DE102009026481A1 - Halbleitervorrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine Halbleiterschicht (10) einer vertikalen Diode (100) ist in ein zentrales Gebiet (20) und ein umgebendes Gebiet (18) unterteilt. Eine Anodenelektrode (14) kontaktiert eine Oberfläche des zentralen Gebiets (20) in der Halbleiterschicht (10). Eine Isolationsschicht (12) kontaktiert eine Oberfläche des umgebenden Gebiets (18) in der Halbleiterschicht (10). Ringförmige FLR-Gebiete (8a, 8b, 8c) sind in der Oberfläche des umgebenden Gebiets (18) in der Halbleiterschicht (10) gebildet. Das innerste FLR-Gebiet (8a) erstreckt sich von einem Inneren zu einem Äußeren einer Grenze (19) zwischen der Anodenelektrode (14) und der Isolationsschicht (12), und erstreckt sich entlang der Grenze (19). Ein Schulterabschnitt (8s) ist an der Oberfläche der Halbleiterschicht (10) derart gebildet, dass ein Abschnitt, der die Isolationsschicht (12) kontaktiert, höher ist als ein Abschnitt, der die Anodenelektrode (14) kontaktiert. Flüsse von in Richtung der Anodenelektrode (14) gelenkten Löcher strömen durch eine Vielzahl von Positionen in dem Schulterabschnitt (8s).

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Es wurde eine vertikale Halbleitervorrichtung entwickelt, bei der eine Halbleiterschicht in ein zentrales Gebiet und ein das zentrale Gebiet umgebende Gebiet unterteilt ist, und die hohe Spannungsfestigkeit aufweist. In dem zentralen Gebiet ist eine Halbleiterelement-Struktur gebildet. Zumindest ein Field Limited Ring-(FLR) bzw. feldbegrenztes Ring-Gebiet ist an der Oberfläche der Halbleiterschicht gebildet, um die Halbleiterelement-Struktur zu umgeben. Das FLR Gebiet enthält eine Störstelle eines Leitfähigkeitstyps, der sich von dem Leitfähigkeitstyp der Halbleiterschicht unterscheidet. Aufgrund des ausgebildeten FLR Gebiets besteht die Möglichkeit, eine Verarmungsschicht weiter auszudehnen, die sich über das zentrale Gebiet in der Halbleiterschicht zu dem umgebenden Gebiet ausbreitet, wenn die Halbleiterelement-Struktur ausgeschaltet ist. Es besteht die Möglichkeit, die hohe Spannungsfestigkeit zu sichern, wenn die Verarmungsschicht, die zu dem Zeitpunkt gebildet wird, wenn die Halbleiterelement-Struktur ausgeschaltet ist, weiter ausgedehnt wird.
  • 6 zeigt eine vertikale Diode 500 mit hoher Spannungsfestigkeit gemäß dem Stand der Technik. 6 zeigt eine Querschnittsansicht der Diode 500. Wie in 6 gezeigt, enthält die Diode 500 eine Halbleiterschicht 110. Die Halbleiterschicht 110 ist in ein zentrales Gebiet 120 und ein das zentrale Gebiet 120 umgebendes Gebiet 118 unterteilt. Eine Anodenelektrode 114 kontaktiert eine Oberfläche des zentralen Gebiets 120 in der Halbleiterschicht 110. Weiterhin kontaktiert eine Isolationsschicht 112 die Oberfläche des umgebenden Gebiets 118 in der Halbleiterschicht 110. Eine Kathodenelektrode 116 kontaktiert eine rückwärtige Oberfläche der Halbleiterschicht 110. Ein p+-Anodengebiet 106 ist an der Oberfläche des zentralen Gebiets 120 in der Halbleiterschicht 110 gebildet. Ringförmige FLR Gebiete des p+-Typs 108a, 108b, und 108c sind an der Oberfläche des umgebenden Gebiets 118 in der Halbleiterschicht 110 gebildet. Anders ausgedrückt enthält die Diode 500 die Vielzahl von ringförmigen FLR Gebieten des p+-Typs. Eines der FLR Gebiete, das sich an einer innersten Position befindet (nachstehend als „innerstes FLR Gebiet 108a” bezeichnet), erstreckt sich von einem Inneren zu einem Äußeren einer Grenze 119 zwischen der Anodenelektrode 114 und der Isolationsschicht 112, und erstreckt sich entlang der Grenze 119. Deshalb ist ein äußerer Abschnitt der Oberfläche