DE102018213635B4 - Halbleitervorrichtung - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Halbleitervorrichtung (100), die eine zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur (J1) in einem Halbleitersubstrat (120) aufweist, wobei die zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur (J1) dahingehend angeordnet ist, einen vorbestimmten ersten Übergang-Stufenfaktor m1aufzuweisen, mit m1≥ 0,50. Die zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur (J1) weist eine erste partielle pn-Übergang-Struktur (J11) und eine zweite partielle pn-Übergang-Struktur (J12) auf, wobei die erste partielle pn-Übergang-Struktur (J11) dahingehend angeordnet ist, einen vorbestimmten ersten partiellen Übergang-Stufenfaktor m11aufzuweisen, und wobei die zweite partielle pn-Übergang-Struktur (J12) dahingehend angeordnet ist, einen vorbestimmten zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m12aufzuweisen. Der vorbestimmte erste partielle Übergang-Stufenfaktor m11unterscheidet sich von dem vorbestimmten zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m1, mit m11≠ m12. Zumindest einer des vorbestimmten ersten und zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktors m11, m12ist größer als 0,50, mit m11und/oder m12> 0,50. Der vorbestimmte erste Übergang-Stufenfaktor m1der zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur (J1) basiert auf einer vorbestimmten Kombination des ersten und zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktors m11, m12.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Halbleitervorrichtung, die eine zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur (hierin auch als Diodenstruktur bezeichnet) in einem Halbleitersubstrat aufweist, wobei die zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur dahingehend angeordnet ist, einen vorbestimmten ersten Übergang-Stufenfaktor m1 aufzuweisen, mit m1 ≥ 0,50. Die zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur weist eine erste partielle pn-Übergang-Struktur und eine zweite partielle pn-Übergang-Struktur auf. Die erste partielle pn-Übergang-Struktur ist dahingehend angeordnet, einen vorbestimmten ersten partiellen Übergang-Stufenfaktor m11 aufzuweisen, und die zweite partielle pn-Übergang-Struktur ist dahingehend angeordnet, einen vorbestimmten zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m12 aufzuweisen. Der vorbestimmte erste partielle Stufenfaktor m11 unterscheidet sich von dem vorbestimmten zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m12 , mit m11 ≠ m12 , und zumindest einer des vorbestimmten ersten und zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktors m11 , m12 ist größer als 0,50, mit m11 und/oder m12 > 0,50. Der vorbestimmte erste Übergang-Stufenfaktor m1 der zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur basiert auf einer vorbestimmten Kombination des ersten und zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktors m11 , m12 . Dabei ist die erste partielle pn-Übergang-Struktur dahingehend angeordnet, einen ersten partiellen Übergang-Stufenfaktor m11 aufzuweisen, der größer als 0,50 ist, mit m11 > 0,50, und die zweite partielle pn-Übergang-Struktur ist dahingehend angeordnet, einen zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m12 aufzuweisen, der kleiner als 0,50 ist, mit m12 < 0,50.
  • Weitere Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Halbleitervorrichtung, die eine zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur in einem Halbleitersubstrat aufweist, wobei die zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur dahingehend angeordnet ist, einen vorbestimmten ersten Übergang-Stufenfaktor m1 aufzuweisen, mit m1 ≥ 0,50. Die zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur weist eine erste partielle pn-Übergang-Struktur und eine zweite partielle pn-Übergang-Struktur auf. Die erste partielle pn-Übergang-Struktur ist dahingehend angeordnet, einen vorbestimmten ersten partiellen Übergang-Stufenfaktor m11 aufzuweisen, und die zweite partielle pn-Übergang-Struktur ist dahingehend angeordnet, einen vorbestimmten zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m12 aufzuweisen. Dabei unterscheidet sich der vorbestimmte erste partielle Übergang-Stufenfaktor m11 von dem vorbestimmten zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m12 , mit m11 ≠ m12 , und zumindest einer des vorbestimmten ersten und zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktors m11 , m12 ist größer als 0,50, mit m11 und/oder m12 > 0,50. Der vorbestimmte erste Übergang-Stufenfaktor m1 der zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur basiert auf einer vorbestimmten Kombination des ersten und zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktors m11 , m12 . Ferner weist die Halbleitervorrichtung eine weitere zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur in dem Halbleitersubstrat auf, wobei die weitere zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur dahingehend angeordnet ist, einen vorbestimmten zweiten Übergang-Stufenfaktor m2 aufzuweisen, mit m2 ≥ 0,50. Die weitere zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur weist eine weitere erste partielle pn-Übergang-Struktur und eine weitere zweite partielle pn-Übergang-Struktur auf. Die weitere erste partielle pn-Übergang-Struktur ist dahingehend angeordnet, einen vorbestimmten weiteren ersten partiellen Übergang-Stufenfaktor m21 aufzuweisen, und die weitere zweite partielle pn-Übergang-Struktur ist dahingehend angeordnet, einen vorbestimmten weiteren zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m22 aufzuweisen. Dabei unterscheidet sich der vorbestimmte weitere erste partielle Übergang-Stufenfaktor m21 von dem vorbestimmten weiteren zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m22, mit m21 ≠ m22. Zumindest einer des vorbestimmten weiteren ersten und zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktors m21, m22 ist größer als 0,50, mit m21 und/oder m22 > 0,50, und der vorbestimmte zweite Übergang-Stufenfaktor m2 der weiteren zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur basiert auf einer vorbestimmten Kombination des vorbestimmten weiteren ersten und zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktors m21, m22.
  • Weitere Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Halbleitervorrichtung mit zumindest einer zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur (hierin auch als Diodenstruktur bezeichnet), die einen einstellbaren Übergang-Stufenfaktor m1 aufweist (vorzugsweise bezüglich Design und Technologie einstellbar und typischerweise nicht bezüglich des Betriebs einstellbar), wobei die zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur eine erste partielle pn-Übergang-Struktur und eine zweite partielle pn-Übergang-Struktur aufweist, wobei jede partielle pn-Übergang-Struktur einen einstellbaren partiellen Übergang-Stufenfaktor m11 , m12 (auch Diode-Potenzgesetz-Exponent genannt) aufweisen kann (vorzugsweise bezüglich Design und Technologie einstellbar und typischerweise nicht bezüglich des Betriebs einstellbar), die partiellen einstellbaren Stufenfaktoren m11 , m12 .
  • Die japanische Druckschrift JP 2014 - 138 054 A beschreibt eine Anordnung mit einem eine Varicap-Diode D bildenden pn-Übergang und mit einem einen Transistor E bildenden pn-Übergang. Der Transistor E und die Varicap-Diode D sind parallel verschaltet. Die JP 2014 - 138 054 A beschreibt einen hyperabrupten pn-Übergang an der Diode D, und dass die Dotierung bei dem Transistor E unterschiedlich zur Dotierung bei der Diode ist.
  • Hintergrund
  • Diskrete ESD-Schutzvorrichtungen (ESD = electrostatic discharge, elektrostatische Entladung) und TVS-Vorrichtungen (TVS = Transient Voltage Suppressor, Überspannungsbegrenzer) weisen im Allgemeinen nichtlineare elektrische Eigenschaften auf, die eine harmonische Verzerrung von HF-Signalen (HF = Hochfrequenz) bewirken, die auf Signalleitungen vorhanden sind, z. B. auf PCB-Leitungen (PCB = printed circuit board, gedruckte Schaltungsplatine), die mit der ESD-Schutzvorrichtung oder der TVS-Vorrichtung verbunden sind. Diese Erzeugung von Harmonischen erzeugt störende und unerwünschte harmonische Signale, die andere Funktionen oder Funktionsblöcke eines elektronischen Systems stören können, wenn diese Funktionen oder Funktionsblöcke Frequenzbänder verwenden, die ein ganzzahliges Vielfaches des verzerrten HF-Signals sind.
  • So stört beispielsweise die Dritte-Harmonische(H3)-Frequenz bestimmter Frequenzbänder im Bereich zwischen 800 und 900 MHz, die bei Mobilfunkstandards verwendet werden, die HF-Signale in dem WiFi-Band mit 2,4 GHz, d. h. in dem Frequenzbereich zwischen 2,412 und 2,472 GHz.
  • Um derartige unerwünschte Störungen zwischen den oben beispielhaft beschriebenen Frequenzbändern zu vermeiden, sollten elektronische Vorrichtungen wie beispielsweise TVS-Vorrichtungen das Erzeugen von Harmonischen auf einen ausreichend niedrigen Pegel reduzieren.
  • Bei bekannten Implementierungen wird beispielsweise die Erzeugung von geradzahligen Harmonischen durch Nutzung eines streng symmetrischen Designs und eines hochsymmetrischen Verhaltens der elektronischen Vorrichtung für positive und negative Halbwellen des HF-Signals minimiert. Durch Sicherstellung einer Symmetrie können geradzahlige Harmonische effizient unterdrückt werden, jedoch wird die Erzeugung von ungeradzahligen Harmonischen durch diesen Ansatz nicht beeinflusst oder unterstützt.
  • Generell besteht in der Technik Bedarf an einem Ansatz zur Implementierung von Halbleitervorrichtungen, z. B. für diskrete ESD-Schutzvorrichtungen oder TVS-Vorrichtungen, mit einer reduzierten oder minimalen Erzeugung von ungeradzahligen Harmonischen, z. B. der dritten Harmonischen, die ferner eine einstellbare, beispielsweise reduzierte oder abgestimmte, Durchbruchspannung aufweisen.
  • Kurzdarstellung
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist eine Halbleitervorrichtung eine zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur in einem Halbleitersubstrat auf, wobei die zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur dahingehend angeordnet ist, einen vorbestimmten ersten Übergang-Stufenfaktor m1 aufzuweisen, mit m1 ≥ 0,50, wobei die zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur eine erste partielle pn-Übergang-Struktur und eine zweite partielle pn-Übergang-Struktur aufweist, wobei die erste partielle pn-Übergang-Struktur dahingehend angeordnet ist, einen vorbestimmten ersten partiellen Übergang-Stufenfaktor m11 aufzuweisen, und wobei die zweite partielle pn-Übergang-Struktur dahingehend angeordnet ist, einen vorbestimmten zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m12 aufzuweisen, wobei der vorbestimmte erste partielle Übergang-Stufenfaktor m11 sich von dem vorbestimmten zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m12 unterscheidet, mit m11 ≠ m12 , und wobei zumindest einer des vorbestimmten ersten und zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktors m11 , m12 größer als 0,50 ist, mit m11 und/oder m12 > 0,50, und wobei der vorbestimmte effektive erste Übergang-Stufenfaktor m1 der zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur auf einer vorbestimmten Kombination des ersten und zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktors m11 , m12 basiert. Dabei ist die erste partielle pn-Übergang-Struktur dahingehend angeordnet, einen ersten partiellen Übergang-Stufenfaktor m11 aufzuweisen, der größer als 0,50 ist, mit m11 > 0,50, und die zweite partielle pn-Übergang-Struktur ist dahingehend angeordnet, einen zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m12 aufzuweisen, der kleiner als 0,50 ist, mit m12 < 0,50. Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt eine Halbleitervorrichtung gemäß dem Anspruch 3.
  • Figurenliste
  • Ausführungsbeispiele des vorliegenden Konzepts werden hierin unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen und Figuren beschrieben, wobei Folgendes gilt:
    • 1 zeigt ein beispielhaftes schematisches Schaltbild einer Halbleitervorrichtung, die aus einem Paar anti-seriell geschalteter pn-Übergang-Strukturen besteht, gemäß einem Ausführungsbeispiel,
    • 2a zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
    • 2b zeigt eine schematische simulierte graphische Darstellung eines beispielhaften Dotierungsprofils von pn-Übergang-Strukturen der Halbleitervorrichtung von 2a,
    • 3a zeigt eine schematische simulierte graphische Darstellung des resultierenden Übergang-Stufenfaktors m1 in Abhängigkeit von der Dotierungskonzentration, basierend auf unterschiedlichen Implantierungsdosen für den flachen pn-Übergang der Dotierungsprofile von 2b,
    • 3b zeigt eine schematische simulierte graphische Darstellung der resultierenden Durchbruchspannung in Abhängigkeit von der Dotierungskonzentration, basierend auf unterschiedlichen Implantierungsdosen für den flachen pn-Übergang der Dotierungsprofile von 2b,
    • 4 zeigt schematisch äquivalente Schaltbilder gemäß einem Ausführungsbeispiel, wobei eine zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur J1 äquivalent mit einer ersten und einer zweiten partiellen pn-Übergang-Struktur J11, J12 ist und wobei eine weitere zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur J2 äquivalent mit einer weiteren ersten und einer weiteren zweiten partiellen pn-Übergang-Struktur J21, J22 ist,
    • 5 zeigt den resultierenden kombinierten Übergang-Stufenfaktor der zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur in Abhängigkeit von dem Flächenverhältnis zwischen den Flächen der ersten und zweiten partiellen pn-Übergang-Struktur, basierend auf zwei eingestellten partiellen Übergang-Stufenfaktoren m11 , m12 für zwei der in 2b gezeigten Dotierungsprofile,
    • 6a-6d zeigen schematische Querschnittsansichten unterschiedlicher Implementierungen einer Halbleitervorrichtung mit einer zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur J1 gemäß einem Ausführungsbeispiel,
    • 7a, 7b zeigen weitere schematische Querschnittsansichten unterschiedlicher Implementierungen einer Halbleitervorrichtung mit einer zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur J1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel und
    • 8a-8d zeigen schematische Querschnittsansichten unterschiedlicher Implementierungen einer Halbleitervorrichtung mit zwei zusammengesetzten pn-Übergang-Strukturen J1, J2 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • Bevor Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen ausführlicher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass in den Figuren und der Anmeldung identische Elemente und Elemente mit derselben Funktionalität und/oder demselben technischen oder physikalischen Effekt in der Regel mit denselben Bezugszeichen versehen oder mit demselben Namen gekennzeichnet sind, so dass die Beschreibung dieser Elemente und der Funktionalität derselben, wie sie in den verschiedenen Ausführungsbeispielen veranschaulicht ist, untereinander austauschbar sind oder bei den verschiedenen Ausführungsbeispielen wechselseitig angewendet werden können.
