DE10235198A1

DE10235198A1 - Leistungs-Halbleitergleichrichter mit ringförmigen Gräben

Info

Publication number: DE10235198A1
Application number: DE10235198A
Authority: DE
Inventors: Michio Nemoto; Tatsuya Naito; Masahito Otsuki; Mitsuaki Kirisawa
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2001-08-02
Filing date: 2002-08-01
Publication date: 2003-02-20
Anticipated expiration: 2022-08-02
Also published as: US6670650B2; DE10235198B4; US20030052383A1

Abstract

Zur Schaffung eines Halbleiterbauteils hoher Geschwindigkeit und weicher Freiwerdung durch Reduzieren des Leckstroms durch Erhöhen des Schottkyverhältnisses der Schottkykontakte zu den pn-Übergängen weist das Bauteil folgende Konstruktion auf: Auf einer n·+·-Kathodenschicht 1 ist durch epitaxiles Wachstum eine n·-·-Driftschicht 3 gebildet, in der wiederum ringförmige Ringgräben 4 mit vorgegebener Breite gebildet sind. An den Seitenwänden jedes Ringgrabens 4 sind Oxidfilme 5 gebildet. Die Ringgräben 4 sind so angeordnet, daß die Zentren 18 der Ringe von einander benachbarten Ringgräben 4 die Eckpunkte einer Dreieck-Gittereinheit bilden. Am Grund jedes Ringgrabens 4 ist eine p·-·-Anodenschicht 4 gebildet. Schottkykontakte treten an der Grenzfläche zwischen einer Anodenelektrode 10 und der Oberfläche der n·-·-Driftschicht 3 auf. Zwischen den Oberflächen von Polysiliciumteilen 6 und der Anodenelektrode 10 besteht ein ohmscher Kontakt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Halbleiterbauteile wie Leistungs-Halbleitergleichrichter (Leistungsdioden).
Leistungsdioden werden für verschiedene Zwecke gebraucht. In den letzten Jahren sind Leistungsdioden zur Verwendung in Inverterschaltungen usw. in Gebrauch gekommen, die unter relativ hohen Frequenzen von einigen Kilohertz bis zu einigen zig Kilohertz arbeiten. Von für einen solchen Hochfrequenzbetrieb verwendeten Leistungsdioden wird dringend gefordert, daß sie eine hohe Schaltgeschwindigkeit haben. Üblicherweise werden hauptsächlich pn-Dioden als Leistungsdioden eingesetzt. Unter Aufrechterhaltung der notwendigen Durchbruchspannung durch pn-Übergänge haben pn-Dioden einen niedrigeren Leckstrom als Schottky Dioden, die die erforderliche Durchbruchspannung durch einen Schottky-Übergang bewirken. Jedoch sammeln sich in pn-Dioden in einer n-leitenden Basisschicht im leitenden Betrieb zu viele Minoritätsträger, und hierdurch wird es notwendig, die angesammelten Träger in einer Sperrspannungs-Freiwerdeoperation abzuführen. Da das Entfernen der Träger Zeit verbraucht, haben pn-Dioden eine geringe Schaltgeschwindigkeit. Zum Erhöhen der Schaltgeschwindigkeit (also zum Erhöhen der Bauteil-Betriebsgeschwindigkeit) werden in die n-leitende Basisschicht durch Diffundieren von Schwermetallatomen wie Gold- oder Platinatomen oder durch Elektronenstrahlbestrahlung Lebensdauerbegrenzer eingeführt.
In den letzten Jahren wurden Leistungs-Halbleitergleichrichter (Leistungsdioden) mit einer MPS-Struktur (gemischte pn/- oder PIN/Schottky-Diode) beschrieben, bei denen pn-Dioden und Schottky-Dioden parallel auf einem einzigen Chip vorhanden sind. Eine planare Bauart dieser MPS-Dioden ist beschrieben in der japanischen Patentoffenlegung Nr. 31271/1985. Diese Diode hat einen hohen Leckstrom, da die elektrische Feldstärke an den Schottkykontakten nicht ausreichend niedrig gemacht werden kann. Strukturen zur Lösung dieses Problems sind beschrieben in den japanischen Patentoffenlegungen Nr. 63184/1993, 110062/1993 und 226638/1993; bei diesen bekannten Strukturen sind Gräben gebildet, sind an der Unterseite pn-Übergänge gebildet und sind, sofern notwendig, die Seitenflächen der Gräben und die Schottkykontakte an der Oberfläche von Teilen gebildet, die zwischen den Gräben angeordnet sind. In der Draufsicht nehmen die Gräben üblicherweise die Form von Punkten (siehe Fig. 17(a)) und/oder in einigen Fällen von Streifen (siehe Fig. 17(b)) an.