des innersten FLR Gebiets 108a mit der Isolationsschicht 112 bedeckt, und ein innerer Abschnitt der Oberfläche des innersten FLR Gebiets 108a ist nicht von der Isolationsschicht 112 bedeckt. Es sollte beachtet werden, dass in der Beschreibung die Begriffe „äußerer” und „Äußeren” die von einem zentralen Abschnitt der Halbleitervorrichtung weit entfernte Seite bezeichnen, und die Begriffe „innerer” und „Inneren” die Seite nahe des zentralen Abschnitts der Halbleitervorrichtung bezeichnen. Weiterhin wird ein Abschnitt der Halbleiterschicht, der sich innerhalb der Grenze zwischen der Oberflächenelektrode und der Isolationsschicht auf der Oberfläche der Halbleiterschicht befindet, als „zentrales Gebiet” bezeichnet, und ein Abschnitt der Halbleiterschicht, der sich außerhalb der Grenze befindet, wird als „umgebendes Gebiet” bezeichnet. Die Oberflächenelektrode kontaktiert die Oberfläche des zentralen Gebiets in der Halbleiterschicht, und die Isolationsschicht kontaktiert die Oberfläche des umgebenden Gebiets in der Halbleiterschicht.
  • 7 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht des in der Halbleiterschicht 110 gebildeten innersten FLR Gebiets 108a, und einen Bereich um das innerste FLR Gebiet 108a. In 7 bezeichnen Pfeile 115 Richtungen, in die Regenerierungs-Sperrströme in der Diode 500 fließen.
  • Wenn die Diode 500 eingeschaltet ist, werden Löcher von dem Anodengebiet 106 in ein Driftgebiet 104 in der Diode 500 injiziert. Wenn die Diode 500 von einem eingeschalteten in einen ausgeschalteten Zustand versetzt wird (nachfolgend wird dieser Vorgang mit „ausschalten” bezeichnet), dehnt sich eine Verarmungsschicht in das zentrale Gebiet 120 in der Halbleiterschicht 110 aus. Die Ausdehnung der Verarmungsschicht schiebt einige Löcher in das zentrale Gebiet 120 in der Halbleiterschicht 110 in Richtung des umgebenden Gebiets 118 in der Halbleiterschicht 110. Die zu dem umgebenden Gebiet 118 bewegten Löcher werden von dem umgebenden Gebiet 118 zu der Anodenelektrode 114 durch das innerste FLR Gebiet 108a abgeleitet. Da die Löcher in der oben beschriebenen Art und Weise fließen, werden die Regenerierungs-Sperrströme erzeugt. Der Regenerierungs-Sperrstrom tendiert dazu, durch einen Weg des geringsten Widerstandes zu fließen (das heißt, durch den kürzesten Weg von dem umgebenden Gebiet 118 zu der Anodenelektrode 114). Deshalb sind die Regenerierungs-Sperrströme, wie in 7 gezeigt, an einer Position 108e gleich unterhalb der Grenze 119 zwischen der Anodenelektrode 114 und der Isolationsschicht 112 konzentriert. Wenn die Regenerierungs-Sperrströme in der oben beschriebenen Art und Weise konzentriert sind, kann ein Abschnitt erwärmt werden, an dem die Regenerierungs-Sperrströme konzentriert sind, um möglicherweise in einen Durchbruch der Diode 500 zu resultieren.
  • Die Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nummer 9-232597 ( JP-A-9-232597 ) beschreibt eine Diode, in der die Konzentration der Regenerierungs-Sperrströme reduziert ist. In der Diode ist das Anodengebiet an der Oberfläche des zentralen Gebiets in der Halbleiterschicht gebildet. Weiterhin ist die Isolationsschicht auf der Oberfläche der Halbleiterschicht derart gebildet, dass sich die Isolationsschicht von dem umgebenden Gebiet erstreckt, um einen äußeren Abschnitt einer Oberfläche des Anodengebiets zu erreichen. Ein innerer Abschnitt der Oberfläche des Anodengebiets kontaktiert die Anodenelektrode. Gemäß dieser Technologie besteht die Möglichkeit, die Dichte der Regenerierungs-Sperrströme zu reduzieren. Als ein Ergebnis kann die Konzentration der Regenerierungs-Sperrströme reduziert werden.