  • Ausführliche Beschreibung von veranschaulichenden Ausführungsbeispielen
  • In der folgenden Beschreibung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung ausführlich diskutiert, wobei zu beachten ist, dass die Erfindung viele anwendbare Konzepte bietet, die in einer Vielzahl von Halbleitervorrichtungskonzepten verkörpert sein können. In der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sind denselben oder ähnlichen Elementen mit derselben Funktion dieselben Bezugszeichen oder derselbe Name zugeordnet, und eine Beschreibung derartiger Elemente wird nicht für jedes Ausführungsbeispiel wiederholt. Darüber hinaus können Merkmale der unterschiedlichen nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben.
  • Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, es direkt mit dem anderen Element verbunden oder gekoppelt sein kann, oder dass Zwischenelemente vorhanden sein können. Umgekehrt gilt, wenn ein Element als „direkt“ mit einem anderen Element verbunden, „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, keine Zwischenelemente vorliegen. Andere Begriffe, die zur Beschreibung der Beziehung zwischen Elementen verwendet werden, sollten auf ähnliche Weise konstruiert werden (z. B. „zwischen“ und „direkt dazwischen“, „benachbart“ und „direkt benachbart“ usw.).
  • 1 zeigt ein Schaltbild einer Halbleitervorrichtung 100, die als ESD(elektrostatische Entladung)-Vorrichtung verwendet werden kann. Die Halbleitervorrichtung 100 weist ein Paar 102 anti-seriell geschalteter pn-Übergang-Strukturen (Diodenstrukturen) J1, J2 auf, d. h. eine pn-Übergang-Struktur J1 und eine weitere pn-Übergang-Struktur J2. Die pn-Übergang-Struktur J1 und die weitere pn-Übergang-Struktur J2 sind dahingehend angeordnet, einen ersten effektiven Übergang-Stufenfaktor m1 bzw. einen zweiten effektiven Übergang-Stufenfaktor m2 aufzuweisen. Außerdem ist die pn-Übergang-Struktur J1 dahingehend angeordnet, eine erste Null-Vorspannung-Übergang-Kapazität CJ01 und ein erstes Übergang-Spannungspotential VJ1 aufzuweisen, und die weitere pn-Übergang-Struktur J2 ist dahingehend angeordnet, eine zweite Vorspannung-Übergang-Kapazität CJ02 und ein vorbestimmtes zweites Übergang-Spannungspotential VJ2 aufzuweisen.
  • Die pn-Übergang-Strukturen J1, J2 sind zwischen einen ersten und einen zweiten Anschluss 107, 108 geschaltet.
  • Bei einem allgemein angewendeten Modell von pn-Übergang-Strukturen wird der i-te (i = 1, 2) Übergang-Stufenfaktor mi basierend auf einer spannungsabhängigen Kapazitätscharakteristik Ci(Vi) einer Verarmungsregion der pn-Übergang-Struktur für eine Sperrvorspannung Vi bestimmt, die an die pn-Übergang-Struktur angelegt werden kann, wobei C i ( V i ) = c J 0 i ( v i v J i + 1 ) m i ;
    Figure DE102018213635B4_0001
  • Die durch die Gleichung A1 beschriebenen C(V)-Charakteristika gelten auch für kleine Durchlassvorspannungen. Mit anderen Worten, der Ausdruck gilt auch für einen Bereich von angelegten Spannungen, bei denen die Sperrvorspannung negativ ist, d. h. die angelegte Spannung ist eine Durchlassvorspannung. In dieser Anmeldung wird die Formulierung „pn-Übergang (oder Diodenstruktur) mit einem Stufenfaktor mi“ verwendet, um auszudrücken, dass die C(V)-Charakteristika des pn-Übergangs oder der Diodenstruktur durch die Gleichung A1 mit einem Stufenfaktor oder Potenzgesetzexponenten mi beschrieben werden können. Aus Sicht einer Unterdrückung der Erzeugung von höheren Harmonischen (z. B. zweite und dritte Harmonische), beispielsweise zur Verwendung in einfachen Topologien einer elektronischen HF-Signal-Schaltvorrichtung oder einer Varaktordiode oder Tunerdiode oder einer ESD-Vorrichtung, können die pn-Übergang-Strukturen J1 und J2 vorzugsweise so angeordnet sein, dass dieselben gleich sind und Übergang-Stufenfaktoren m1 = m2 = 0,50 aufweisen. In anderen Topologien, z. B. einer ESD-Vorrichtung, kann es vorteilhaft sein, spezifisch eingestellte, aber unterschiedliche Null-Vorspannung-Kapazitäten CJ01 , CJ02 der anti-seriell geschalteten pn-Übergang-Strukturen J1, J2 und einen Übergang-Stufenfaktor aufzuweisen, der gleich ist, mit m1 = m2 und m1 > 0,50.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel bildet die Halbleitervorrichtung 100 beispielsweise eine diskrete ESD-Vorrichtung (ESD = electrostatic discharge, elektrostatische Entladung) mit einer TVS-Funktionalität. Bei anderen Ausführungsbeispielen bildet die Vorrichtung 100 eine elektronische HF-Signal-Schaltvorrichtung oder eine Varaktordiode oder Tunerdiode.
  • Einige Beispiele für den Stufenfaktor m:
    • - m = 0,5 stellt das Verhalten (1.) eines abrupten pn-Übergangs mit gleichförmigen Dotierungsstoffen (= Dotierungskonzentrationen) in dem n- und p-Region oder (2.) eines einseitigen Übergangs mit einem sehr abrupten pn-Übergang zwischen einer hochdotierten Region und einer gleichförmig dotierten schwächer dotierten Region dar. Es kann schwierig oder teuer sein, diese Art eines idealisierten Übergangs mit den konventionellen Halbleitertechnologien zu realisieren.
    • - m = 0,33 stellt das Verhalten eines linear gestuften Übergangs dar. In diesem Fall variiert die Dotierungsstoffkonzentration um den metallurgischen Übergang linear mit der Tiefe. Dieser pn-Übergang-Typ ist in der herkömmlichen Halbleitertechnologie sehr häufig, beispielsweise als Ergebnis einer Diffusion von einer p- Dotierungsstoffspezies in einen n-dotierten Bereich.
    • - Im Fall von m > 0,5 wird der Begriff hyper-abrupter Übergang verwendet. Dieser kann als einseitiger Übergang betrachtet werden, bei dem die schwächer dotierte Region kein konstantes Dotierungsprofil, sondern vielmehr eine Dotierungskonzentration aufweist, die mit dem Abstand von dem metallurgischen Übergang abnimmt.
  • 2a zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung 100 als Beispiel einer Verwirklichung des Schaltbilds gemäß 1 in einem Halbleitersubstrat 120.
  • Wie in 2a gezeigt ist, weist die Halbleitervorrichtung 100 das Halbleitersubstrat 120 mit einem ersten Hauptoberflächenabschnitt 120a und einem zweiten Hauptoberflächenabschnitt 120b auf gegenüberliegenden Hauptseiten des Halbleitersubstrats 120 auf.
  • Die folgende beispielhafte Beschreibung der unterschiedlichen Schichten und Regionen des Halbleitersubstrats 120 erstreckt sich im Wesentlichen von dem zweiten Hauptoberflächenabschnitt 120b zu dem ersten Hauptoberflächenabschnitt 120a des Halbleitersubstrats 120. Die unterschiedlichen Regionen und Strukturen in dem Halbleitersubstrat 120 können beispielsweise während der so-genannten FEOL(front end of line, vorderes Ende der Linie)-Prozessstufe einer halbleiterintegrierten Schaltungsherstellung hergestellt werden.
  • Das Halbleitersubstrat 120 kann ein niederohmiges n-Typ-Substrat 120-1 aufweisen. Eine p-Typ-Halbleiter-Schicht 120-2 ist auf dem n-Typ-Substrat 120-1 angeordnet. Die p-Typ-Halbleiter-Schicht 120-2 (z. B. p-Epi-Schicht 120-2) kann epitaktisch auf das n-Typ-Substrat 120-1 aufgebracht werden. Die p-Typ-Halbleiter-Schicht 120-2 weist eine vergrabene p-Typ-Halbleiter-Schicht 120-3 (P-vergrabene-Schicht 120-3) auf. Die vergrabene p-Typ-Halbleiter-Schicht 120-3 kann beispielsweise in Form einer Blanket-Implantierung (nicht maskierte Implantierung) eines p-Typ-Dotierungsstoffs in der Halbleiterschicht 120-2 gebildet sein.
  • Eine weitere p-Typ-Schicht 120-4 (z. B. p-Epi-Schicht 120-4) ist auf der p-Typ-Halbleiter-Schicht 120-2 mit der vergrabenen p-Typ-Schicht 120-3 angeordnet. Die p-Typ-Halbleiter-Schicht 120-4 kann epitaktisch auf die p-Typ-Halbleiter-Schicht 120-2 aufgebracht werden. Alternativ kann die Schicht 120-4 auch durch eine i-Typ-Schicht (d. h. intrinsische und nicht beabsichtigt dotierte Schicht) verwirklicht werden.
  • In der zweiten epitaktischen Schicht 120-4 kann eine p-Typ-Wanne-Region 120-5 (p-Wanne 120-5) angeordnet sein. Die p-Typ-Wanne-Region 120-5 kann gebildet werden, nachdem eine LOCOS-Oxidation der Hauptoberflächenfläche 120a der p-Typ-Schicht 120-4 des Halbleitersubstrats 120 durchgeführt wurde und indem ein Blanket-Implantierungsschritt durchgeführt wird. Auf Basis dieses Ansatzes wäre keine lithographische Lackhaftmaske auf der Oberflächenfläche 120a der p-Typ-Schicht 120-4 erforderlich, jedoch könnte ein selbstausgerichteter Implantierungsprozess aufgrund der LOCOS-Oxidation auf der Oberfläche 120a durchgeführt werden. Ein LOCOS-Prozess (LOCOS = LOCal OXidation of Silicon, lokale Oxidation von Silizium) ist ein Mikroherstellungsprozess, bei dem Siliziumdioxid in ausgewählten Flächen auf einem Siliziumwafer gebildet wird, d. h. dem Halbleitersubstrat 120, mit der Si-Si02-Schnittstelle an einem niedrigeren Punkt oder einer niedrigeren Ebene als dem Rest der Silizium-Hauptoberflächenfläche 120a. Natürlich kann eine p-Wanne 102-5 auch durch Verwenden von lithographischen strukturierten Fotolackhaftmasken-Verfahren gebildet werden, die im Stand der Technik allgemein bekannt sind.
  • Wie in 2a gezeigt ist, können die pn-Übergang-Strukturen J1 und J2 in einer Halbleiterfläche 122 des Halbleitersubstrats 120 angeordnet sein, die von anderen Flächen des Halbleitersubstrats 120 mittels so genannter tiefer Isoliergräben 130 getrennt sein kann, die die Halbleiterfläche 122 mit den pn-Übergang-Strukturen J1, J2 lateral begrenzen und/oder lateral umgeben. Die tiefen Isoliergräben 130 können beispielsweise mittels RIE-Prozessschritten (RIE = reactive ion etching, reaktives lonenätzen) in dem Halbleitersubstrat 120 gebildet werden, wobei die erzielten Gräben 130 mit einem Oxidmaterial 134, z. B. einem SiO2-Liner (=SiO2-Belag), mit Hilfe eines Graben-Liner-Oxidationsprozesses ausgekleidet werden können und mittels eines Halbleitermaterials 132, z. B. Polysilizium, gefüllt werden können.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 weist ferner hochdotierte n-Typ-Kontaktregionen 120-7 in Form von Implantierungsregionen auf, die zu der Oberflächenfläche der p-Typ-Wanne 120-5 benachbart sind. Eine n-Typ-Kontaktregion 120-7 kann bei manchen Ausführungsbeispielen auch einfach als eine flache n-Region 120-7 oder als eine Emitter-Region betrachtet werden. Die n-Typ-Kontaktregionen 120-7 können mit Hilfe eines n-Kontakt-Implantierung-Prozessschritts gebildet werden, z. B. mit Hilfe einer Blanket-Implantierung, die mit Hilfe des (oben beschriebenen) LOCOS-Prozesses selbstausgerichtet sein kann, so dass keine lithographische Lackhaftmaske erforderlich ist.