Im Fall der Streifenform kann, da es keine Kurventeile gibt, die elektrische Feldstärke in den p-leitenden Schichten am Grund der Gräben im aktiven Teil niedriger gehalten werden als im Fall der Punktform, sofern das Verhältnis der Schottkykontakte zu den pn-Übergängen niedrig ist. Wird andererseits das Schottky- Verhältnis erhöht, so verringert sich der Verarmungsschicht-Abschnüreffekt zwischen den Gräben und hierdurch erhöht sich die elektrische Feldstärke in den p-leitenden Schichten und den Schottky Kontaktteilen, was zu einer Verminderung der Durchbruchspannung und einer Erhöhung des Leckstroms führt.
Im Fall der Punktform kann, wenn die Schottky Verhältnisse die gleichen sind, der Zellenschritt (Intervall) kleiner gemacht werden und somit der Leckstrom niedriger gehalten werden als im Fall der Streifen. Wird jedoch das Bauteil durch Erniedrigen des Zellenschritts miniaturisiert, so nimmt auch der Punktdurchmesser ab, mit der Folge, daß die Krümmung der p-leitenden Schichten am Grabengrund zunimmt, was es erschwert, eine hohe Durchbruchspannung aufrechtzuerhalten.
Bei verkleinerten Öffnungen der punktförmigen Gräben steigt die Neigung zur Bildung von Hohlräumen, wenn die Gräben mit Polysilicium gefüllt werden. Mit den punktförmigen Gräben ist es deshalb schwierig, das Schottky-Flächenverhältnis zu erhöhen (90% oder mehr) und gleichzeitig den Leckstrom niedrig zu halten (d. h. während man eine hohe Durchbruchspannung aufrechterhält).
Durch die Erfindung sollen die dargestellten Probleme gelöst werden und ein Halbleiterbauteil hoher Geschwindigkeit und weicher Freiwerdung oder Soft- Erholung geschaffen werden, bei dem das Verhältnis der Schottkykontakte zu den pn-Übergängen erhöht ist und das keine Reduktion der Durchbruchspannung aufweist.
Zum Erreichen dieses Ziels ist das Halbleiterbauteil, das folgende Komponenten aufweist: eine Anodenelektrode, die auf einer ersten Hauptfläche eines Halbleitersubstrats mit einem ersten Leitfähigkeitstyp gebildet ist, Schottkykontakte, die so gebildet sind, daß die Anodenelektrode selektiv in Schottkykontakt mit dem Halbleitersubstrat steht, eine Kathodenregion, die an einer Oberflächenschicht einer zweiten größeren Oberfläche des Halbleitersubstrats gebildet ist, und eine Kathodenelektrode, die an der Kathodenregion gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß: eine Mehrzahl von Schottkykontakten gebildet ist; jeder der Schottkykontakte an der ersten größeren Oberfläche eine ebene Form eines Kreises, oder eines Polygons, dessen Ecken auf dem Umfang eines Kreises angeordnet sind, annimmt; und gerade Linien, die die Zentren der zueinander benachbarten Kreise oder Polygone verbinden, ein dreieckiges Gitterelement, das als Gittereinheit bezeichnet wird, bilden.
Vorzugsweise kommt eine Konfiguration zur Anwendung, die folgendes umfaßt: ringförmige Gräben mit vorgegebener Grabenbreite in einer Oberflächenschicht des Halbleitersubstrats, erste Schottkykontakte, die durch einen Kontakt der Anodenelektrode mit Teilen des Halbleitersubstrats, die innerhalb des jeweiligen Grabens liegen, gebildet sind, und zweite Schottkykontakte, die durch einen Kontakt der Anodenelektrode mit Teilen des Halbleitersubstrats, die außerhalb des Grabens liegen, gebildet sind.
Zweckmäßigerweise umfaßt das Halbleiterbauteil Isolierfilme, die an Seitenwänden der Gräben gebildet sind, erste Halbleiterbereiche mit einem zweiten Leitfähigkeitstyp, die in Kontakt mit dem Boden der Gräben gebildet sind, und leitfähige Materialien, die die Gräben füllen und die ersten Halbleiterbereiche mit der Anodenelektrode elektrisch verbinden.
Weiterhin zweckmäßigerweise umfaßt das Halbleiterbauteil Isolierfilme, die an den Seitenwänden und Böden der Gräben gebildet sind, und leitfähige Materialien, die die Gräben füllen und elektrisch mit der Anodenelektrode verbunden sind.
Eine bevorzugte Konfiguration besteht darin, daß das Halbleiterbauteil in einer Oberflächenschicht des Halbleitersubstrats ringförmige zweite Halbleiterregionen vorgegebener Breite und eines zweiten Leitfähigkeitstyps, weiterhin erste Schottkykontakte, die als Kontakt der Anodenelektrode mit Teilen des Halbleitersubstrats, die innerhalb der Innenkreise der zweiten Halbleiterregionen liegen, gebildet sind, und zweite Schottkykontakte, die als Kontakte der Anodenelektrode mit Teilen des Halbleitersubstrats, die außerhalb der Außenkreise der zweiten Halbleiterregionen liegen, gebildet sind, umfaßt. Die ersten Schottky-Übergänge haben eine plane Form eines Kreises oder eines Polygons, dessen Spitzen an einem Kreisumfang angeordnet sind.