  • Gemäß der in der Veröffentlichung Nummer 9-232597 beschriebenen Technologie besteht die Möglichkeit, die Konzentration der Regenerierungs-Sperrströme teilweise zu reduzieren. Allerdings wird die Konzentration der Regenerierungs-Sperrströme nicht ausreichend reduziert, und es besteht immer noch eine Möglichkeit, dass die Halbleitervorrichtung zerstört wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung stellt eine Halbleitervorrichtung bereit, bei der die Konzentration von Regenerierungs-Sperrströmen weiter reduziert ist.
  • Ein Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung, die enthält: eine Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps; eine erste Hauptelektrode, die eine Oberfläche eines zentralen Gebiets in der Halbleiterschicht kontaktiert; eine zweite Hauptelektrode, die eine rückwärtige Oberfläche der Halbleiterschicht kontaktiert; und eine Isolationsschicht, die eine Oberfläche eines umgebenden Gebiets in der Halbleiterschicht kontaktiert, wobei das umgebende Gebiet das zentrale Gebiet umgibt. In dieser Beschreibung wird ein Abschnitt der Halbleiterschicht, dessen Oberfläche die erste Hauptelektrode kontaktiert, als zentrales Gebiet bezeichnet, und ein Abschnitt der Halbleiterschicht, dessen Oberfläche die Isolationsschicht kontaktiert, als umgebendes Gebiet bezeichnet. Die erste Hauptelektrode kann sich so erstrecken, dass sie eine seitliche Oberfläche der Isolationsschicht erreicht, oder sich weiter nach außen entlang einer Oberfläche der Isolationsschicht unter der seitlichen Oberfläche der Isolationsschicht erstrecken.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß des Aspekts enthält weiterhin ein ringförmiges Gebiet eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der in der Oberfläche der Halbleiterschicht derart gebildet ist, dass sich das ringförmige Gebiet von einem Inneren zu einem Äußeren einer Grenze zwischen der ersten Hauptelektrode und der Isolationsschicht erstreckt, und sich entlang der Grenze erstreckt. In dem Fall einer Diode mit pn-Übergang zum Beispiel kann ein Anodengebiet eines zweiten Leitfähigkeitstyps innerhalb des ringförmigen Gebiets an einer von dem ringförmigen Gebiet entfernten Position gebildet sein. Alternativ kann das Anodengebiet das ringförmige Gebiet kontaktieren. Weiterhin kann im Fall einer Diode mit pn-Übergang das Anodengebiet des zweiten Leitfähigkeitstyps einen sich an einem äußeren Rand des Anodengebiets befindlichen ringförmigen Abschnitt enthalten, und der ringförmige Abschnitt kann als das ringförmige Gebiet fungieren. Weiterhin kann sich das ringförmige Gebiet kontinuierlich oder diskontinuierlich erstrecken. Des Weiteren kann ein separates ringförmiges Halbleiter-Gebiet außerhalb des ringförmigen Gebiets gebildet sein.
  • Weiterhin ist bei der Halbleitervorrichtung gemäß dem vorher genannten Aspekt ein Schulterabschnitt in dem ringförmigen Gebiet derart gebildet, dass ein Abschnitt des Schulterabschnitts, der die Isolationsschicht kontaktiert, höher ist als ein Schulterabschnitt, der die erste Hauptelektrode kontaktiert. Es sollte beachtet werden, dass die Höhe und Konfiguration des Schulterabschnitts nicht speziell eingegrenzt sind.
  • In der vorher genannten Halbleitervorrichtung werden zu dem umgebenden Gebiet bewegte Löcher zu der ersten Hauptelektrode durch das ringförmige Gebiet abgeleitet, wenn die Halbleitervorrichtung ausgeschaltet ist. Zu dem umgebenden Gebiet bewegte Löcher tendieren dazu, sich auf dem kürzesten Weg zu der ersten Hauptelektrode zu bewegen. Da der Schulterabschnitt in der Oberfläche der Halbleiterschicht gebildet ist, strömen Regenerierungs-Sperrströme durch eine Vielzahl von Positionen in dem Schulterabschnitt. Dies ermöglicht es, die Konzentration der Regenerierungs-Sperrströme an einer äußersten Position in dem gesamten Bereich, in dem das ringförmige Gebiet die erste Hauptelektrode kontaktiert, zu reduzieren. Bei der Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung ist es möglich, die Konzentration von Regenerierungs-Sperrströmen effektiv zu reduzieren, wenn die Halbleitervorrichtung ausgeschaltet ist.