  • Als ein weiterer (z. B. finaler) Prozessschritt des FEOL-Prozesses zum Verarbeiten des Halbleitersubstrats 120 kann ein Oxidmaterial 128 auf der ersten Hauptoberflächenfläche 120a des Halbleitersubstrats 120 abgeschieden werden. Die Halbleitervorrichtung 100 kann ferner einen Kontakt- und Metallisierungs-Schichtstapel 140 (BEOL-Stapel, BEOL = back end of line, hinteres Ende der Linie) auf der ersten Hauptoberflächenfläche 120a des Halbleitersubstrats 120 aufweisen, um Zwischenverbindungen 110 (zum Beispiel Kontaktstecker oder -durchgänge) und Zwischenverbindungsschichten 107 bereitzustellen. Der Anschluss 108 (nicht in 2a, jedoch in 1 gezeigt) kann durch eine Rückseitenmetallisierung des Halbleitersubstrats 120 oder auf einer anderen Fläche des Halbleitersubstrats 120 gebildet werden. Die Kontaktstrukturen und (strukturierten) Metallisierungsschichten des Metallisierungsstapels 140 können mittels BEOL-Prozessschritten gebildet werden. Letztlich kann eine oder mehrere der Halbleitervorrichtungen 100 getrennt (vereinzelt) werden, falls eine Mehrzahl von Halbleitervorrichtungen 100 in dem Halbleitersubstrat 120, beispielsweise einem Halbleiter-Wafer 120, hergestellt wird. Ein Beispiel ist ein Chip-Größen-Häusungsprozess, der beispielsweise das Bilden von Elektroden (oder Pads) als die obere Schicht des Metallisierungsstapels 140 und einen Vereinzelungsprozess aufweist.
  • Wie in 2a gezeigt ist, bilden die n-Typ-Kontaktregion 120-7 (= Kathodenregion) und die p-Typ-Wanne-Region 120-5 (= Anodenregion) die pn-Übergang-Struktur J1. Darüber hinaus bilden die vergrabene p-Typ-Schicht 120-3 (= Anodenregion) und das n-Typ-Substrat 120-1 (= Kathodenregion) die weitere pn-Übergang-Struktur J2.
  • 2b zeigt eine schematische berechnete graphische Darstellung eines beispielhaften Dotierungsprofils der Halbleitervorrichtung 100 von 2a, wobei unterschiedliche Dotierungskonzentrationen in der p-Typ-Wanne 120-5 durch unterschiedliche Implantierungsdosen erzielt werden können, die mit „36“ bis „42“ bezeichnet sind. Die graphische Darstellung von 2b enthält ferner eine beispielhafte Angabe der ungefähren Erstreckung der unterschiedlichen Schichten und/oder Regionen des Halbleitersubstrats 120 von 2a. Der metallurgische Übergang zwischen n-Typ-Region 120-7 und p-Typ-Region 120-5 fällt in die abfallende Steigung des p-Typ-Implantierungsprofils von Region 120-5. Mit einer ausreichend steilen Neigung der n-Typ-Implantierung der n-Typ-Region 120-7 können die C(V)-Charakteristika des pn-Übergangs, der durch die Regionen 120-5 und 120-7 gebildet wird, einen hyper-abrupten Charakter zeigen und somit einen Stufenfaktor m1 > 0,5 aufweisen.
  • Wie aus der weiteren Analyse der verschiedenen Dotierungsprofile ersichtlich ist, die in 2a und 2b gezeigt sind, ist es in den herkömmlichen Halbleitertechnologien schwierig, (hyper-)abrupte Übergänge mit niedrigen Durchbruchspannungen unter 25 V oder sogar unter 16 V oder 12 V mit einem steuerbaren Stufenfaktor m ≥ 0,5 zu realisieren. Dies ist darauf zurückzuführen, dass herkömmlich verwendete Verarbeitungsschritte in der Halbleitertechnologie, wie z. B. Implantierung und Diffusion, Dotierungsstoffprofile ergeben, die in einem engen Bereich um den metallurgischen Übergang herum eine gewisse Stufung zeigen. Die Raumladungsregion, die das Kapazität/Spannung-Verhalten und die Durchbruchspannung eines pn-Übergangs bestimmt, erstreckt sich um den metallurgischen Übergang herum. Bei einer niedrigen Durchbruchspannung sind die Dotierungskonzentrationen hoch, und die Ausdehnung der Raumladungsregion ist klein. Mit zunehmender Durchbruchspannung nimmt die Dotierungskonzentration an einer oder beiden Seiten des metallurgischen Übergangs ab, und die Breite der Raumladungsregion nimmt zu. Aufgrund der unvermeidlichen Stufung in der Nähe des metallurgischen Übergangs sieht ein Übergang mit niedriger Durchbruchspannung in der Praxis ein mehr oder weniger gestuftes Profil anstelle des gewünschten abrupten oder hyper-abrupten Dotierungsprofils. Daher ist die Kombination aus niedriger Durchbruchspannung und einem Stufenfaktor m ≥ 0,5 nur schwer mit Halbleiterprozessen zu realisieren, die herkömmlicherweise in der Massenproduktion von Halbleitervorrichtungen und Schaltungen eingesetzt werden.
  • Zusammenfassend gesagt, führen höhere Dotierungspegel zu einer weniger ausgedehnten Raumladungsregion (= Verarmungsregion) und damit zu einer niedrig(er)en Durchbruchspannung Vbd . Des Weiteren führt ein resultierendes stärker lineares gestuftes Übergang-Verhalten zu einem klein(er)en Stufenfaktor m.
  • Ein hoher bzw. höherer Stufenfaktor m ≥ 0,5 erfordert ein stärker (oder hyper-)abruptes Dotierungsprofil. Bei einem niedrigeren Dotierungspegel auf einer Seite des metallurgischen Übergangs erstreckt sich die Verarmungsschicht weiter in diese schwächer dotierte Region. Daher ist die Verarmungsschicht nicht auf einen engen Bereich um den metallurgischen Übergang herum beschränkt, wie im Falle von höheren Dotierungspegeln, bei denen das Dotierungsprofil in der Regel eine stärkere oder weniger starke Stufung aufweist. Da die Verarmungsregion sich bei einem niedrigeren Dotierungspegel über diese gestufte Region nahe dem metallurgischen Übergang hinaus erstreckt, können die C(V)-Charakteristika des schwächer dotierten Übergangs leichter an einen Stufenfaktor m ≥ 0,5 angepasst werden. Gleichzeitig führt ein niedrig(er)er Dotierungspegel zu einer höheren Durchbruchspannung Vbd .
  • Deshalb ist die Kombination aus niedriger Durchbruchspannung und einem Stufenfaktor m ≥ 0,5 mit der herkömmlichen Technologie schwer zu realisieren.
  • 3a zeigt eine schematische graphische Darstellung des resultierenden simulierten Übergang-Stufenfaktors m1 in Abhängigkeit von der Dotierungskonzentration, basierend auf unterschiedlichen Implantierungsdosen des Abschnitts des Dotierungsprofils von 2b in der Region 120-4, der den pn-Übergang zwischen Region 120-7 und 120-5 aufweist. Genauer gesagt, sind die simulierten Kapazität/Spannung-Charakteristika des pn-Übergangs zwischen einer n-hochdotierten flachen Kontaktregion und der p-dotierten Wanne-Region in 3a gezeigt, für die in 2b gezeigten Dotierungsprofile (weiter oben näher beschrieben) für die Halbleiterregion 120-4, die die Regionen 120-7 und 120-5 aufweist (vgl. z. B. 2a), wobei gleiche Zahlen (36-42) entsprechende Dotierungsprofile bezeichnen. Aus dieser Figur ist ersichtlich, dass mit niedrigen Implantierungsdosen für die p-Wanne hyper-abrupte Verbindungen mit m > 0,5 erhalten werden können.
  • 3b zeigt eine schematische graphische Darstellung der resultierenden simulierten Durchbruchspannung des pn-Übergangs zwischen Region 120-7 und 120-5 in Abhängigkeit von der Dotierungskonzentration, basierend auf unterschiedlichen Implantierungsdosen und Dotierungsprofilen, wie sie durch dieselben Zahlen wie in 3a und 2b angezeigt sind. Jedoch tendiert, wie oben erörtert wird, der Übergang mit den niedrigeren p-Wanne-Dosen, die zu den höchsten Stufenfaktoren tendieren, dazu, hohe Durchbruchspannungen aufzuweisen, wie in 3b gezeigt ist. Im Fall dieses Simulationsbeispiels wird gezeigt, dass, falls für eine minimale Erzeugung einer 3. Harmonischen ein Stufenfaktor von etwa 0,5 erforderlich ist, der Übergang eine Durchbruchspannung von 40 V oder höher aufweisen würde, ohne eine zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur wie oben erwähnt zu verwenden.
  • Einige Ausführungsbeispiele sehen die Halbleitervorrichtung 100 mit beiden gewünschten Eigenschaften vor, d. h. mit einer niedrigen Durchbruchspannung und einem einstellbaren Stufenfaktor von zumindest 0,50.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen, die mit Bezugnahme auf 4 weiter unten ausführlicher beschrieben werden, kann eine Halbleitervorrichtung 100 vorgesehen sein, wobei die Halbleitervorrichtung 100 eine zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur 102-1 in einem Halbleitersubstrat 120 aufweist, wobei die zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur 102-1 dahingehend angeordnet sein kann, einen vorbestimmten ersten Übergang-Stufenfaktor m1 aufzuweisen, mit m1 ≥ 0,50. Die zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur 102-1 kann eine erste partielle pn-Übergang-Struktur J11 und eine zweite partielle pn-Übergang-Struktur J12 aufweisen. Die erste partielle pn-Übergang-Struktur J11 kann dahingehend angeordnet sein, einen vorbestimmten ersten partiellen Übergang-Stufenfaktor m11 aufzuweisen. Die zweite partielle pn-Übergang-Struktur J12 kann dahingehend angeordnet sein, einen vorbestimmten zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m12 aufzuweisen. Der vorbestimmte erste partielle Übergang-Stufenfaktor m11 kann sich von dem vorbestimmten zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m12 unterscheiden, mit m11 ≠ m12 . Zumindest einer des vorbestimmten ersten und zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktors m11 , m12 kann größer als 0,50 sein, mit m11 und/oder m12 > 0,50. Weiterhin kann der vorbestimmte erste Übergang-Stufenfaktor m1 der zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur 102-1 auf einer vorbestimmten Kombination des ersten und zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktors m11 , m12 basieren.
  • Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen, die ebenfalls mit Bezugnahme auf 4 weiter unten ausführlicher beschrieben werden, kann eine Halbleitervorrichtung 100 vorgesehen sein, wobei die Halbleitervorrichtung 100 eine weitere zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur 102-2 in dem Halbleitersubstrat 120 aufweist. Die zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur 102-1 und die weitere zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur 102-2 können monolithisch integriert sein. Anders gesagt können die zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur 102-1 und die weitere zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur 102-2 in demselben Halbleitersubstrat 120 integriert sein. Alternativ können die zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur 102-1 und die weitere zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur 102-2 nicht monolithisch integriert, sondern als separate diskrete Komponenten gebildet sein. Anders gesagt können alternative Ausführungsbeispiele ebenfalls implementiert werden, indem beispielsweise separate Chips mit der zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur 102-1 bzw. der weiteren zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur 102-2 unter Verwendung von Bonddrähten oder einer anderen Technologie elektrisch verbunden werden. Die weitere zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur 102-2 kann dahingehend angeordnet sein, einen vorbestimmten zweiten Übergang-Stufenfaktor m2 aufzuweisen, mit m2 ≥ 0,50. Die weitere zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur 102-2 kann eine weitere erste partielle pn-Übergang-Struktur J21 und eine weitere zweite partielle pn-Übergang-Struktur J22 aufweisen. Die weitere erste partielle pn-Übergang-Struktur J21 kann dahingehend angeordnet sein, einen vorbestimmten weiteren ersten partiellen Übergang-Stufenfaktor m21 aufzuweisen, und die weitere zweite partielle pn-Übergang-Struktur J22 kann dahingehend angeordnet sein, einen vorbestimmten weiteren zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m22 aufzuweisen. Der vorbestimmte weitere erste partielle Übergang-Stufenfaktor m21 kann sich von dem vorbestimmten weiteren zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m22 unterscheiden, mit m21 ≠ m22. Zumindest einer des vorbestimmten weiteren ersten und zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktors m21, m22 kann größer als 0,50 sein, mit m21 und/oder m22 > 0,50. Weiterhin kann der vorbestimmte zweite Übergang-Stufenfaktor m2 der weiteren zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur 102-2 auf einer vorbestimmten Kombination des vorbestimmten weiteren ersten und zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktors m21, m22 basieren.
