12 ), die auf der Isolationsschicht (8 ) ausgebildet ist, dünner ist als die Metallschicht der untersten Schicht der zweiten Elektrode (11c ,11d ,11e ). - Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der: die leitende Schicht (
12 ), die auf der Isolationsschicht (8 ) ausgebildet ist, entweder Ti, TiN oder TiW enthält. - Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der: ein leitender Verbindungsabschnitt (
16a ,16b ,16c ) auf der zweiten Dotierungsschicht (3a ,3b ,3c ) in der Isolationsschicht (8 ) ausgebildet ist, und die zweite Dotierungsschicht (3a ,3b ,3c ) elektrisch mit der zweiten Elektrode (11c ,11d ,11e ) über den Verbindungsabschnitt (16a ,16b ,16c ) verbunden ist. - Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der: die Halbleitervorrichtung ein quadratischer oder rechteckiger Halbleiterchip (
1 ) ist, und die leitende Schicht (12 ), die auf der Isolationsschicht (8 ) ausgebildet ist, selektiv auf dem Eckabschnitt des Halbleiterchips (1 ) ausgebildet ist.
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