  • Bei dem vorher genannten Aspekt kann der Schulterabschnitt in dem ringförmigen Gebiet derart gebildet sein, dass der Schulterabschnitt konvex zu der ersten Hauptelektrode in einer Querschnittsansicht der Halbleiterschicht entlang einer axialen Richtung des ringförmigen Gebiets ist. Wenn der Schulterabschnitt so konfiguriert ist, breiten sich Flüsse an Löchern aus, wenn Löcher in Richtung der ersten Hauptelektrode fließen. Bei der vorher genannten Halbleitervorrichtung besteht die Möglichkeit, die Konzentration der Regenerierungs-Sperrströme effektiver zu reduzieren, wenn die Halbleitervorrichtung ausgeschaltet ist.
  • Bei dem vorher genannten Aspekt kann der Schulterabschnitt eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Stufen enthalten. Wenn der Schulterabschnitt so konfiguriert ist, fließen die Löcher in Richtung der Vielzahl von Stufen. Bei der vorher genannten Halbleitervorrichtung besteht die Möglichkeit, die Konzentration der Regenerierungs-Sperrströme noch effektiver zu reduzieren, wenn die Halbleitervorrichtung ausgeschaltet ist.
  • Gemäß der Erfindung ist es möglich, die Halbleitervorrichtung bereit zu stellen, in der die Konzentration der Regenerierungs-Sperrströme effektiv reduziert ist, wenn die Halbleitervorrichtung ausgeschaltet ist.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Die Eigenschaften, Vorteile sowie die technische und industrielle Bedeutung dieser Erfindung wird in der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung mit Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und wobei:
  • 1 eine Querschnittsansicht einer Diode gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
  • 2 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines innersten FLR Gebiets der in 1 gezeigten Diode zeigt, sowie einen Bereich um das innerste FLR Gebiet;
  • 3 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines innersten FLR Gebiets einer Diode gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, sowie einen Bereich um das innerste FLR Gebiet;
  • 4 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines innersten FLR Gebiets einer Diode gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, sowie einen Bereich um das innerste FLR Gebiet;
  • 5 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines innersten FLR Gebiets einer Diode gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, sowie einen Bereich um das innerste FLR Gebiet;
  • 6 eine Querschnittsansicht einer Diode gemäß dem Stand der Technik zeigt; und
  • 7 eine vergrößerte Querschnittsansicht des innersten FLR Gebiets der in 6 gezeigten Diode zeigt, sowie einen Bereich um das innerste FLR Gebiet.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Eine Diode gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung enthält eine Vielzahl von Field Limited Ring (FLR) bzw. feldbegrenzten Ring-Gebieten des p+-Typs in einer Oberfläche einer Halbleiterschicht.
  • 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer vertikalen Diode (Halbleitervorrichtung) 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie in 1 gezeigt, enthält die Diode 100 eine Halbleiterschicht 10. Die Halbleiterschicht 10 der Diode 100 ist in ein zentrales Gebiet 20 und ein umgebendes Gebiet 18, welches bereitgestellt ist, um das zentrale Gebiet 20 zu umgeben, unterteilt. Eine Anodenelektrode (erste Hauptelektrode) 14 kontaktiert eine Oberfläche des zentralen Gebiets 20 in der Halbleiterschicht 10. Eine Isolationsschicht 12 kontaktiert eine Oberfläche des umgebenden Gebiets 18 in der Halbeiterschicht 10. Eine Kathodenelektrode (zweite Hauptelektrode) 16 kontaktiert eine rückwärtige Oberfläche der Halbleiterschicht 10. Ein p+-Anodengebiet 6 ist in der Oberfläche des zentralen Gebiets 20 in der Halbleiterschicht 10 gebildet. Weiterhin sind eine Vielzahl von ringförmigen FLR Gebieten des p+-Typs 8a, 8b, und 8c konzentrisch in der Oberfläche des umgebenden Gebiets 18 in der Halbleiterschicht 10 gebildet. Da die FLR Gebiete 8a, 8b, und 8c in der Diode 100 gebildet sind, besteht die Möglichkeit, eine Verarmungsschicht von dem zentralen Gebiet 20 in Richtung des umgebenden Gebiets 18 weit auszudehnen, wenn die Diode 100 ausgeschaltet ist.