  • 4 zeigt ein Beispiel eines Paars 102 von pn-Übergang-Strukturen, das als Paar von zwei zusammengesetzten pn-Übergang-Strukturen 102-1, 102-2 gebildet ist. Die erste zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur 102-1 kann gelegentlich auch mit dem Bezugszeichen J1 versehen sein, und die zweite zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur 102-2 kann gelegentlich auch mit dem Bezugszeichen J2 versehen sein. Die erste zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur 102-1 weist eine erste partielle pn-Übergang-Struktur J11 und eine zweite partielle pn-Übergang-Struktur J12 auf, und die zweite zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur 102-2 (auch als weitere pn-Übergang-Struktur bezeichnet) weist eine weitere erste partielle pn-Übergang-Struktur J21 und eine weitere zweite partielle pn-Übergang-Struktur J22 auf. Das bedeutet, das Paar 102 wird durch ein Paar von anti-seriell geschalteten zusammengesetzten pn-Übergang-Strukturen 102-1, 102-2 gebildet, von denen jede eine parallele Schaltung einer ersten partiellen pn-Übergang-Struktur J11, J21 und einer zweiten partiellen pn-Übergang-Struktur J12, J22 aufweist. Die erste partielle pn-Übergang-Struktur J11 der ersten zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur 102-1 weist einen ersten partiellen Übergang-Stufenfaktor m11 , ein erstes partielles Übergang-Spannungspotential VJ11 und eine erste partielle Null-Vorspannung-Kapazität CJ011 auf, wobei die zweite partielle pn-Übergang-Struktur J12 der ersten zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur 102-1 einen zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m12 , ein zweites partielles Übergang-Spannungspotential VJ12 und eine zweite partielle Null-Vorspannung-Kapazität CJ012 aufweist, die sich beispielsweise von zumindest einem des ersten partiellen pn-Übergang-Stufenfaktors m12 , des ersten partiellen Übergang-Spannungspotentials VJ11 und der ersten partiellen Null-Vorspannung-Kapazität CJ011 unterscheiden können. Basierend auf einer Kombination des ersten und zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktors m11 , m12 ergibt sich ein erster effektiver Übergang-Stufenfaktor m1 der zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur 102-1. Das bedeutet, die zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur 102-1 verhält sich wie eine pn-Übergang-Struktur mit einem effektiven Übergang-Stufenfaktor m1 , einem effektiven Übergang-Potential VJ1 und einer effektiven Null-Vorspannung-Übergang-Kapazität CJ01 . Dieses effektive Verhalten der zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur 102-1 als einfache pn-Übergang-Struktur ist in 4 durch Entsprechung der zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur 102-1 mit der pn-Übergang-Struktur J1 angezeigt. Dementsprechend können die spannungsabhängigen Kapazitätscharakteristika der zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur J1 in vielen Fällen zufriedenstellend durch den obigen Ausdruck A1 beschrieben oder modelliert werden, wobei mi als der effektive (kombinierte) Übergang-Stufenfaktor genommen wird, und ähnlich für das Übergang-Potential VJi und die Null-Vorspannung-Übergang-Kapazität CJ0i . Außerdem weist für die weitere zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur 102-2 die weitere erste partielle pn-Übergang-Struktur J21 einen ersten partiellen Übergang-Stufenfaktor m21, ein weiteres erstes partielles Übergang-Spannungspotential VJ21 und eine weitere erste partielle Null-Vorspannung-Kapazität CJ021 auf, wobei die weitere zweite partielle pn-Übergang-Struktur J22 einen weiteren zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m22, ein weiteres zweites partielles Übergang-Spannungspotential VJ22 und eine weitere zweite partielle Null-Vorspannung-Kapazität CJ022 aufweist, die sich beispielsweise von zumindest einem des weiteren ersten partiellen pn-Übergang-Stufenfaktors m21, des weiteren ersten partiellen Übergang-Spannungspotentials VJ21 und der weiteren ersten partiellen Null-Vorspannung-Kapazität CJ021 unterscheiden können. Basierend auf einer Kombination des weiteren ersten und weiteren zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktoren m21, m22, ergibt sich ein zweiter effektiver Übergang-Stufenfaktor m2 der weiteren zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur 102-2. Das bedeutet, die weitere zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur 102-2 verhält sich wie pn-Übergang-Strukturen mit einem effektiven Übergang-Stufenfaktor m2 , einem effektiven Übergang-Potential VJ2 und einer effektiven Null-Vorspannung-Übergang-Kapazität CJ02 . Wie für die zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur 102-1 ist das effektive Verhalten der weiteren zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur 102-2 als einfache pn-Übergang-Struktur in 4 durch die Übereinstimmung der weiteren zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur 102-2 mit der weiteren pn-Übergang-Struktur J2 angegeben. Dementsprechend können die spannungsabhängigen Kapazitätscharakteristika der zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur J2 in vielen Fällen zufriedenstellend durch den obigen Ausdruck A1 beschrieben oder modelliert werden, wobei mi als der effektive (kombinierte) Übergang-Stufenfaktor genommen wird, und ähnlich für das Übergang-Potential VJi und die Null-Vorspannung-Übergang-Kapazität CJ0i .
  • Anders gesagt weist die Halbleitervorrichtung 100, wie sie in 4 gezeigt ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel eine erste parallele Schaltung 102-1 der ersten partiellen pn-Übergang-Struktur J11 und der zweiten partiellen pn-Übergang-Struktur J12 und eine zweite parallele Schaltung 102-2 der weiteren ersten partiellen pn-Übergang-Struktur J21 und der weiteren zweiten partiellen pn-Übergang-Struktur J22 auf, wobei die erste und zweite parallele Schaltung 102-1, 102-2 anti-seriell geschaltet sind. Die anti-seriell geschaltete erste und zweite parallele Schaltung 102-1, 102-2 bilden das Paar 102 der pn-Übergang-Strukturen J1, J2, das in 1 und 4 gezeigt ist.
  • Wie aus dem Vorstehenden, insbesondere aus 4, ersichtlich ist, kann die Halbleitervorrichtung 100 mit den resultierenden Übergang-Stufenfaktoren m1 , m2 der pn-Übergang-Strukturen mit einem großen Freiheitsgrad realisiert werden. Insbesondere kann eine pn-Übergang-Struktur mit großer Abstimmungsfreiheit der Durchbruchspannung mit einem Stufenfaktor m ≥ 0,5 als eine zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur realisiert und für die Halbleitervorrichtung 100 einiger Ausführungsbeispiele verwendet werden oder einzeln in einer Vielzahl unterschiedlicher Topologien bei anderen Ausführungsbeispielen eingesetzt werden.
  • Anders sagt führen die Ausführungsbeispiele, wie sie in 4 gezeigt sind, ein Konzept ein, um einen Übergang (pn-Übergang-Struktur) mit beiden erwünschten Eigenschaften zu erhalten, d. h. einer vorbestimmten niedrigen Durchbruchspannung von nicht mehr als 25 V und einem vorbestimmten Stufenfaktor, der gleich oder größer als 0,5 ist, indem der Übergang in zwei Flächen unterteilt wird, d. h. in partielle pn-Übergang-Strukturen J11, J12; J21, J22, die zusammen eine jeweilige zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur 102-1, 102-2 bilden:
    1. (1) eine aktive Fläche mit einer höheren Wanne-Implantierungsdosis, die zu einem Teil des pn-Übergangs J11, J21 mit einer niedrigen vorbestimmten Durchbruchspannung führt, wobei bei manchen Ausführungsbeispielen die pn-Übergänge J11, J21 einen Stufenfaktor m11 < 0,50, m21 < 0,50 aufweisen können, und
    2. (2) eine andere aktive Fläche mit einer niedrigeren Wanne-Implantierungsdosis, die zu einem Teil des pn-Übergangs J12, J22 mit einer Durchbruchspannung, die höher als die vorbestimmte ist, und einem Stufenfaktor m12 > 0,50, m22 > 0,5 führt.
  • Das Gesamtverhalten dieser zusammengesetzten pn-Übergänge 102-1 bzw. 102-2 zeigt eine Durchbruchspannung, die durch die höhere Wanne-Dotierung bestimmt wird, und der Stufenfaktor der Kapazität/Spannung-Charakteristik wird durch die Parallelschaltung in den beiden Zweigen der ersten und zweiten partiellen pn-Übergang-Struktur J11, J12 bzw. J21, J22 bestimmt.
  • Durch Einstellen (1) der Stufenfaktoren m11 , m12 (und m21, m22) in den zwei Regionen der ersten und zweiten partiellen pn-Übergang-Struktur J11, J12 (und J21, J22) (durch Wanne-Implantierungsdosis und Energie sowie durch weitere Diffusionsschritte) und durch Einstellen (2) des Flächenverhältnisses der zwei Regionen der ersten und zweiten partiellen pn-Übergang-Struktur J11, J12 (und J21, J22) mit unterschiedlicher Wannenimplantierung kann der resultierende effektive Stufenfaktor m1 der resultierenden zusammengesetzten Übergangsstruktur 102-1 (und m2 von 102-2) eingestellt werden.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen kann für das Paar 102 der zusammengesetzten Übergänge 102-1 und 102-2 eine Null-Vorspannung-Kapazität (CJ0) von J11 und J21 (bzw. von J12 und J22) dahingehend angeordnet sein, gleich zu sein, aus der Perspektive eines Bildens einer symmetrischen Vorrichtung 100 zum Unterdrücken ferner der Erzeugung von geradzahligen (z. B. zweiten) Harmonischen. Ähnliche Überlegungen gelten für die Übergang-Spannung-Potentiale (VJ0) der partiellen pn-Übergang-Strukturen J11 und J21 (bzw. J12 und J22) sowie für die Flächenverhältnisse der partiellen pn-Übergang-Strukturen in jeder der zusammengesetzten Strukturen 102-1 und 102-2, die das Paar 102 von zusammengesetzten pn-Übergang-Strukturen bilden. Bei diesen Ausführungsbeispielen kann es weiter vorteilhaft sein, unter dem Gesichtspunkt der Unterdrückung der Erzeugung von störenden ungeradzahligen Harmonischen (z. B. von dritten Harmonische), die effektiven Stufenfaktoren m1 und m2 auf m1 = m2 = 0,50 einzustellen. Bei anderen Ausführungsbeispielen zur Unterdrückung der Erzeugung von störenden ungeradzahligen Harmonischen, die effektiven Stufenfaktoren auf m1 = m2 > 0,50 einzustellen.
  • In dem oben beschriebenen Konzept wird ein Paar von zusammengesetzten pn-Übergängen 102-1 und 102-2 verwirklicht, bei denen die Durchbruchspannung und der Netto-Stufenfaktor in einem wesentlich größeren Parameterbereich durch Technologie und physisches Design oder Layoutanpassungen gesteuert werden können.
  • 5 zeigt den resultierenden kombinierten Übergang-Stufenfaktor m1 (oder m2 ) der zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur 102-1 (oder 102-2) in Abhängigkeit von dem Flächenverhältnis zwischen den aktiven Flächen der ersten und zweiten partiellen pn-Übergang-Struktur J11 und J12 (oder J21 und J22) der zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur 102-1 (102-2), basierend auf zwei eingestellten partiellen Übergang-Stufenfaktoren m11 (oder m21) und m12 (oder m22). Die Dotierungsprofile der ersten und zweiten partiellen pn-Übergang-Struktur entsprechen in diesem Fall den Zahlen 37 und 41, die in 2b gezeigt sind (siehe auch entsprechende Zahlen in 3a und 3b). Wie oben erörtert wird, tendieren die Durchbruchspannung des Übergangs mit den niedrigsten p-Wanne-Dosen und höchsten Stufenfaktoren dazu, hohe Durchbruchspannungen aufzuweisen, wie in der 5 gezeigt ist. Der relative Flächenbeitrag kann leicht durch das physische Design (Layout) der Vorrichtung gesteuert werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die erste partielle pn-Übergang-Struktur J11 dahingehend angeordnet, einen ersten partiellen Übergang-Stufenfaktor m11 > 0,50 aufzuweisen, und wobei die zweite partielle pn-Übergang-Struktur J12 dahingehend angeordnet ist, einen zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m12 < m11 aufzuweisen, z. B. kann m11 zwischen 0,30 und 0,50 betragen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die erste und zweite partielle pn-Übergang-Struktur J11, J21 und J12, J22 in einem Halbleitersubstrat 120 angeordnet, wobei die Kombination proportional abhängt von einem Flächenverhältnis zwischen einer aktiven Fläche parallel zu einer ersten Hauptoberflächenfläche 120a des Halbleitersubstrats 120 der ersten und zweiten partiellen pn-Übergang-Struktur J11 und J12 der zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur 102-1 sowie J21 und J22 der weiteren zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur 102-2. Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die erste und zweite partielle pn-Übergang-Struktur J11, J12 der zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur 102-1 und die erste und zweite partielle pn-Übergang-Struktur J21, J22 der weiteren zusammengesetzten pn-Übergangs-Struktur 102-2 zusammen in einer lateral isolierten gemeinsamen Region des Halbleitersubstrats 120 angeordnet sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel erstrecken sich die erste und zweite partielle pn-Übergang-Struktur J11, J12; J21, J22 vertikal in einer Tiefenrichtung bezüglich einer ersten Hauptoberflächenfläche 120a des Halbleitersubstrats 120 in das Halbleitersubstrat 120.
  • Somit beziehen Ausführungsbeispiele sich auf eine Halbleitervorrichtung 100 mit einer „zusammengesetzten“ pn-Übergang-Struktur J1 (102-1), die zumindest zwei partielle pn-Übergang-Strukturen J11, J12 aufweist, um ein erwünschtes Verhalten bezüglich Durchbruchspannung und/oder Übergang-Stufenfaktor derselben einzustellen oder zu erhalten.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Halbleitervorrichtung 100, wie sie in 6a gezeigt ist, eine zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur J1 (102-1) in einem Halbleitersubstrat 120 auf, wobei die zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur J1 dahingehend angeordnet ist, einen vorbestimmten ersten Übergang-Stufenfaktor m1 aufzuweisen, mit m1 ≥ 0,5, wobei die zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur J1 eine erste partielle pn-Übergang-Struktur J11 und eine zweite partielle pn-Übergang-Struktur J12 aufweist.
  • Die erste partielle pn-Übergang-Struktur J11 ist dahingehend angeordnet, einen vorbestimmten ersten partiellen Übergang-Stufenfaktor m11 aufzuweisen, wobei die zweite partielle pn-Übergang-Struktur J12 dahingehend angeordnet ist, einen vorbestimmten zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m12 aufzuweisen. Der vorbestimmte erste partielle Übergang-Stufenfaktor m11 unterscheidet sich von dem vorbestimmten zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m12 , mit m11 ≠ m12 , wobei zumindest einer des vorbestimmten ersten und zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktors m11 , m12 größer als 0,5 ist, wobei m11 und/oder m12 > 0,5. Der vorbestimmte erste Übergang-Stufenfaktor m1 der zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur J1 basiert auf einer vorbestimmten Kombination des ersten und zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktors m11 , m12 .