Eine weiterhin bevorzugte Konfiguration besteht darin, daß das Halbleiterbauteil dritte Halbleiterregionen mit einem zweiten Leitfähigkeitstyp, die an Seitenwänden und am Boden der Gräben gebildet sind, und leitfähige Materialien, die die Gräben füllen und elektrisch mit der Anodenelektrode verbunden sind, umfaßt.
Vorzugsweise genügt der Innendurchmesser r1 der Gräben der Beziehung r1 ≤ 10 µm, erfüllt die Länge L1 jeder Seite der dreieckigen Gittereinheit die Beziehung: r1 + Wt ≤ L1 ≤ 20 µm, wobei Wt = die Breite der Gräben und r1 = Innendurchmesser der Gräben, ist die Breite Wt der Gräben ≤ 2 µm, und liegt die Längenabweichung der drei Seiten der dreieckigen Gittereinheit innerhalb 20% der Länge L1 jeder Seite.
Zweckmäßigerweise ist in der Oberflächenschicht des Halbleitersubstrats unter dem äußeren Umfangsrandbereich der Anodenelektrode eine Randschicht mit dem zweiten Leitfähigkeitstyp gebildet, deren Breite Le vorzugsweise der Beziehung genügt: Le ≤ r1 + 2 Wt, wobei r1 = Innendurchmesser der Gräben 4 und Wt = Breite der Gräben, und deren Diffusionstiefe Xje der Beziehung genügt: Xje ≤ Xjt, wobei Xjt = Tiefe der Anodenschichten am Grund der Gräben, von der Substratoberfläche aus.
Der kürzeste Abstand W1 zwischen der Randschicht und den nächstliegenden Gräben genügt vorzugsweise der Beziehung: W1 ≤ L1, wobei L1 = Länge einer Seite der dreieckigen Gittereinheit.
Die die Gräben füllenden leitfähigen Teile sind vorzugsweise Polysiliciummaterial (6, 36), dessen oberen Enden höher liegen als die Oberfläche des Halbleitersubstrats, und an den oberen Eckkanten jedes der Gräben umfaßt das Halbleiterbauteil vorzugsweise Isolierfilme und Polysiliciumteile.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 Ansichten eines Halbleiterbauteils gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung: Fig. 1(a) zeigt eine perspektivische Schnittansicht des Hauptteils und Fig. 1(b) einen Teil A von Fig. 1(a) in vergrößertem Maßstab;
Fig. 2 schematische Darstellungen von Anordnungen von in Fig. 1 gezeigten Ringgräben sowie eine grafische Darstellung der elektrischen Feldstärke:
Fig. 2(a) zeigt eine Draufsicht auf die Anordnung der Ringgräben, Fig. 2(b) eine Schnittansicht in einer Ebene X-X in Fig. 2(a) und Fig. 2(c) die grafische Darstellung, die die Beziehung zwischen einer Dreiecksseitenlänge L1 und der elektrischen Feldstärke zeigt;
Fig. 3 das Ergebnis einer Simulation des Bauteils für den Fall, daß eine Spannung in Sperrichtung an das Halbleiterbauteil von Fig. 1 angelegt wird: Fig. 3(a) zeigt schematisch das elektrische Feldstärkeprofil eines Ringgrabens und
Fig. 3 (b) ist eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen r1 und der elektrischen Oberflächenfeldstärker Es;
Fig. 4 grafische Darstellungen von Beziehungen der Bauelement-Durchbruchspannung BV und des Leckstroms J_L des Halbleiterbauteils von Fig. 1: Fig. 4(a) zeigt die Beziehung zwischen der Bauelement-Durchbruchspannung BV und dem Schottky Verhältnis und Fig. 4(b) zeigt die Beziehung zwischen dem Leckstrom J_L und dem Schottkyverhältnis;
Fig. 5 einen Bereich B in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;
Fig. 6 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen einerseits dem Verhältnis der Tiefe Xje einer p-leitenden Randschicht zur Tiefe Xjt von p^- -leitenden Anodenschichten am Grund der Gräben und andererseits der Element- Durchbruchspannung BV;
Fig. 7 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen einerseits dem Verhältnis der Breite Le der p-leitenden Randschicht zum Außendurchmesser (r1 + 2Wt) der Ringgräben und andererseits der Element-Durchbruchspannung BV;
Fig. 8 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen einerseits dem Verhältnis des kürzesten Abstands W1 zwischen der Randschicht und den äußersten Ringgräben zur Länge L1 einer Seite einer dreieckigen Elementar- Gitterzelle und andererseits der Element-Durchbruchspannung BV;
Fig. 9 bis 11 perspektivische/geschnittene Darstellungen des Hauptteils eines Halbleiterbauteils gemäß einer zweiten, dritten bzw vierten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 12 schematische Darstellungen zum Vergleichen des Abstand zwischen den einzelnen Gitterpunkten und dem Zentrum eines Bereichs, der von den Gitterpunkten umgeben ist (ein Maximalabstand zwischen den Ringgräben), einerseits in einem Dreieckgitter (Fig. 12(a)) und andererseits in einem Quadratgitter (Fig. 12(b));
Fig. 13 Ansichten zur Darstellung von Draufsichtformen von Ringgräben;
Fig. 14 eine schematische Darstellung eines Zustands, bei dem die Ringgräben sich überlappen;
Fig. 15 ein Prozeßdiagramm, das den Herstellungsgang des Halbleiterbauteils von Fig. 1 zeigt;
Fig. 16 ein Prozeßdiagramm, das einen anderen Herstellungsgang des Halbleiterbauteils von Fig. 1 zeigt;
Fig. 17 Ansichten von Aufsichtstrukturen von Gräben von MPS-Dioden nach dem Stand der Technik.