  • Eines der FLR Gebiete (ringförmige Gebiete) 8, welches sich an einer innersten Position befindet (nachfolgend als „innerstes FLR Gebiet 8a” bezeichnet), erstreckt sich von einem Inneren zu einem Äußeren einer Grenze 19 zwischen der Anodenelektrode 14 und der Isolationsschicht 12, und erstreckt sich entlang der Grenze 19. Deshalb ist ein äußerer Abschnitt der Oberfläche des innersten FLR Gebiets 8a mit der Isolationsschicht 12 bedeckt, und ein innerer Abschnitt der Oberfläche des innersten FLR Gebiets 8a ist nicht von der Isolationsschicht 12 bedeckt. Die Isolationsschicht 12 erstreckt sich nach außen von der Oberfläche des innersten FLR Gebiets 8a, um die gesamten Oberflächen der FLR Gebiete 8b und 8c zu bedecken und erreicht eine äußere Kante der Halbleiterschicht 10. Die Anodenelektrode 14 erstreckt sich nach außen, um eine Innenseite der Isolationsschicht 12 zu erreichen und erstreckt sich weiter nach außen entlang der Oberfläche der Isolationsschicht 12. Ein Schulterabschnitt 8s ist in dem in der Oberfläche der Halbleiterschicht 10 gebildeten innersten FLR Gebiet 8a derart gebildet, dass ein Abschnitt des Schulterabschnitts 8s, der die Isolationsschicht 12 kontaktiert höher ist als ein Abschnitt des Schulterabschnitts 8s, der die Anodenelektrode 14 kontaktiert.
  • 2 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht eines in der Halbleiterschicht 10 gebildeten innersten FLR Gebiets 8a, sowie einen Bereich um das innerste FLR Gebiet 8a. In 2 bezeichnen Pfeile 15 Richtungen, in die Regenerierungs-Sperrströme in der Diode 100 fließen.
  • In der Diode 100 werden zu dem umgebenden Gebiet 18 bewegte Löcher zu der Anodenelektrode 14 durch das innerste FLR Gebiet 8a abgeleitet, wenn die Diode 100 ausgeschaltet ist. Da der Schulterabschnitt 8s in der Oberfläche der Halbleiterschicht 10 gebildet ist, strömen Regenerierungs-Sperrströme durch eine Vielzahl von Positionen in einer Grenzoberfläche zwischen der Anodenelektrode 14 und dem innersten FLR Gebiet 8a, in dem der Schulterabschnitt 8s gebildet ist. Da der Schulterabschnitt 8s konvex zu der Oberfläche der Halbleiterschicht 10 ist, wie in 2 gezeigt, breiten sich weiterhin die Flüsse an Löchern aus, wenn Löcher in Richtung der Anodenelektrode 14 fließen. Bei der Diode 100 ist es möglich, die Konzentration der Regenerierungs-Sperrströme an einem spezifischen Abschnitt effektiv zu reduzieren, wenn die Diode 100 ausgeschaltet ist.
  • 3 zeigt eine Querschnittsansicht einer Diode 200 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 3 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht eines in der Halbleiterschicht der Diode 200 gebildeten innersten FLR Gebiets 28a, sowie einen Bereich um das innerste FLR Gebiet 28a. Die Konfiguration der Diode 200 unterschiedet sich von der Konfiguration der Diode 100 nur in der Konfiguration des Schulterabschnitts 28s, weshalb die Beschreibung eines Driftgebiets 24, eines Anodengebiets 26, des innersten FLR Gebiets 28a, einer Isolationsschicht 32, und einer Anodenelektrode 34 bei der Beschreibung des zweiten Ausführungsbeispiels weggelassen wird.