  • 6a zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung 100 mit der „zusammengesetzten“ pn-Übergang-(Dioden-)Struktur J1, wie sie in 4 gezeigt ist. Wie in 6a gezeigt ist, weist die Halbleitervorrichtung 100 das Halbleitersubstrat 120 mit einem ersten Hauptoberflächenabschnitt 120a und einem zweiten Hauptoberflächenabschnitt 120b auf gegenüberliegenden Hauptseiten des Halbleitersubstrats 120 auf.
  • Die folgende beispielhafte Beschreibung der unterschiedlichen Schichten und Regionen des Halbleitersubstrats 120 erstreckt sich im Wesentlichen von dem zweiten Hauptoberflächenabschnitt 120b zu dem ersten Hauptoberflächenabschnitt 120a des Halbleitersubstrats 120. Die unterschiedlichen Regionen und Strukturen in dem Halbleitersubstrat 120 werden beispielsweise während der so genannten FEOL(Front End of Line, vorderes Ende der Linie)-Prozessstufe hergestellt.
  • Das Halbleitersubstrat 120 kann eine p-Typ-Halbleiter-Schicht 120-3 (P-Substrat 120-3) aufweisen. Eine weitere p-Typ-Schicht 120-4 (z. B. P-Epi-Schicht) ist auf der p-Typ-Schicht 120-3 angeordnet. Die p-Typ-Halbleiter-Schicht 120-4 kann epitaktisch auf der p-Typ-Schicht 120-3 aufgebracht sein. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die p-Typ-Schicht 120-4 ein integraler Abschnitt des P-Substrats 120-3 sein und ist keine zusätzliche epitaktische Schicht. Mit anderen Worten kann die hierin beschriebene Epi-Schicht als optional betrachtet werden.
  • In der epitaktischen p-Typ-Schicht 120-4 können eine p-Typ-Wanne-Region 120-5 (P-Wanne 120-5) und eine weitere p-Typ-Wanne-Region 120-6 (P-Wanne 120-6) angeordnet sein. Die Halbleitervorrichtung 100 weist ferner hochdotierte n-Typ-Kontaktregionen 120-7 in Form von Implantierungsregionen auf, die zu der Oberflächenfläche der p-Typ-Wannen 120-5, 120-6 benachbart sind.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 kann ferner einen Kontakt- und Metallisierungs-Schichtstapel 140 (BEOL stack, BEOL = back end of line, hinteres Ende der Linie) auf der ersten Hauptoberflächenfläche 120a des Halbleitersubstrats 120 aufweisen, um Zwischenverbindungen 110 (zum Beispiel Kontaktstecker oder -durchgänge) und Kontaktregionen 107 für die Halbleitervorrichtung 100 und optional für weitere Schaltungselemente (nicht in 6a gezeigt) in dem Halbleitersubstrat 120 bereitzustellen. Die Kontaktstrukturen und (strukturierten) Metallisierungsschichten des Metallisierungsstapels 140 können mit Hilfe von BEOL-Prozessschritten gebildet werden. Letztlich kann die Halbleitervorrichtung 100 getrennt (vereinzelt) werden, falls eine Mehrzahl von Halbleitervorrichtungen 100 in dem Halbleitersubstrat 120, beispielsweise einem Halbleiter-Wafer 120, hergestellt wird. Beispielsweise kann ein Chip-Größen-Häusungsprozess für Pad-Aufbringung (Bildung der Elektroden), gefolgt von einem Vereinzelungsprozess durchgeführt werden.
  • Wie in 6a gezeigt ist, kann die erste zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur J1 unter Verwendung von zwei unterschiedlichen Implantierungsflächen 120-5, 120-6 in der Substratregion 120-4 implementiert werden. Somit ist die n-Typ-Kontaktregion 120-7 in der Substratregion 120-4 in die benachbarten (= angrenzenden) Implantierungsflächen 120-5, 120-6 eingebettet. Die n-Typ-Kontaktregion 120-7 in der Substratregion 120-4 und die Implantierungsfläche 120-6 bilden die erste partielle pn-Übergang-Struktur J11, wobei die n-Typ-Kontaktregion 120-7 in der Substratregion 122 und die Implantierungsfläche 120-5 die zweite partielle pn-Übergang-Struktur J12 (bei diesem Ausführungsbeispiel als angrenzende partielle pn-Übergang-Strukturen J11, J12) bilden. Die partiellen pn-Übergang-Strukturen der zweiten zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur J2 können auf ähnliche Weise gebildet werden, wie für die erste zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur J1 oben beschrieben ist.
  • Wie in 6b gezeigt ist, ist eine p-Typ-Wanne-Region 120-5 (P-Wanne 120-5) in der zweiten epitaktischen p-Typ-Schicht 120-4 in den Halbleiterregionen 120-4 angeordnet, wobei die p-Typ-Wanne 120-5 lediglich partiell die hochdotierten n-Typ-Kontaktregionen 120-7 in der p-Typ-Schicht 120-4 des Halbleitersubstrats 120 umgibt. Somit bilden in der Halbleiterregion 120-4 die hochdotierten n-Typ-Kontaktregionen 120-7 und die zweite epitaktische p-Typ-Schicht 120-4 die erste partielle pn-Übergang-Struktur J11, wobei die p-Typ-Wanne-Region 120-5 und die hochdotierte n-Typ-Kontaktregion 120-7 die zweite partielle pn-Übergang-Struktur J12 (bei diesem Ausführungsbeispiel als angrenzende partielle pn-Übergang-Strukturen J11, J12) bilden. Die p-Typ-Wanne-Region 120-5 (P-Wanne 120-5) kann zum Beispiel in der epitaktischen p-Typ-Schicht 120-4 angeordnet werden, indem das erforderliche Dotierungsprofil in der p-Typ-Halbleiter-Schicht 120-4 gebildet wird, z. B. während eines epitaktischen Aufbringens der p-Typ-Wanne-Region 120-5 auf der p-Typ-Schicht 120-3 oder unter Durchführen eines Implantierungsschritts.
  • Alternativ kann ein Dotierungsprofil in der Schicht 120-4 eingestellt werden, um jeweils einen vorbestimmten Stufenfaktor m12 in einer partiellen pn-Übergang-Struktur J11 zu erhalten, indem der Dotierungspegel während des epitaktischen Wachstums der Schicht 120-4 stufenweise eingestellt wird. Mit anderen Worten kann ein hyper-abruptes Übergang-Verhalten in einem partiellen pn-Übergang J11 verwirklicht werden, indem eine Tiefenabhängigkeit des Dotierungspegels in der epitaktischen Schicht erzeugt wird, mittels Steuerung des Gasstroms von Dotierungsstoffquellgas während des epitaktischen Schichtwachstums.
  • Wie in 6c gezeigt ist, kann die erste partielle pn-Übergang-Struktur J11 unter Verwendung der Implantierungsfläche 120-5 in der Substratregion 120-4 implementiert werden, wobei die n-Typ-Kontaktregion 120-7 in die Implantierungsfläche 120-5 eingebettet ist. Die zweite partielle pn-Übergang-Struktur J12, die von der ersten partiellen pn-Übergang-Struktur J11 lateral beabstandet ist, kann unter Verwendung der Implantierungsfläche 120-6 in der Substratregion 120-4 implementiert werden, wobei die weitere n-Typ-Kontaktregion 120-7 in die Implantierungsfläche 120-6 eingebettet ist. Somit sind die partiellen pn-Übergang-Strukturen J11, J12 bei diesem Ausführungsbeispiel nicht aneinander angrenzend.
  • Wie in 6d gezeigt ist, bilden die hochdotierten n-Typ-Kontaktregionen 120-7 und die zweite epitaktische p-Typ-Schicht 120-4 die erste partielle pn-Übergang-Struktur J11, wobei die p-Typ-Wanne-Region 120-5 und die hochdotierte n-Typ-Kontaktregion 120-7 die zweite partielle pn-Übergang-Struktur J12 bilden, die von der ersten partiellen pn-Übergang-Struktur J11 lateral beabstandet ist. Somit sind die partiellen pn-Übergang-Strukturen J11, J12 bei diesem Ausführungsbeispiel nicht aneinander angrenzend.
  • Außerdem kann im Fall von 6d alternativ ein Dotierungsprofil in der Schicht 120-4 eingestellt werden, um jeweils einen vorbestimmten Stufenfaktor m12 in einer partiellen pn-Übergang-Struktur J11 zu erhalten, indem der Dotierungspegel während des epitaktischen Wachstums der Schicht 120-4 stufenweise eingestellt wird. Mit anderen Worten kann ein hyper-abruptes Übergang-Verhalten in einem partiellen pn-Übergang J11 verwirklicht werden, indem eine Tiefenabhängigkeit des Dotierungspegels in der epitaktischen Schicht erzeugt wird, mittels Steuerung des Gasstroms von Dotierungsstoffquellgas während des epitaktischen Schichtwachstums.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die partielle pn-Übergang-Struktur J11 oder J12 der ersten und zweiten partiellen pn-Übergang-Struktur J11, J12 mit dem kleineren vorbestimmten partiellen Übergang-Stufenfaktor m11 oder m12 dahingehend angeordnet, die vorbestimmte Durchbruchspannung der Halbleitervorrichtung 100 bereitzustellen.
  • Wie oben ausführlich beschrieben ist, führen höhere Dotierpegel zu einer weniger ausgedehnten Raumladungsregion (= Verarmungsregion) und damit zu einer niedrig(er)en Durchbruchspannung Vbd . Des Weiteren führt ein resultierendes stärker lineares gestuftes Übergang-Verhalten zu einem klein(er)en Stufenfaktor. Ein hoher bzw. höherer Stufenfaktor erfordert ein stärker hyper-abruptes Dotierungsprofil. Aufgrund der Unfähigkeit, „ideale“ abrupte Profile zu erzeugen, führt dies jedoch zu einer breit(er)en Raumladungsregion mit niedrig(er)em Dotierungspegel. Ein niedrig(er)er Dotierungspegel führt zu einer höheren Durchbruchspannung Vbd .
  • Somit ist die erforderliche (z. B. niedrige) Durchbruchspannung der Halbleitervorrichtung 100 durch die partielle pn-Übergang-Struktur J11 oder J12 der ersten und zweiten partiellen pn-Übergang-Struktur J11, J12 mit dem kleineren vorbestimmten partiellen Übergang-Stufenfaktor m11 oder m12 einstellbar.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die erste partielle pn-Übergang-Struktur J11 dahingehend angeordnet, einen ersten partiellen Übergang-Stufenfaktor m11 aufzuweisen, der größer als 0,50 ist, mit m11 > 0,50, und wobei die zweite partielle pn-Übergang-Struktur J12 dahingehend angeordnet ist, einen zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m12 aufzuweisen, der größer als 0,25 ist, mit m12 > 0,25.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die erste partielle pn-Übergang-Struktur J11 dahingehend angeordnet, einen ersten partiellen Übergang-Stufenfaktor m11 aufzuweisen, der größer als 0,50 ist, mit m11 > 0,50, und wobei die zweite partielle pn-Übergang-Struktur J12 dahingehend angeordnet ist, einen zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m12 aufzuweisen, der kleiner als 0,50 ist, mit m12 < 0,50.
  • Der vorbestimmte erste Übergang-Stufenfaktor m1 der zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur J1 (102-1) basiert auf einer vorbestimmten Kombination des ersten und zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktors m11 , m12 . Somit kann gemäß dem vorliegenden Konzept die erste partielle pn-Übergang-Struktur J11 mit dem ersten partiellen Übergang-Stufenfaktor m11 als ein hyper-abrupter Übergang gebildet sein, wobei die zweite partielle pn-Übergang-Struktur J12 mit dem zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m12 als ein linear gestufter Übergang gebildet sein kann (m12 = 0,33 ± 0,10).
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel hängt die vorbestimmte Kombination des ersten und zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktors m11 , m12 proportional von einem Flächenverhältnis zwischen einer aktiven Fläche 120-5, 120-6 parallel zu einer ersten Hauptoberflächenfläche 120a des Halbleitersubstrats 120 der ersten und zweiten partiellen pn-Übergang-Struktur J11, J12 ab. Somit kann der resultierende vorbestimmte erste Übergang-Stufenfaktor m1 durch das Schaltungsdesign eingestellt sein, d. h., durch Einstellen des Verhältnisses der aktiven Flächen der ersten und zweiten partiellen pn-Übergang-Struktur J11, J12.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die erste und zweite partielle pn-Übergang-Struktur J11, J12 der zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur J1 (102-1) elektrisch parallel geschaltet, wie in 6a bis 6d gezeigt ist. Darüber hinaus können die erste und zweite partielle pn-Übergang-Struktur J11, J12 sich vertikal in einer Tiefenrichtung bezüglich einer ersten Hauptoberflächenfläche 120a des Halbleitersubstrats 120 in das Halbleitersubstrat 120 erstrecken.