Fig. 1 zeigt ein Halbleiterbauteil gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, wobei Fig. 1(a) eine perspektivische und geschnittene Ansicht des Hauptteils des Bauteils ist und Fig. 1 (b) einen Teil A in Fig. 1 (a) in vergrößerter Ansicht zeigt. Gemäß Fig. 1 umfaßt das Halbleiterbauteil eine n⁺-Kathodenschicht 1, eine n^-- Driftschicht 3, eine Anzahl von Ringgräben 4 mit jeweils einem Oxidfilm 5 als Grabenwand und einer Füllung aus Polysilicium 6, p^--Anodenschichten 7 am Grabengrund, p⁺-Schichten 8 und Isolierfilme 9 im Randbereich des Bauteils, eine Anodenelektrode 10, Metallfilme 11 und, auf der gegenüberliegenden, in der Zeichnung unteren Hauptfläche, eine Kathodenelektrode 12. Teile dieser Elementarbereiche bilden eine aktive Region 13, andere eine Spannungsfestigkeitsstruktur 14. Im Bauteil sind ein erster Schottkykontakt 15 und ein zweiter Schottkykontakt 16 gebildet, außerdem ist eine p-leitende Randschicht 17 gebildet. Wegen der Anordnung dieser Bereiche und Teile wird zwecks Entlastung der Beschreibung auf die Zeichnung verwiesen. In Fig. 1(a) ist ein Teil der Anodenelektrode 10 entfernt, um die plane Form und die Anordnung der Ringgräben 4 auf der Siliciumoberfläche zu zeigen.
Zur Herstellung dieses Halbleiterbauteils wird zunächst durch epitaxiales Wachstum die n^--Driftschicht 3 auf der n⁺-Kathodenschicht 1 gebildet. Es kann auch noch zwischen der n⁺-Kathodenschicht 1 und der n^--Driftschicht 3 durch epitaxiales Wachstum eine n-leitende Zwischenschicht mit höherer Verunreinigungskonzentration als der der Driftschicht 3 gebildet werden. Die ringförmigen Gräben 4 haben eine vorgegebene Breite und werden in der n^--Driftschicht 3 ausgebildet, und an den Seitenwänden der Ringgräben 4 (aber nicht an den Bodenflächen) werden die Oxidfilme 5 gebildet. Die Ringgräben 4 haben jeweils ein Zentrum 18. Sie werden so angeordnet, daß gerade Linien, die die Zentren 18 von zueinander benachbarten Ringgräben 4 verbinden, eine Dreieckgittereinheit bilden (anders ausgedrückt, sind die Zentren 18 an Dreieckgitterschnittpunkten angeordnet).
Die Gräben 4 haben im Grundriß entweder die Form eines Kreisrings (Fig. 13(a)) oder die Form eines Polygons (Fig. 13(b)), dessen Ecken am Umfang eines Kreises in regelmäßigen Abständen angeordnet sind. In Fig. 13 sind nur die Ringgräben 4 dargestellt, während der Oxidfilm 5 jeweils weggelassen ist.
Zurückkommend auf Fig. 1, werden die Ringgräben 4 mit Polysilicium 6 gefüllt, wobei die Polysiliciumteile den Öffnungen der Oxidfilmmaske entsprechen. Bor wird bei 100 keV mit einer Dosis von 1.10¹⁴ cm^-3 implantiert und es wird eine Wärmebehandlung durchgeführt, wodurch die p^--Anodenschichten 7 an den Grundflächen der Ringgräben 4 gebildet werden. Sodann wird die Anodenelektrode 10 gebildet. An den Grenzflächen zwischen der Anodenelektrode 10 und der n^-- Driftschicht 3 entstehen die Schottkykontakte. Die Oberflächen der Polysiliciumteile 6 und der Anodenelektrode 10 stehen in Ohm'schem Kontakt miteinander. Auf diese Weise ist ein Halbleitergleichrichter mit MPS-Struktur entstanden, bei dem die p^-- Anodenschichten 7 für die pn-Übergänge und die Schottkydioden-Kontaktflächen parallel zueinander angeordnet sind.
Die ersten Schottkykontakte 15 sind an der Innenseite der Ringgräben 4 gebildet und sind in der Draufsicht bzw im Grundriß kreisringförmig, und die zweiten Schottkykontakte 16 sind an der Außenseite der Ringgräben 4 gebildet.