  • Pfeile 35 in 3 bezeichnen Richtungen, in welche die Regenerierungs-Sperrströme in der Diode 200 fließen. Wie in 3 gezeigt enthält der Schulterabschnitt 28s in der Diode 200 eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Stufen. In dieser Konfiguration fließen die Löcher in Richtung der Vielzahl von Stufen des Schulterabschnitts 28s, das heißt, die Löcher strömen durch eine Vielzahl von Positionen in der Grenzoberfläche zwischen der Anodenelektrode 34 und dem innersten FLR Gebiet 28a, in dem der Schulterabschnitt 28s gebildet ist. Bei der Diode 200 besteht die Möglichkeit, die Konzentration der Regenerierungs-Sperrströme an einem spezifischen Abschnitt zu reduzieren, wenn die Diode 200 ausgeschaltet ist, da die Regenerierungs-Sperrströme durch die Vielzahl von Positionen wie oben beschrieben strömen.
  • Durch Verwendung eines bekannten Prozesses besteht die Möglichkeit, den Schulterabschnitt 8s in der Oberfläche der Halbleiterschicht 10 in der Diode 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel einfach zu bilden, sowie auch den Schulterabschnitt 28s in der Oberfläche der Halbleiterschicht in der Diode 200 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Als nächstes wird ein Beispiel eines Verfahrens zum Bilden der Schulterabschnitte 8s und 28s beschrieben. Nachdem das Anodengebiet und die FLR Gebiete in der Oberfläche der Halbleiterschicht gebildet sind, wird die Isolationsschicht auf der Oberfläche des umgebenden Gebiets in der Halbleiterschicht unter Verwendung von zum Beispiel Siliziumnitrid gebildet. Dann wird die so gebildete gesamte Oberfläche der Isolationsschicht mit zum Beispiel einem Beschichtungsfilm maskiert. Der unmaskierte Abschnitt der Oberfläche der Halbleiterschicht wird mittels Trockenätzen in eine geringe Tiefe geätzt, um einen vertieften Abschnitt zu bilden. Als nächstes werden eine seitliche Oberfläche des vertieften Abschnitts und ein niedriger äußerer Randabschnitt einer unteren Oberfläche des vertieften Abschnitts mit einer neuen Maske bedeckt. Dann wird der unmaskierte Abschnitt der Oberfläche der Halbleiterschicht wiederum mittels Trockenätzen in eine geringe Tiefe geätzt, um einen neuen vertieften Abschnitt zu bilden. Die Maske wird wiederholt wie oben beschrieben gebildet und der Trockenätzprozess wird ebenfalls wie oben beschrieben wiederholt durchgeführt. Der Trockenätzprozess wird ebenfalls wie oben beschrieben bis Erreichen der gewünschten Form des Schulterabschnitts 8s in der fertigen Diode 100 oder der gewünschten Form des Schulterabschnitts 28s in der fertigen Diode 200 wiederholt durchgeführt. In dieser Art wird der Schulterabschnitt 8s oder der Schulterabschnitt 28s in der Oberfläche der Halbleiterschicht gebildet.
  • 4 zeigt eine Querschnittsansicht einer Diode 300 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 4 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht eines in der Halbleiterschicht der Diode 300 gebildeten innersten FLR Gebiets 48a, sowie einen Bereich um das innerste FLR Gebiet 48a. Da die Konfiguration der Diode 300 sich von der Konfiguration der Diode 100 gemäß des ersten Ausführungsbeispiels nur in der Konfiguration des Schulterabschnitts 48s unterschiedet, wird die Beschreibung eines Driftgebiets 44, eines Anodengebiets 46, des innersten FLR Gebiets 48a, einer Isolationsschicht 52, und einer Anodenelektrode 54 bei der Beschreibung des dritten Ausführungsbeispiels weggelassen.
  • Pfeile 55 in 4 bezeichnen Richtungen, in welche die Regenerierungs-Sperrströme in der Diode 300 fließen. Wie in 4 gezeigt ist der Schulterabschnitt 48s in der Diode 300 linear derart geneigt, dass ein Teil des Schulterabschnitts 48s, der die Isolationsschicht 52 kontaktiert, höher ist als ein Abschnitt des Schulterabschnitts 48s, der die Anodenelektrode (erste Hauptelektrode) 54 kontaktiert. Wenn der Schulterabschnitt 48s so konfiguriert ist, strömen die Flüsse der in Richtung der Anodenelektrode 54 gelenkten Löcher durch eine Vielzahl von Positionen in der Grenzoberfläche zwischen der Anodenelektrode 54 und dem innersten FLR Gebiet 48a, in dem der Schulterabschnitt 48s gebildet ist. In der Diode 300 besteht die Möglichkeit, die Konzentration der Regenerierungs-Sperrströme an einem spezifischen Abschnitt zu reduzieren, wenn die Diode 300 ausgeschaltet ist.