  • Einem Fachmann auf dem Gebiet wird klar sein, dass bei allen obigen Ausführungsbeispielen in der Randregion der pn-Übergänge zwischen 120-7 und 120-4, 120-5, 120-6 andere elektrische Charakteristika vorliegen können als bei dem planaren Übergang, der zwischen 120-7 und 120-4, 120-5, 120-6 gebildet ist, beispielsweise eine reduzierte Durchbruchspannung in der Peripherieregion im Vergleich zu der Durchbruchspannung in dem planaren Übergang, der parallel zu der Hauptoberfläche 120a ist, und einem Fachmann auf dem Gebiet wird klar sein, dass zusätzliche Merkmale optional zu jedem der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele hinzugefügt werden können, um unerwünschte Eigenschaften in der Peripherieregion zu vermeiden, die Folgendes umfassen können: Schutzringimplantationen, Randabschlussstrukturen oder ein Anpassen der Überlappung oder Unterlappung der Region 120-7 bezüglich 120-4, 120-5, 120-6.
  • Es ist zu festzustellen, dass der zusammengesetzte Übergang nicht unbedingt durch verschiedene p-Wannen bestimmt werden muss (wie z. B. in 6a bis 6d gezeigt ist). Alternativ ist es beispielsweise auch möglich, zwei pn-Übergänge zu implementieren, die parallel geschaltet sind und unterschiedliche (partielle) Übergang-Stufenfaktoren aufweisen, unter Verwendung einer p-Wanne (oder einer einzelnen p-Wanne) und von zwei unterschiedlichen Kontaktimplantierungen (z. B. 120-7). Beispielsweise kann ein weniger steiles N-Profil (oder N-Dotierungsprofil) unter Verwendung einer Phosphordotierung erzielt werden, und ein stärker steiles Profil (oder N-Dotierungsprofil) kann unter Verwendung einer Arsendotierung erzielt werden. Somit würden ein derartiges weniger steiles Profil, das eine Phosphordotierung aufweist, und ein stärker steiles Profil, das eine Arsendotierung aufweist, zu zwei unterschiedlichen (partiellen) Übergang-Stufenfaktoren führen, wenn dieselben in eine p-Wanne (oder in eine einzelne oder eine gemeinsame p-Wanne) eingeführt würden. Die Steilheit des n-Profils kann eingestellt werden, indem unterschiedliche Ausheilungsschritte auf das eine Profil (der zwei Profile) und auf das andere Profil (der zwei Profile) angewendet werden.
  • Abschließend gesagt, ist es nicht notwendig, unterschiedliche p-Wannen oder unterschiedliche p-Regionen für die Implementierung von zwei pn-Übergängen zu haben, die parallel geschaltet sind und unterschiedliche (partielle) Stufenfaktoren aufweisen. Vielmehr könnte auch eine gemeinsame p-Wanne oder zwei p-Wannen mit identischer Dotierung verwendet werden, wobei unterschiedliche (partielle) Übergang-Stufenfaktoren erzielt werden können, indem Dotierungsprofilen von n-dotierten Regionen angepasst werden. Eine derartige Anpassung kann optional auf die Ausführungsbeispiele, wie sie in 6a bis 6d gezeigt sind, sowie auf die anderen hierin offenbarten Ausführungsbeispiele angewendet werden.
  • 7a zeigt eine Konfiguration einer zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur 102-1 gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel. Die zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur 102-1 weist auf: einen pn-Übergang zwischen einer n+-Region 120-7 und einer p-Wanne-Region 120-5 und eine andere angrenzende spannungsabhängige Kapazität, die - bei diesem Ausführungsbeispiel - durch eine Inversionsladungsschicht 120-8 an der Halbleiter/Oxid-Schnittstelle 135 gebildet sein kann, und eine Bulk- oder Epi-Schicht 120-4 aus Halbleitermaterial. Das Bulk-Halbleitermaterial oder die Epi-Schicht 120-4 kann beispielsweise p-dotiert oder intrinsisch (d. h. nicht absichtlich dotiert) sein. Eine Elektrode (der Kathode entsprechend) dieser spannungsabhängigen Kapazität wird durch die Inversionsladungsschicht 120-8 gebildet, die durch das Vorhandensein von festen Oxidladungen 136 an oder in der Nähe der Halbleiter/Oxid-Schnittstelle 135 bewirkt wird. Direkt angrenzend an die Inversionsladungsschicht 120-8 ist das Volumen des Halbleitermaterials bezüglich mobiler Ladungen aufgebraucht, wie durch die Verarmungsregion 120-9 in 7a angegeben ist, und das nicht aufgebrauchte Halbleitermaterial unterhalb der verarmten Zone bildet die andere Elektrode (der Anode entsprechend) der spannungsabhängigen Kapazität. Die Verarmungszone ist in 7a durch gestrichelte Linien 137 dargestellt, die die Grenzen der Verarmungsschicht schematisch darstellen.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen sind das Dotierungsprofil der p-Wanne 120-5 nahe den Kanten und die Halbleiter/Oxid-Schnittstellen 135 so eingestellt, dass auch in dieser Region eine Inversionsladungsschicht 120-8 vorliegt und eine elektrische Verbindung zwischen der n+-Region 120-7 und der umgebenden Inversionsladungsschicht 120-8 eingerichtet ist.
  • Die Charakteristika der spannungsabhängigen Kapazität, die aufgrund der Elektronen-Inversionsladungsschicht 120-8 gebildet wird, können gemäß der obigen Formel (A1) gebildet werden, die einen Stufenfaktor, eine Null-Vorspannung-Kapazität und ein Übergang-Potential auch für diese Art von spannungsabhängiger Kapazität definiert. In dieser Hinsicht wird die spannungsabhängige Kapazität, die aufgrund des Vorhandenseins der Inversionsladungsschicht 120-8 gebildet wird, wie oben beschrieben ist, auch als eine partielle pn-Übergang-Struktur J11, J12; J21, J22 in dem Kontext der zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur J1 (102-1), J2 (102-2) betrachtet.
  • Der effektive Stufenfaktor der zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur 102-1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist eine Kombination des Stufenfaktors des pn-Übergangs und des Stufenfaktors der spannungsabhängigen Kapazität, die aufgrund des Vorhandenseins der Elektronen-Inversionsladungsschicht 120-8 gebildet wird. Der relative Beitrag von beiden Stufenfaktoren kann durch (1) die Dotierungsprofile der jeweiligen Regionen, die den pn-Übergang und die spannungsabhängige Kapazität 120-8 definieren, und (2) die relativen Flächen des pn-Übergangs und der spannungsabhängigen Kapazität 120-8 eingestellt werden.
  • Die spannungsabhängige Kapazität 120-8 kann von einer Kanal-Stopp-Region 120-10 umgeben sein, wodurch verhindert wird, dass Regionen außerhalb der beabsichtigten Region, in der die spannungsabhängige Kapazität 120-8 gebildet wird, zu der spannungsabhängigen Kapazität beitragen.
  • Die Durchbruchspannung Vbd einer derartigen Struktur wird durch die pn-Übergang-Struktur zwischen der n+-Region 120-7 und der p-Wanne-Region 120-5 bestimmt.
  • 7b zeigt ein noch weiteres Ausführungsbeispiel der zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur 102-1. Die spannungsabhängige Kapazität des Ausführungsbeispiels, das in 7a gezeigt ist, wird durch eine Inversionsschicht 120-8v , die auf den vertikalen Seitenwänden einer tiefen Isoliergraben-Struktur 130 gebildet ist, weiter erweitert. Die anderen Besonderheiten sind denen, die bezüglich 7a beschrieben werden, ähnlich und werden hier nicht wiederholt.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, dessen Beispiele weiter unten mit Bezugnahme auf 8a bis 8d ausführlich erläutert werden, weist die Halbleitervorrichtung 100 ferner eine weitere (= zweite) zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur J2 in dem Halbleitersubstrat 120 auf, wobei die weitere zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur J2 dahingehend angeordnet ist, einen vorbestimmten weiteren ersten Übergang-Stufenfaktor m2 aufzuweisen, mit m2 ≥ 0,5, wobei die weitere zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur J2 eine weitere erste partielle pn-Übergang-Struktur J21 und eine weitere zweite pn-Übergang-Struktur J22 aufweist, wobei die weitere erste partielle pn-Übergang-Struktur J21 dahingehend angeordnet ist, einen vorbestimmten weiteren ersten partiellen Übergang-Stufenfaktor m21 aufzuweisen, und wobei die weitere zweite partielle pn-Übergang-Struktur J22 dahingehend angeordnet ist, einen vorbestimmten weiteren zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m22 aufzuweisen, wobei der vorbestimmte weitere erste partielle Übergang-Stufenfaktor m21 sich von dem vorbestimmten weiteren zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m22 unterscheidet, mit m21 ≠ m22, und wobei zumindest einer des vorbestimmten weiteren ersten und zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktors m21, m22 größer als 0,50 ist, mit m21 und/oder m22 > 0,50. Der vorbestimmte weitere erste Übergang-Stufenfaktor m2 der weiteren zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur J2 basiert auf einer vorbestimmten Kombination des vorbestimmten weiteren ersten und zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktors m21, m22.
  • Somit beziehen Ausführungsbeispiele sich auf eine Halbleitervorrichtung 100 mit einer ersten und einer zweiten zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur J1, J2, um ein erwünschtes TVS-Verhalten (TVS = transient voltage suppressor, Überspannungsbegrenzer) der Halbleitervorrichtung 100 bezüglich Durchbruchspannung und Übergang-Stufenfaktor derselben einzustellen und zu erhalten (letzterer beispielsweise im Hinblick darauf, die Erzeugung von störenden Harmonischen zu unterdrücken).
  • Wie in 8a gezeigt ist, kann die erste zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur J1 durch Verwendung von zwei unterschiedlichen Implantierungsflächen 120-5, 120-6 in der Substratregion 120-4 implementiert werden, wobei die zweite zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur J2 ebenfalls durch Verwendung von zwei unterschiedlichen Implantierungsflächen 120-5, 120-6 in der Substratregion 120-4 implementiert werden kann. Somit sind die n-Typ-Kontaktregionen 120-7 in der Substratregion 120 in die benachbarten Implantierungsflächen 120-5, 120-6 eingebettet. Die n-Typ-Kontaktregion 120-7 und die Implantierungsfläche 120-6 bilden die erste partielle pn-Übergang-Struktur J11, wobei die n-Typ-Kontaktregion 120-7 und die Implantierungsfläche 120-5 die zweite partielle pn-Übergang-Struktur J12 bilden (bei diesem Ausführungsbeispiel als angrenzende partielle pn-Übergang-Strukturen J11, J12). Darüber hinaus bilden die weitere n-Typ-Kontaktregion 120-7 und die weitere Implantierungsfläche 120-6 die weitere erste partielle pn-Übergang-Struktur J21, wobei die weitere n-Typ-Kontaktregion 120-7 und die weitere Implantierungsfläche 120-5 die weitere zweite partielle pn-Übergang-Struktur J22 bilden (bei diesem Ausführungsbeispiel als angrenzende partielle pn-Übergang-Strukturen J21, J22).
  • Wie in 8b gezeigt ist, bilden die hochdotierten n-Typ-Kontaktregionen 120-7 und die zweite epitaktische p-Typ-Schicht 120-4 in der Halbleiterregion 120-4 die erste partielle pn-Übergang-Struktur J11, J21, wobei die p-Typ-Wanne-Regionen 120-5 und die hochdotierten n-Typ-Kontaktregionen 120-7 die zweite partielle pn-Übergang-Struktur J12, J22 bilden. Somit bilden die hochdotierten n-Typ-Kontaktregionen 120-7 und die epitaktische p-Typ-Schicht 120-4 in der Halbleiterregion 120-4 die erste partielle pn-Übergang-Struktur J11, wobei die p-Typ-Wanne-Region 120-5 und die hochdotierte n-Typ-Kontaktregion 120-7 die zweite partielle pn-Übergang-Struktur J12 bilden (bei diesem Ausführungsbeispiel als angrenzende partielle pn-Übergang-Strukturen J11, J12). Ferner bilden die weiteren hochdotierten n-Typ-Kontaktregionen 120-7 und die epitaktische p-Typ-Schicht 120-4 in der Halbleiterregion 120-4 die weitere erste partielle pn-Übergang-Struktur J21, wobei die weitere p-Typ-Wanne-Region 120-5 und die weitere hochdotierte n-Typ-Kontaktregion 120-7 die weitere zweite partielle pn-Übergang-Struktur J22 bilden (bei diesem Ausführungsbeispiel als angrenzende partielle pn-Übergang-Strukturen J21, J22).
  • Wie in 8c gezeigt ist, können die jeweiligen ersten partiellen pn-Übergang-Strukturen J11, J21 durch Verwendung der Implantierungsflächen 120-5 in der Substratregion 120-4 implementiert werden, wobei die n-Typ-Kontaktregionen 120-7 in der Substratregion 120-4 jeweils in die Implantierungsflächen 120-5 eingebettet sind. Die jeweiligen zweiten partiellen pn-Übergang-Strukturen J12, J22 können durch Verwendung der Implantierungsflächen 120-6 in der Substratregion 120-4 implementiert werden, wobei die weiteren n-Typ-Kontaktregionen 120-7 in der Substratregion 120-4 in die Implantierungsfläche 120-6 eingebettet sind.
  • Genauer gesagt, kann die erste partielle pn-Übergang-Struktur J11 der ersten zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur J1 durch Verwendung der Implantierungsfläche 120-5 in der Substratregion 120-4 implementiert werden, wobei die n-Typ-Kontaktregion 120-7 in die Implantierungsfläche 120-5 eingebettet ist. Die zweite partielle pn-Übergang-Struktur J12 der ersten zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur J1, die von der ersten partiellen pn-Übergang-Struktur J11 lateral beabstandet ist, kann durch Verwendung der Implantierungsfläche 120-6 in der Substratregion 120-4 implementiert werden, wobei die weitere n-Typ-Kontaktregion 120-7 in die Implantierungsfläche 120-6 eingebettet ist. Somit sind die partiellen pn-Übergang-Strukturen J11, J12 der ersten zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur J1 bei diesem Ausführungsbeispiel nicht aneinander angrenzend.