Das Bauteil hat im einzelnen den folgenden Aufbau: Die Ringgräben 4 sind 3 µm tief und 1 µm breit und haben einen Innendurchmesser (nämlich den Durchmesser des Innenkreises der Gräben) von 6 µm und einen Außendurchmesser (nämlich den Durchmesser des Außenkreises der Gräben) von 8 µm. Die Dreieckgittereinheit hat eine Seitenlänge L1 von 12 µm. Die Diffusionstiefe der Anodenschichten 7 beträgt 0,7 µm, die Konzentration der n^--Driftschicht 3 beträgt 1.10¹⁴ cm^-3 und die Konzentration der Kathodenschicht 1 beträgt 1.10¹⁸ cm^-3. Um den aktiven Bereich 13 der Diode mit den pn-Übergängen und den Schottkykontakten ist die p-leitende Randschicht 17 gebildet, und die p⁺-leitenden Schichten 8 sind um die p-leitende Randschicht 17 gelegt und dienen als Schutzringe, nämlich als die Spannungsfestigkeitsstruktur 14. Die Übergangsschichttiefe der p⁺-Schichten 8 beträgt etwa 8 µm. Die Spannungsfestigkeitsstruktur kann eine Feldplattenstruktur, eine Struktur mit Steuerung der Feldverteilung auf der Chipoberfläche oder eine sonstige Struktur sein.
Fig. 2 zeigt schematisch die Anordnung der Ringgräben 4 von Fig. 1 und zeigt den Verlauf der elektrischen Feldstärke. Fig. 2(a) zeigt in einer Teildraufsicht und Fig. 2(b) in einem Schnitt in der Ebene X-X von Fig. 2(a) die Anordnung der Gräben, und die elektrische Feldstärke in Abhängigkeit von der Länge L1 ist in Fig. 2(c) dargestellt.
Gemäß Fig. 2(a) ist die elementare Einheit des Dreieckgitters ein gleichseitiges Dreieck mit der Seitenlänge L1. Der Mittelpunkt dieser Dreiecke ist in Fig. 2 mit 19 bezeichnet. Der Innendurchmesser der Ringgräben 4 ist mit r1 bezeichnet und die Grabenbreite ist mit Wt bezeichnet. Der Außendurchmesser der Ringgräben ist also gegeben durch r1 + 2 Wt. Das einzelne elementare Dreieck hat die Seiten a, b und c, jeweils mit der Länge L1. Unter diesen Bedingungen und angegebenen Bemessungen hat die elektrische Oberflächenfeldstärke den Verlauf gemäß Fig. 2(c).
Diese Fig. 2(c) zeigt die Beziehung zwischen der Dreieckseitenlänge L1 und der maximalen elektrischen Oberflächenfeldstärke Es der Schottkyteile. Wie man sieht, steigt Es nach 20 µm mit zunehmendem L1 an. Dies kommt daher, daß sich der Verarmungsschicht-Abschnüreffekt verringert, wenn die Dreieckseitenlänge L1 zunimmt, und zwar auch im Fall, in dem die Ringgräben 4 angewendet werden. Es ist deshalb erwünscht, daß L1 kleiner als oder gleich 20 µm ist.
Die untere Grenze von L1 entspricht einer Anordnung, bei der sich die Ringgräben 4 überlappen, wie es in Fig. 14 gezeigt ist. Insofern werden die Ringgräben 4 so hergestellt, daß die Dreieckseitenlänge L1 die Bedingung erfüllt: r1 + Wt ≤ L1 ≤ 20 µm.
Wenn die Ringgräben 4 einander in der in Fig. 14 gezeigten Art überlappen, sind die von den zweiten Schottkykontakten 16 belegten Bereiche 16 (nämlich die Bereiche C) sehr klein. Es ist deshalb auch eine Anordnung möglich, bei der die zweiten Schottkykontakte 16 in den Bereichen C in Fig. 14 weggelassen sind und stattdessen ein Teil der Ringgräben 4 gebildet wird.
Wenn die Längen der Dreieckseiten a, b und c stark variieren, weichen die Dreiecke von der Form des gleichseitigen Dreiecks ab und die Verarmungsschichten, die von den jeweiligen Ringgräben 4 ausgehen, erreichen nicht mehr gleichzeitig das Zentrum 19. Starke Abweichungen erhöhen deshalb den Leckstrom und vermindern die Durchbruchspannung. Aus diesem Gesichtspunkt erscheint es angemessen, die Längentoleranz der Dreieckseitenlängen auf einen Bereich von 20% zu beschränken.
Fig. 3 zeigt das Ergebnis einer Bauteilsimulation in einem Fall, bei dem eine Rückspannung an das Halbleiterbauelement von Fig. 1 angelegt wird, wobei Fig. 3(a) schematisch ein Feldstärkenprofil eines Ringgrabens und Fig. 3(b) als grafische Darstellung die Beziehung zwischen r1 und der elektrischen Oberflächenfeldstärke Es zeigen. Der linksseitige Teil des Ringgrabens 4 von Fig. 3(a) entspricht der Ringinnenseite und der rechtsseitige Teil der Ring-Außenseite. Wie die Figur zeigt, ist die elektrische Feldstärke innerhalb des Rings sehr niedrig.