  • 5 zeigt eine Querschnittsansicht einer Diode 400 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 5 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines in der Halbleiterschicht der Diode 400 gebildeten innersten FLR Gebiets 68a, sowie einen Bereich um das innerste FLR Gebiet 68a. Die Diode 400 unterschiedet sich von der Diode 100 gemäß des ersten Ausführungsbeispiels nur in der Konfiguration des Schulterabschnitts 68s, weshalb die Beschreibung eines Driftgebiets 64, eines Anodengebiets 66, des innersten FLR Gebiets 68a, einer Isolationsschicht 72, und einer Anodenelektrode 74 bei der Beschreibung des vierten Ausführungsbeispiels weggelassen wird.
  • Pfeile 75 in 5 bezeichnen Richtungen, in welche die Regenerierungs-Sperrströme in der Diode 400 fließen. Wie in 5 gezeigt ist der Schulterabschnitt 68s in der Diode 400 konkav zu der rückwärtigen Oberfläche der Halbleiterschicht. Wenn der Schulterabschnitt 68s so konfiguriert ist, strömen die Flüsse der in Richtung einer Anodenelektrode 74 gelenkten Löcher durch eine Vielzahl von Positionen in der Grenzoberfläche zwischen der Anodenelektrode 74 und dem innersten FLR Gebiet 68a, in dem der Schulterabschnitt 68s gebildet ist. Bei der Diode 400 besteht die Möglichkeit, die Konzentration der Regenerierungs-Sperrströme an einem spezifischen Abschnitt zu reduzieren, wenn die Diode 400 ausgeschaltet ist.
  • Durch Verwendung eines bekannten Prozesses besteht die Möglichkeit, den Schulterabschnitt 48s in der Oberfläche der Halbleiterschicht in der Diode 300 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel einfach zu bilden, sowie auch den Schulterabschnitt 68s in der Oberfläche der Halbleiterschicht in der Diode 400 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel. Nachstehend wird ein Beispiel eines Verfahrens zum Bilden der Schulterabschnitte 48s und 68s beschrieben. Nachdem das Anodengebiet und die FLR Gebiete in der Oberfläche der Halbleiterschicht gebildet sind, wird die Isolationsschicht auf der Oberfläche des umgebenden Gebiets in der Halbleiterschicht unter Verwendung von zum Beispiel Siliziumnitrid als Material der Isolationsschicht gebildet. Als nächstes wird ein Abschnitt der Oberfläche der nicht von der Isolationsschicht bedeckten Halbleiterschicht mittels eines Prozesses der lokalen Oxidation von Silizium (LOCOS) oxidiert. Dann wird eine mittels des LOCOS Verfahrens gebildete Oxidschicht mittels Naßätzen entfernt. Die Schulterabschnitte 48s und 68s werden in der Oberfläche der Halbleiterschicht gebildet, indem die oben genannten Prozesse angewendet werden. Durch Anpassen der Dicke der mittels des LOCOS Prozesses gebildeten Oxidschicht besteht die Möglichkeit, eine lineare Neigung in dem innersten FLR Gebiet 48a, das als der Schulterabschnitt 48s in der fertigen Diode 300 fungiert, zu bilden oder die Höhlung in dem innersten FLR Gebiet 68a, das als der Schulterabschnitt 68s in der fertigen Diode 400 fungiert, zu bilden.
  • Während die Erfindung mit Bezugnahme auf die beispielhaften Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, sollte das Verständnis dahingehend sein, dass die Erfindung nicht auf die beispielhaften Ausführungsbeispiele oder Konstruktionen eingeschränkt ist. Im Gegenteil, die Erfindung zielt darauf ab, unterschiedliche Modifikationen und äquivalente Arrangements abzudecken. Zusätzlich sind andere Kombinationen und Konfigurationen, inklusive mehr, weniger oder nur einem einzigen Element ebenfalls im Sinn und Umfang der Erfindung, während die unterschiedlichen Elemente der beispielhaften Ausführungsbeispiele in exemplarischen unterschiedlichen Kombinationen und Konfigurationen gezeigt sind.