  • Weiterhin kann die weitere erste partielle pn-Übergang-Struktur J21 der weiteren (d. h. zweiten) zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur J2 durch Verwendung der weiteren Implantierungsfläche 120-5 in der Substratregion 120-4 implementiert werden, wobei die weitere n-Typ-Kontaktregion 120-7 in die weitere Implantierungsfläche 120-5 eingebettet ist. Die weitere zweite partielle pn-Übergang-Struktur J22 der weiteren (d. h. zweiten) zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur J2, die von der weiteren ersten partiellen pn-Übergang-Struktur J21 lateral beabstandet ist, kann durch Verwendung der weiteren Implantierungsfläche 120-6 in der Substratregion 120-4 implementiert werden, wobei die weitere n-Typ-Kontaktregion 120-7 in die weitere Implantierungsfläche 120-6 eingebettet ist. Somit sind die partiellen pn-Übergang-Strukturen J21, J22 der weiteren (d. h. zweiten) zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur J2 bei diesem Ausführungsbeispiel nicht aneinander angrenzend.
  • Wie in 8d gezeigt ist, bilden die hochdotierten n-Typ-Kontaktregionen 120-7 und die epitaktische p-Typ-Schicht 120-4 die erste partielle pn-Übergang-Struktur J11, J21, wobei die p-Typ-Wanne-Regionen 120-5 und die weiteren hochdotierten n-Typ-Kontaktregionen 120-7 die zweite partielle pn-Übergang-Struktur J12, J22 bilden.
  • Genauer gesagt, bilden die hochdotierten n-Typ-Kontaktregionen 120-7 und die epitaktische p-Typ-Schicht 120-4 die erste partielle pn-Übergang-Struktur J11 der ersten zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur J1, wobei die p-Typ-Wanne-Region 120-5 und die hochdotierte n-Typ-Kontaktregion 120-7 die zweite partielle pn-Übergang-Struktur J12 der ersten zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur J1 bilden, die von der ersten partielle pn-Übergang-Struktur J11 lateral beabstandet ist. Somit sind die partiellen pn-Übergang-Strukturen J11, J12 bei diesem Ausführungsbeispiel nicht aneinander angrenzend.
  • Ferner bilden die weiteren hochdotierten n-Typ-Kontaktregionen 120-7 und die zweite epitaktische p-Typ-Schicht 120-4 die weitere erste partielle pn-Übergang-Struktur J21 der weiteren (d. h. zweiten) zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur J2, wobei die weitere p-Typ-Wanne-Region 120-5 und die weitere hochdotierte n-Typ-Kontaktregion 120-7 die weitere zweite partielle pn-Übergang-Struktur J22 der weiteren (d. h. zweiten) zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur J2 bilden, die von der weiteren ersten partiellen pn-Übergang-Struktur J21 lateral beabstandet ist. Somit sind die partiellen pn-Übergang-Strukturen J21, J22 bei diesem Ausführungsbeispiel nicht aneinander angrenzend.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel hängt die vorbestimmte Kombination des vorbestimmten weiteren ersten und zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktors m21, m22 proportional von einem Flächenverhältnis zwischen einer aktiven Fläche 120-5, 120-6 parallel zu einer ersten Hauptoberflächenfläche 120a des Halbleitersubstrats 120 der weiteren ersten und zweiten partiellen pn-Übergang-Struktur J21, J22 ab.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können die weitere erste und zweite partielle pn-Übergang-Struktur J21, J22 der weiteren zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur J2 (102-2) zwischen der Zwischenverbindungsschicht 140 und dem Halbleitersubstrat 120 elektrisch parallel geschaltet sein.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können die weitere erste und zweite partielle pn-Übergang-Struktur J21, J22 der weiteren zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur J2 (102-2) sich vertikal in einer Tiefenrichtung von einer ersten Hauptoberflächenfläche 120a des Halbleitersubstrats 120 in das Halbleitersubstrat 120 erstrecken.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können die zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur J1 (102-1) und die weitere zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur J2 (102-2) dahingehend angeordnet sein, im Wesentlichen gleiche Stufenfaktoren aufzuweisen, mit m1 = m2.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur J1 (102-1) dahingehend angeordnet sein, einen vorbestimmten ersten Übergang-Stufenfaktor m1 , mit m1 = 0,5, eine vorbestimmte erste Null-Vorspannung-Übergang-Kapazität CJ01 und ein vorbestimmtes erstes Übergang-Spannungspotential VJ1 aufzuweisen, und wobei die weitere zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur J2 (102-2) dahingehend angeordnet sein kann, einen vorbestimmten zweiten Übergang-Stufenfaktor m2 , mit m2 = 0,5, eine vorbestimmte zweite Null-Vorspannung-Übergang-Kapazität CJ02 und ein vorbestimmtes zweites Übergang-Spannungspotential VJ2 aufzuweisen, und wobei die vorbestimmte erste Null-Vorspannung-Übergang-Kapazität CJ01 der zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur J1 (102-1) und die vorbestimmte zweite Null-Vorspannung-Übergang-Kapazität CJ02 der weiteren zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur J2 (102-2) im Wesentlichen gleich sind.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur J1 (102-1) mit der weiteren zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur J2 (102-2) anti-seriell geschaltet, wobei der erste Übergang-Stufenfaktor m1 und der zweite Übergang-Stufenfaktor m2 größer als 0,5 sind, mit m1 und m2 > 0,5 (hyper-abrupt).
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur J1 (102-1) dahingehend angeordnet sein, eine vorbestimmte erste Null-Vorspannung-Übergang-Kapazität CJ01 und ein vorbestimmtes erstes Übergang-Potential VJ1 aufzuweisen, und die weitere zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur J2 (102-2) kann dahingehend angeordnet sein, eine vorbestimmte zweite Null-Vorspannung-Übergang-Kapazität CJ02 und ein vorbestimmtes zweites Übergang-Spannungspotential VJ2 aufzuweisen, wobei die vorbestimmte erste Null-Vorspannung-Übergang-Kapazität CJ01 der zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur J1 (102-1) und die vorbestimmte zweite Null-Vorspannung-Übergang-Kapazität CJ02 der weiteren zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur J2 (102-2) im Wesentlichen gleich sein können, und wobei der erste Übergang-Stufenfaktor m1 und der zweite Übergang-Stufenfaktor m2 im Wesentlichen gleich sein können.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind das vorbestimmte Übergang-Spannungspotential VJ1 der zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur J1 (102-1) und das vorbestimmte zweite Übergang-Spannungspotential VJ2 der weiteren zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur J2 (102-2) im Wesentlichen gleich.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel bildet die Halbleitervorrichtung eine ESD-Schutzvorrichtung (ESD = electrostatic discharge, elektrostatische Entladung).
  • In Bezug auf 8a bis 8d wurden Ausführungsbeispiele beschrieben, bei denen die zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur 102-1 (J1) und die weitere zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur 102-2 (J2) in demselben Halbleitersubstrat 120 integriert sind. Natürlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine derartige Konfiguration beschränkt und kann auch durch elektrisches Verbinden von getrennten Chips mit der zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur 102-1 (J1) und der weiteren zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur 102-2 (J2) verwirklicht werden, beispielsweise unter Verwendung von Bonddrähten oder einer anderen im Stand der Technik bekannten Technologie.
  • Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung als Merkmale beschrieben wurden, versteht es sich, dass eine derartige Beschreibung auch als eine Beschreibung entsprechender Merkmale eines Verfahrens betrachtet werden kann. Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einem Verfahren als Merkmale beschrieben wurden, versteht es sich, dass eine derartige Beschreibung auch als eine Beschreibung entsprechender Merkmale bezüglich der Funktionalität einer Vorrichtung betrachtet werden kann.
  • In der vorstehenden ausführlichen Beschreibung ist ersichtlich, dass verschiedene Merkmale zur Vereinfachung der Offenbarung in Beispielen zusammengefasst sind. Diese Art der Offenbarung ist nicht so zu interpretieren, dass sie die Absicht widerspiegelt, dass die beanspruchten Beispiele mehr Merkmale erfordern, als in jedem Anspruch ausdrücklich erwähnt werden. Vielmehr kann der Gegenstand der Erfindung, wie die folgenden Ansprüche zeigen, in weniger als allen Merkmalen eines einzelnen offenbarten Beispiels liegen. Daher werden hiermit die folgenden Ansprüche in die ausführliche Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch für sich allein als separates Beispiel stehen kann.
  • Während jeder Anspruch als separates Beispiel für sich allein stehen kann, ist zu beachten, dass ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen zwar auf eine bestimmte Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann, andere Beispiele jedoch auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen Anspruchs oder eine Kombination jedes Merkmals mit anderen abhängigen oder unabhängigen Ansprüchen beinhalten können. Derartige Kombinationen werden hierin vorgeschlagen, es sei denn, es wird angegeben, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Darüber hinaus ist beabsichtigt, auch Merkmale eines Anspruchs auf einen anderen unabhängigen Anspruch einzubeziehen, auch wenn dieser Anspruch nicht direkt von dem unabhängigen Anspruch abhängig gemacht wird.
  • Bezugszeichenliste
  • (im Zweifelsfall hat die Beschreibung Vorrang)
    • 32 - 42
    unterschiedliche Implantierungsdosen
    100
    Halbleitervorrichtung
    102
    erste Paare der pn-Übergang-Strukturen
    102-1, 102-2
    erste, zweite Parallelschaltung/zusammengesetzte pn-Übergang-Strukturen
    107
    erster Anschluss
    108
    zweiter Anschluss
    110
    Zwischenverbindungen
    120
    Halbleitersubstrat
    120a, 120b
    erster, zweiter Hauptoberflächenabschnitt
    120-1
    n-Typ-Substrat
    120-2
    p-Typ-Halbleiter-Schicht
    120-3
    vergrabene p-Typ-Halbleiter-Schicht oder p-Typ-Substrat
    120-4
    p-Typ-Halbleiter-Schicht
    120-5
    p-Typ-Wanne-Region
    120-6
    p-Typ-Wanne-Region
    120-7
    n-Typ-Kontaktregion
    120-8
    Inversionsladungsschicht
    120-9
    Verarmungsregion
    120-10
    Kanal-Stopp-Region
    122
    getrennte Halbleiterregion
    124
    getrennte Halbleiterregion
    130
    tiefe Isoliergräben
    132
    Halbleiterfüller
    134
    Liner-Oxid
    135
    Halbleiter/Oxid-Schnittstelle
    136
    feste Oxidladungen
    137
    Grenzen der Verarmungszone
    CJ01, CJ02
    erste, zweite Null-Vorspannung-Kapazitäten
    CJ011, CJ012
    erste, zweite partielle Null-Vorspannung-Kapazitäten
    J1, J2
    zusammengesetzte pn-Übergang-Strukturen
    J11, J21
    partielle pn-Übergang-Strukturen vom ersten Typ
    J12, J22
    partielle pn-Übergang-Strukturen vom zweiten Typ
    m1, m2
    erster, zweiter Übergang-Stufenfaktor
    m11, m12
    partieller Übergang-Stufenfaktor
    Vbd
    Durchbruchspannung
    VJ1, VJ2
    erstes, zweites Übergang-Spannungspotential
    VJ11, VJ12
    erstes, zweites partielles Übergang-Spannungspotential
    PH3
    Signalleistungspegel der störenden dritten Harmonischen

Claims (19)

  1. Halbleitervorrichtung (100), die folgendes Merkmal aufweist: eine zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur (J1) in einem Halbleitersubstrat (120), wobei die zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur (J1) dahingehend angeordnet ist, einen vorbestimmten ersten Übergang-Stufenfaktor m1 aufzuweisen, mit m1 ≥ 0,50, wobei die zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur (J1) eine erste partielle pn-Übergang-Struktur (J11) und eine zweite partielle pn-Übergang-Struktur (J12) aufweist, wobei die erste partielle pn-Übergang-Struktur (J11) dahingehend angeordnet ist, einen vorbestimmten ersten partiellen Übergang-Stufenfaktor m11 aufzuweisen, und wobei die zweite partielle pn-Übergang-Struktur (J12) dahingehend angeordnet ist, einen vorbestimmten zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m12 aufzuweisen, wobei der vorbestimmte erste partielle Übergang-Stufenfaktor m11 sich von dem vorbestimmten zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m12 unterscheidet, mit m11 ≠ m12, wobei zumindest einer des vorbestimmten ersten und zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktors m11, m12 größer als 0,50 ist, mit m11 und/oder m12 > 0,50, wobei der vorbestimmte erste Übergang-Stufenfaktor m1 der zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur (J1) auf einer vorbestimmten Kombination des ersten und zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktors m11, m12 basiert, und wobei die erste partielle pn-Übergang-Struktur (J11) dahingehend angeordnet ist, einen ersten partiellen Übergang-Stufenfaktor m11 aufzuweisen, der größer als 0,50 ist, mit m11 > 0,50, und wobei die zweite partielle pn-Übergang-Struktur (J12) dahingehend angeordnet ist, einen zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m12 aufzuweisen, der kleiner als 0,50 ist, mit m12 < 0,50.