Dies kommt daher, daß sich innerhalb des Rings eine Verarmungsschicht erstreckt und somit die Raumladungsmenge nicht groß sein muß. Die elektrische Oberflächenfeldstärke wird also am Schottkykontakt innerhalb des Rings nahezu null und die Erscheinung der Erniedrigung der Schottky-Potentialschwelle tritt im Betrieb mit einer Vorspannung in Sperrichtung nicht auf. Der Leckstrom kann also niedrig gehalten werden. Durch passende Dimensionierung des Innendurchmessers rl des Ringgrabens 4 sowie der Länge L1 der Dreiecksseite kann die Fläche des ersten Schottkykontakts 15, an dem ein schwaches elektrisches Oberflächenfeld auftritt, erhöht werden und das Schottkyflächenverhältnis (d. h. das Schottkyverhältnis der Schottkykontakte zu den pn-Übergangsflächen) größer gemacht werden als bei den Streifenstrukturen und Punktstrukturen nach dem Stand der Technik. Als Ergebnis kann der Leckstrom reduziert werden.
Fig. 3(b) zeigt als grafische Darstellung die Beziehung zwischen dem Innendurchmesser r1 der Ringgräben 4 und der maximalen Oberflächenfeldstärke des elektrischen Felds. Ersichtlich kann die elektrische Feldstärke in einem Bereich von r1 bis 10 µm ausreichend niedrig gehalten werden. r1 soll also vorzugsweise kleiner oder gleich 10 µm, und L1 kleiner oder gleich 20 µm sein, da unter diesen Bedingungen der Leckstrom ausreichend niedrig gehalten werden kann.
Fig. 4 zeigt anhand grafischer Darstellungen die Element-Durchbruchspannung BV und den Leckstrom J_L des Bauteils von Fig. 1, und zwar in Fig. 4(a) die Beziehung zwischen BV und dem Schottkyverhältnis Rsch und in Fig. 4(b) das Verhältnis zwischen J_L und Rsch. Zum Vergleich sind diese Beziehungen auch für Bauteile nach dem Stand der Technik, mit Streifen- oder Punktgräben, gezeigt.
Fig. 4(a) zeigt, daß anders als in den Fällen der Halbleiterbauteile nach dem Stand der Technik (Punkt und Streifen) die Durchbruchspannung BV des Halbleiterbauteils mit der Ringgrabenstruktur gemäß der Erfindung selbst dann hoch ist, wenn das Schottkyverhältnis Rsch erhöht wird. Wie oben beschrieben, folgt dies aus der Art der Expansion der Verarmungsschicht innerhalb des Rings, also aus der Reduktion der elektrischen Feldstärke in einem Teil D (Fig. 3) der p^--Anodenschicht 7 am Grund des in Fig. 3(a) gezeigten Ringgrabens 4.
Fig. 4(b) zeigt, daß beim erfindungsgemäßen Halbleiterbauteil mit der Ringgrabenstruktur der Leckstrom in erheblichem Maße reduziert ist, und zwar deswegen, weil die elektrische Feldstärke in der oben unter Bezugnahme auf Fig. 4(a) beschriebenen Weise vermindert ist.
Fig. 5 zeigt als Schnittansicht einen Bereich B von Fig. 1 in vergrößertem Maßstab. Die Breite der p-leitenden Randschicht 17 ist mit Le angegeben und der kürzeste Abstand zwischen dieser Schicht 17 und dem ihr nächstliegenden Ringgraben 4 ist mit W1 bezeichnet. Die Diffusionsstiefe der p-leitenden Randschicht 17 ist mit Xje und die Tiefe der p^--Anodenschicht 7, die am Grabengrund jedes Ringgrabens 4 gebildet ist, von der Oberfläche (d. h. der Oberfläche der n^--Driftschicht 3) ist mit Xjt bezeichnet. Die seitliche Diffusionslänge der Schicht 17 vom Ende des Isolierfilms 9, der als Maske für die Ionenimplantation bei der Formierung der Schicht 17 dient, beträgt an der Oberfläche 0,8 Xje.
Als nächstes wird die Durchbruchspannung BV des Bauteils unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 beschrieben. Fig. 6 zeigt die Beziehung zwischen einerseits dem Verhältnis der Tiefe Xje der p-leitenden Randschicht 17 zur Tiefe Xjt der p^- -Anodenschichten 7 am Grabengrund und andererseits der Element-Durchbruchspannung BV Die vertikale Achse ist normalisiert durch eine maximale Durchbruchspannung, die erhalten wird, wenn Rsch = 95%. Die Durchbruchspannung erniedrigt sich, wenn die Tiefe Xje der Schicht 17 kleiner wird als die Tiefe Xjt der Anodenschichten 7 am Grabengrund (Xje/Xjt < 1). Dies kommt daher, daß die elektrische Feldstärke in den Anodenschichten 7 des äußersten Ringgrabens 4 höher wird als die in den Anodenschichten 7 der an den anderen Stellen angeordneten Ringgräben 4 und dort eine Lawinenmultiplikation stattfindet. Es ist deshalb erwünscht, daß die Tiefe Xje der Schicht 17 die Tiefe Xjt der Anodenschichten 7 übertrifft.