  • Eine Halbleiterschicht (10) einer vertikalen Diode (100) ist in ein zentrales Gebiet (20) und ein umgebendes Gebiet (18) unterteilt. Eine Anodenelektrode (14) kontaktiert eine Oberfläche des zentralen Gebiets (20) in der Halbleiterschicht (10). Eine Isolationsschicht (12) kontaktiert eine Oberfläche des umgebenden Gebiets (18) in der Halbleiterschicht (10). Ringförmige FLR Gebiete (8a, 8b, 8c) sind in der Oberfläche des umgebenden Gebiets (18) in der Halbeiterschicht (10) gebildet. Das innerste FLR Gebiet (8a) erstreckt sich von einem Inneren zu einem Äußeren einer Grenze (19) zwischen der Anodenelektrode (14) und der Isolationsschicht (12), und erstreckt sich entlang der Grenze (19). Ein Schulterabschnitt (8s) ist an der Oberfläche der Halbleiterschicht (10) derart gebildet, dass ein Abschnitt, der die Isolationsschicht (12) kontaktiert, höher ist als ein Abschnitt, der die Anodenelektrode (14) kontaktiert. Flüsse von in Richtung der Anodenelektrode (14) gelenkten Löchern strömen durch eine Vielzahl von Positionen in dem Schulterabschnitt (8s).
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 9-232597 [0006, 0007]
    • - JP 9-232597 A [0006]

Claims (6)

  1. Halbleitervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie enthält: eine Halbleiterschicht (10) eines ersten Leitfähigkeitstyps; eine erste Hauptelektrode (14), die eine Oberfläche eines zentralen Gebiets (20) in der Halbleiterschicht (10) kontaktiert; eine zweite Hauptelektrode (16), die eine rückwärtige Oberfläche der Halbleiterschicht (10) kontaktiert; eine Isolationsschicht (12), die eine Oberfläche eines umgebenden Gebiets (18) in der Halbleiterschicht (10) kontaktiert, wobei das umgebende Gebiet (18) das zentrale Gebiet (20) umgibt; und ein ringförmiges Gebiet (8a, 28a, 48a, 68a) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, das in der Oberfläche der Halbleiterschicht (10) derart gebildet ist, dass sich das ringförmige Gebiet (8a, 28a, 48a, 68a) von einem Inneren zu einem Äußeren einer Grenze (19) zwischen der ersten Hauptelektrode (14) und der Isolationsschicht (12) erstreckt, und sich entlang der Grenze (19) erstreckt, wobei ein Schulterabschnitt (8s, 28s, 48s, 68s) in dem ringförmigen Gebiet (8a, 28a, 48a, 68a) derart gebildet ist, dass ein Abschnitt des Schulterabschnitts (8s, 28s, 48s, 68s), der die Isolationsschicht (12) kontaktiert, höher ist als ein Abschnitt des Schulterabschnitts (8s, 28s, 48s, 68s), der die erste Hauptelektrode (14) kontaktiert.
  2. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Schulterabschnitt (8s) in dem ringförmigen Gebiet (8a) derart gebildet ist, dass der Schulterabschnitt (8s) konvex zu der ersten Hauptelektrode (14) in einer Querschnittsansicht der Halbleiterschicht entlang einer axialen Richtung des ringförmigen Gebiets (8a) ist.
  3. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Schulterabschnitt (28s) eine Vielzahl aufeinanderfolgender Stufen enthält.
  4. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Schulterabschnitt (68s) in dem ringförmigen Gebiet (68a) derart gebildet ist, dass der Schulterabschnitt (68s) konkav zu der zweiten Hauptelektrode (16) in einer Querschnittsansicht der Halbleiterschicht entlang einer axialen Richtung des ringförmigen Gebiets (68a) ist.
  5. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Schulterabschnitt (48s) derart linear geneigt ist, dass ein Abschnitt des Schulterabschnitts (48s), der die Isolationsschicht (12) kontaktiert, höher ist als ein Abschnitt des Schulterabschnitts (48s), der die erste Hauptelektrode (14) kontaktiert.
  6. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das ringförmige Gebiet (8a, 28a, 48a, 68a) ein feldbegrenztes Ring-Gebiet des p+-Typs ist.
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