  2. Die Halbleitervorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, die ferner folgendes Merkmal aufweist: eine weitere zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur (J2) in dem Halbleitersubstrat (120), wobei die weitere zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur (J2) dahingehend angeordnet ist, einen vorbestimmten zweiten Übergang-Stufenfaktor m2 aufzuweisen, mit m2 ≥ 0,50, wobei die weitere zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur (J2) eine weitere erste partielle pn-Übergang-Struktur (J21) und eine weitere zweite partielle pn-Übergang-Struktur (J22) aufweist, wobei die weitere erste partielle pn-Übergang-Struktur (J21) dahingehend angeordnet ist, einen vorbestimmten weiteren ersten partiellen Übergang-Stufenfaktor m21 aufzuweisen, und wobei die weitere zweite partielle pn-Übergang-Struktur (J22) dahingehend angeordnet ist, einen vorbestimmten weiteren zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m22 aufzuweisen, wobei der vorbestimmte weitere erste partielle Übergang-Stufenfaktor m21 sich von dem vorbestimmten weiteren zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m22 unterscheidet, mit m21 ≠ m22, und wobei zumindest einer des vorbestimmten weiteren ersten und zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktors m21, m22 größer als 0,50 ist, mit m21 und/oder m22 > 0,50, wobei der vorbestimmte zweite Übergang-Stufenfaktor m2 der weiteren zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur (J2) auf einer vorbestimmten Kombination des vorbestimmten weiteren ersten und zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktors m21, m22 basiert.
  3. Halbleitervorrichtung (100), die folgendes Merkmal aufweist: eine zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur (J1) in einem Halbleitersubstrat (120), wobei die zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur (J1) dahingehend angeordnet ist, einen vorbestimmten ersten Übergang-Stufenfaktor m1 aufzuweisen, mit m1 ≥ 0,50, wobei die zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur (J1) eine erste partielle pn-Übergang-Struktur (J11) und eine zweite partielle pn-Übergang-Struktur (J12) aufweist, wobei die erste partielle pn-Übergang-Struktur (J11) dahingehend angeordnet ist, einen vorbestimmten ersten partiellen Übergang-Stufenfaktor m11 aufzuweisen, und wobei die zweite partielle pn-Übergang-Struktur (J12) dahingehend angeordnet ist, einen vorbestimmten zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m12 aufzuweisen, wobei der vorbestimmte erste partielle Übergang-Stufenfaktor m11 sich von dem vorbestimmten zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m12 unterscheidet, mit m11 ≠ m12, und wobei zumindest einer des vorbestimmten ersten und zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktors m11, m12 größer als 0,50 ist, mit m11 und/oder m12 > 0,50, wobei der vorbestimmte erste Übergang-Stufenfaktor m1 der zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur (J1) auf einer vorbestimmten Kombination des ersten und zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktors m11, m12 basiert, wobei die Halbleitervorrichtung (100) ferner folgendes Merkmal aufweist: eine weitere zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur (J2) in dem Halbleitersubstrat (120), wobei die weitere zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur (J2) dahingehend angeordnet ist, einen vorbestimmten zweiten Übergang-Stufenfaktor m2 aufzuweisen, mit m2 ≥ 0,50, wobei die weitere zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur (J2) eine weitere erste partielle pn-Übergang-Struktur (J21) und eine weitere zweite partielle pn-Übergang-Struktur (J22) aufweist, wobei die weitere erste partielle pn-Übergang-Struktur (J21) dahingehend angeordnet ist, einen vorbestimmten weiteren ersten partiellen Übergang-Stufenfaktor m21 aufzuweisen, und wobei die weitere zweite partielle pn-Übergang-Struktur (J22) dahingehend angeordnet ist, einen vorbestimmten weiteren zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m22 aufzuweisen, wobei der vorbestimmte weitere erste partielle Übergang-Stufenfaktor m21 sich von dem vorbestimmten weiteren zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m22 unterscheidet, mit m21 ≠ m22, wobei zumindest einer des vorbestimmten weiteren ersten und zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktors m21, m22 größer als 0,50 ist, mit m21 und/oder m22 > 0,50, und wobei der vorbestimmte zweite Übergang-Stufenfaktor m2 der weiteren zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur (J2) auf einer vorbestimmten Kombination des vorbestimmten weiteren ersten und zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktors m21, m22 basiert.
  4. Die Halbleitervorrichtung (100) gemäß Anspruch 3, bei der die erste partielle pn-Übergang-Struktur (J11) dahingehend angeordnet ist, einen ersten partiellen Übergang-Stufenfaktor m11 aufzuweisen, der größer als 0,50 ist, mit m11 > 0,50, und wobei die zweite partielle pn-Übergang-Struktur (J12) dahingehend angeordnet ist, einen zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m12 aufzuweisen, der kleiner als 0,50 ist, mit m12 < 0,50.
  5. Die Halbleitervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die partielle pn-Übergang-Struktur der ersten und zweiten partiellen pn-Übergang-Struktur (J11, J12) mit dem kleineren vorbestimmten partiellen Übergang-Stufenfaktor m11 oder m12 dahingehend angeordnet ist, eine vorbestimmte Durchbruchspannung (Vbd) der Halbleitervorrichtung (100) bereitzustellen, die gleich oder kleiner als 25 V ist.
  6. Die Halbleitervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die vorbestimmte Kombination proportional von einem Flächenverhältnis zwischen einer aktiven Fläche parallel zu einer ersten Hauptoberflächenfläche (120a) des Halbleitersubstrats (120) der ersten und zweiten partiellen pn-Übergang-Struktur (J11, J12) abhängt.
  7. Die Halbleitervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die erste und zweite partielle pn-Übergang-Struktur (J11, J12) der zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur (J1) elektrisch parallel geschaltet sind.
  8. Die Halbleitervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die erste partielle pn-Übergang-Struktur (J11) dahingehend angeordnet ist, einen ersten partiellen Übergang-Stufenfaktor m11 aufzuweisen, der größer als 0,50 ist, mit m11 > 0,50, und wobei die zweite partielle pn-Übergang-Struktur (J12) dahingehend angeordnet ist, einen zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktor m12 aufzuweisen, der größer als 0,25 ist, mit m12 > 0,25.
  9. Die Halbleitervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die erste und zweite partielle pn-Übergang-Struktur (J11, J12) sich vertikal in einer Tiefenrichtung bezüglich einer ersten Hauptoberflächenfläche (120a) des Halbleitersubstrats (120) in das Halbleitersubstrat (120) erstrecken.
  10. Die Halbleitervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9, bei der die vorbestimmte Kombination des vorbestimmten weiteren ersten und zweiten partiellen Übergang-Stufenfaktors m21, m22 proportional von einem Flächenverhältnis zwischen einer aktiven Fläche parallel zu einer ersten Hauptoberflächenfläche (120a) des Halbleitersubstrats (120) der weiteren ersten und zweiten partiellen pn-Übergang-Struktur (J21, J22) abhängt.
  11. Die Halbleitervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 10, bei der die weitere erste und zweite partielle pn-Übergang-Struktur (J21, J22) der weiteren zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur (J2) in dem Halbleitersubstrat (120) elektrisch parallel geschaltet sind.
  12. Die Halbleitervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 11, bei der die weitere erste und zweite partielle pn-Übergang-Struktur (J21, J22) sich vertikal in einer Tiefenrichtung von einer ersten Hauptoberflächenfläche (120a) des Halbleitersubstrats (120) in das Halbleitersubstrat (120) erstrecken.
  13. Die Halbleitervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 12, bei der die zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur (J1) und die weitere zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur (J2) dahingehend angeordnet sind, im Wesentlichen gleiche Stufenfaktoren aufzuweisen, mit m1 = m2.
  14. Die Halbleitervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 13, bei der die zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur (J1) mit der weiteren zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur (J2) anti-seriell geschaltet ist.
  15. Die Halbleitervorrichtung (100) gemäß Anspruch 14, bei der die zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur (J1) dahingehend angeordnet ist, den vorbestimmten ersten Übergang-Stufenfaktor m1, mit m1 = 0,50, eine vorbestimmte erste Null-Vorspannung-Übergang-Kapazität CJ01 und ein vorbestimmtes erstes Übergang-Spannungspotential VJ1 aufzuweisen, und bei der die weitere zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur (J2) dahingehend angeordnet ist, den vorbestimmten zweiten Übergang-Stufenfaktor m2, mit m2 = 0,50, eine vorbestimmte zweite Null-Vorspannung-Übergang-Kapazität CJ02 und ein vorbestimmtes zweites Übergang-Spannungspotential VJ2 aufzuweisen, und bei der die vorbestimmte erste Null-Vorspannung-Übergang-Kapazität CJ01 der zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur (J1) und die vorbestimmte zweite Null-Vorspannung-Übergang-Kapazität CJ02 der weiteren zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur (J2) im Wesentlichen gleich sind.
  16. Die Halbleitervorrichtung (100) gemäß Anspruch 14, bei der der erste Übergang-Stufenfaktor m1 und der zweite Übergang-Stufenfaktor m2 größer als 0,50 sind, mit m1 und m2 > 0,50.
  17. Die Halbleitervorrichtung (100) gemäß Anspruch 16, bei der die zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur (J1) dahingehend angeordnet ist, eine vorbestimmte erste Null-Vorspannung-Übergang-Kapazität CJ01 und ein vorbestimmtes erstes Übergang-Spannungspotential VJ1 aufzuweisen, und bei der die weitere zusammengesetzte pn-Übergang-Struktur (J2) dahingehend angeordnet ist, eine vorbestimmte zweite Null-Vorspannung-Übergang-Kapazität CJ02 und ein vorbestimmtes zweites Übergang-Spannungspotential VJ2 aufzuweisen, bei der die vorbestimmte erste Null-Vorspannung-Übergang-Kapazität CJ01 der zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur (J1) und die vorbestimmte zweite Null-Vorspannung-Übergang-Kapazität CJ02 der weiteren zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur (J2) im Wesentlichen gleich sind und bei der der erste Übergang-Stufenfaktor m1 und der zweite Übergang-Stufenfaktor m2 im Wesentlichen gleich sind.
  18. Die Halbleitervorrichtung (100) gemäß Anspruch 15 oder 17, bei der das vorbestimmte Übergang-Spannungspotential VJ1 der zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur (J1) und das vorbestimmte zweite Übergang-Spannungspotential VJ2 der weiteren zusammengesetzten pn-Übergang-Struktur (J2) im Wesentlichen gleich sind.
  19. Die Halbleitervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 18, wobei die Halbleitervorrichtung (100) eine ESD-Vorrichtung (ESD = electrostatic discharge, elektrostatische Entladung) bildet.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3544056A1 (de) * 2018-03-21 2019-09-25 STMicroelectronics S.r.l. Esd-schutzschaltkreis und sein herstellungsverfahren
DE102018213635B4 (de) * 2018-08-13 2020-11-05 Infineon Technologies Ag Halbleitervorrichtung
DE102018213633A1 (de) 2018-08-13 2020-02-13 Infineon Technologies Ag Halbleitervorrichtung
CN116490312A (zh) 2020-12-28 2023-07-25 谐波传动系统有限公司 齿轮旋刮加工法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014138054A (ja) * 2013-01-16 2014-07-28 Seiko Npc Corp 可変容量ダイオード

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4129106B2 (ja) * 1999-10-27 2008-08-06 三菱電機株式会社 半導体装置
US7144788B2 (en) 2004-02-19 2006-12-05 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method for manufacturing a transmitting optical sub-assembly with a thermo-electric cooler therein
US20080191260A1 (en) * 2004-10-05 2008-08-14 Koninklijke Philips Electronics N.V. Semiconductor Device And Use Thereof
WO2006133159A2 (en) 2005-06-08 2006-12-14 The Regents Of The University Of California Linear variable voltage diode capacitor and adaptive matching networks
US7910993B2 (en) 2005-07-11 2011-03-22 Peregrine Semiconductor Corporation Method and apparatus for use in improving linearity of MOSFET's using an accumulated charge sink
US7923818B2 (en) 2005-11-24 2011-04-12 Technische Universiteit Delft Varactor element and low distortion varactor circuit arrangement
US8896093B2 (en) * 2012-12-19 2014-11-25 Alpha And Omega Semiconductor Incorporated Circuit configuration and manufacturing processes for vertical transient voltage suppressor (TVS) and EMI filter
US9224703B2 (en) * 2013-09-24 2015-12-29 Semiconductor Components Industries, Llc Electronic device including a diode and a process of forming the same
US20150325573A1 (en) 2014-05-08 2015-11-12 Triquint Semiconductor, Inc. Dual stack varactor
US9590669B2 (en) 2015-05-08 2017-03-07 Qorvo Us, Inc. Single varactor stack with low second-harmonic generation
DE102015108537B4 (de) * 2015-05-29 2019-07-04 Infineon Technologies Dresden Gmbh Halbleitervorrichtung mit elektrostatischer Entladungsschutzstruktur
CN106558543B (zh) * 2016-08-11 2023-09-01 南京矽力微电子技术有限公司 静电释放保护器件的半导体结构以及制造方法
DE102018213635B4 (de) * 2018-08-13 2020-11-05 Infineon Technologies Ag Halbleitervorrichtung
DE102018213633A1 (de) * 2018-08-13 2020-02-13 Infineon Technologies Ag Halbleitervorrichtung

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014138054A (ja) * 2013-01-16 2014-07-28 Seiko Npc Corp 可変容量ダイオード

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