Fig. 7 zeigt die Charakteristiken der Durchbruchspannung BV des Elements in Abhängigkeit vom Verhältnis der Breite Le der Schicht 17 zum Außendurchmesser (r1 + 2 Wt) der Ringgräben 4. Die Durchbruchspannung BV ist durch eine maximale Durchbruchspannung normalisiert, die man erhält, wenn das Schottkyverhältnis Rsch = 95%. Der kürzeste Abstand W1 zwischen der p-leitenden Randschicht 17 und den äußersten Ringgräben 4 ist auf L1 gesetzt und Xje ist so dimensioniert, daß es gleich Xjt ist. Wird die Breite Le der Schicht 17 geringer als der Außendurchmesser (r1 + 2 Wt) der Ringgräben 4, so expandieren die Verarmungsschichten und werden nicht mehr gleichförmig, mit der Folge, daß die Element-Durchbruchspannung abnimmt. Es ist deshalb erwünscht, daß Le größer wird als der Außendurchmesser der Ringgräben.
Fig. 8 zeigt die Beziehung zwischen einerseits dem Verhältnis des kürzesten Abstands W1 zwischen der Randschicht 17 und den äußersten Ringgräben 4 zur Länge L1 einer Seite der Dreieckgittereinheit, und andererseits der Element- Durchbruchspannung BV; diese ihrerseits ist normalisiert durch eine maximale Durchbruchspannung, die man erhält, wenn Rsch = 95% und Xje = Xjt. Die Durchbruchspannung nimmt ab, wenn W1 länger wird als L1. Dies kommt daher, daß der Effekt der Schwächung des elektrischen Felds durch die Randschicht abnimmt und die elektrische Feldstärke in den p-leitenden Schichten am Grund der äußersten Gräben höher wird als in den p-leitenden Schichten am Grund der anderen Gräben, mit dem Ergebnis, daß dort eine Lawinenmultiplikation auftritt. Es ist deshalb erwünscht, daß W1 so festgesetzt wird, daß es die Beziehung W1 ≤ L1 erfüllt.
Fig. 9 ist eine geschnittene perspektivische Ansicht des Hauptteils eines Halbleiterbauteils gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Sie entspricht der Darstellung von Fig. 1(b). Ringförmige p-leitende Emitterschichten 21 (Ringzellen), die den Ringgräben 4 von Fig. 1 entsprechen, sind in einer Substrat-Oberflächenschicht gebildet (nämlich in einer Oberflächenschicht der n^--Driftschicht 3), und zwar auf der Seite der Anodenelektrode 10 an solchen Stellen, daß ein Dreieckgitter gebildet wird. Die Schottkykontakte 15 und 16 sind innerhalb bzw. außerhalb der ringförmigen p-leitenden Emitterschichten 21 gebildet, wie im Fall der Fig. 1. Die Ringzellen können in Kontakt miteinander sein oder sich auch überlappen. Die p- leitenden Emitterschichten 21 werden durch Ionenimplantation, thermische Diffusion usw. hergestellt. Es ist zu erwarten, daß dieses Bauteil die gleichen Vorteile liefert wie das Bauteil von Fig. 1.
Fig. 10 zeigt eine geschnittene perspektivische Ansicht des Hauptteils eines Halbleiterbauteils gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Sie entspricht der Fig. 1(b). In einer Substrat-Oberflächenschicht (nämlich einer Oberflächenschicht der n^--Driftschicht 3) sind auf der Seite der Anodenelektrode 10 an solchen Stellen, daß sie ein Dreieckgitter bilden, wiederum Ringgräben 4 gebildet. Die Innenflächen jedes der Ringgräben 4 sind mit einem Oxidfilm 22 bedeckt und der Innenraum ist mit einem Polysilicium 23 niedrigen spezifischen Widerstands oder mit einem Metall gefüllt. Die Polysiliciumteile 23 oder die Metallteile stehen in Kontakt mit der Anodenelektrode 10. Diese Art Struktur ist bekannt als TMBS(Trench-MOS-Barrier-SCHOTTKY, Graben-MOS-Sperrschicht- Schottky)-Struktur. Die Verwendung der Ringgräben reduziert die elektrische Feldstärke der Schottkykontakte und in der Nachbarschaft der Grabenböden. Es ist zu erwarten, daß dieses Bauteil die gleichen Vorteile bietet wie dasjenige von Fig. 1.
Fig. 11 ist eine geschnittene perspektivische Ansicht des Hauptteil eines Halbleiterbauteüs nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Sie entspricht der Fig. 1(b). Die Ringgräben 4 sind in einer Substratoberflächenschicht (nämlich einer Oberflächenschicht der n^--Driftschicht 3) auf der Seite der Anodenelektrode 10 an solchen Stellen gebildet, daß ein Dreieckgitter entsteht, und sind mit Polysilicium 24 niedrigen spezifischen Widerstands oder mit Metall gefüllt. Am Boden und an den Seitenflächen jedes Ringgrabens 4 ist eine p-leitende Schicht 25 gebildet. Die Polysiliciumteile 24 oder die Metallteile stehen in Kontakt mit der Anodenelektrode 10. Auch bei dieser Ausführungsform kann die elektrische Feldstärke der Schottkykontakte und in der Nachbarschaft der Grabenböden reduziert werden. Es ist zu erwarten, daß dieses Bauteil die gleichen Vorteile bietet wie das Bauteil von Fig. 1.
Bei der beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsform sind die Schottkykontakte 15 und 16 an der Anodenelektrode 10 gebildet, die aus reinem Aluminium besteht. Alternativ kann der Schottkykontakt erhalten werden durch Bilden einer sehr dünnen (etwa 10 nm) p^--Schicht an der Grenzfläche zwischen dem Siliciumsubstrat (also der n^--Driftschicht 3) und der Anodenelektrode 10, indem man an das Siliciumsubstrat Aluminium klebt, in das eine sehr kleine Menge (etwa 1%) Silicium hineingemischt ist (Al-Si), und dann eine Wärmebehandlung durchführt. Die Durchbruchspannung der Schottky-Sperrschicht wird um etwa 10% höher und der Leckstrom kann entsprechend erniedrigt werden, wenn die p^--Schicht gebildet wird, im Vergleich zum reinen Aluminium.
In Fig. 12 kann anhand schematischer Darstellungen ein Vergleich durchgeführt werden zwischen den Abständen r_c1 bzw. r_c2, die zwischen jedem Gitterpunkt und dem Zentrum eines durch die Gitterpunkte umgebenen Bereichs (einer Maximaldistanz zwischen den Ringen) liegen, einerseits bei einem Dreieckgitter (Fig. 12(a)) und andererseits bei einem Quadratgitter (Fig. 12(b)). Bei gleicher Teilung (Länge L1 einer Seite) hat zwischen den Ringen das Quadratgitter den Maximalabstand r_c2 von 0,707 L1 und hat zwischen den Ringen das Dreieckgitter einen Maximalabstand r_c1 von 0,577 L1. Da r_c1 kleiner ist, ermöglicht es das Dreieckgitter, daß im Rückspannungsbetrieb eine Verarmungs-Abschnürung effektiv auftritt, und es kann somit die elektrische Feldstärke reduzieren. Die Anordnung von Kreisringen in einem Dreieckgitter ist deshalb der Anordnung von Kreisringen in einem Quadratgitter überlegen.
Wie für jede der ersten bis vierten Ausführungsform beschrieben wurde, kann die Erfindung ein Halbleiterbauteil liefern, das eine hohe Durchbruchspannung und einen niedrigen Leckstrom aufweist und das eine hohe Geschwindigkeit, niedrigen Verlust und eine weiche Freiwerdung hat, während ein hohes Schottkyverhältnis besteht.
Durch die Anwendung der Erfindung kann also ein Leistungsmodul, ein IPM (Intelligent Power Module, Intelligentes Leistungsmodul) oder dergleichen geschaffen werden, das nur wenig Wärmeerzeugungsverlust und wenig elektromagnetisches Rauschen erzeugt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 15 wird nun ein Herstellungsverfahren für das Halbleiterbauteil mit dem Aufbau nach Fig. 1 beschrieben. Die Fig. 15(a) bis 15(p) sind Schnittdarstellungen durch den Hauptteil und zeigen jeweilige Herstellungsschritte.
Zunächst wird auf der Oberfläche eines Halbleitersubstrats 31 ein 0,8 µm starker Oxidfilm 32 gebildet. Sodann wird ein Teil des Oxidfilms 32, nämlich an Stellen, an denen die äußere p-leitende Umfangs-Randschicht 17 gebildet werden soll, entfernt und hierdurch ein Fenster gebildet, durch das Bor ionenimplantiert wird, wodurch die p-leitende Randschicht 17 erzeugt wird (a). Der Teil auf der linken Seite der Figur wird zu Randabgrenzungen für eine hohe Sperrspannung und der Teil auf der rechten Seite der Figur wird zu einem aktiven Bereich. Nur der Teil des Oxidfilms, der im aktiven Bereich angeordnet ist, wird entfernt und danach wird ein 0,8-µm-Oxidfilm 33 gebildet. Sodann wird ein Teil dieses Oxidfilms entfernt, nämlich dort, wo ein Ringgraben entstehen soll, und es wird unter Verwendung des Oxidfilms 33 als Maske das Grabenätzen durchgeführt, wodurch ein 3 µm tiefer Ringgraben 4 gebildet wird (c). Sofern die oberen Eckkanten des Grabens des Halbleitersubstrats durch das Grabenätzen einen stumpfen Winkel erhalten, erhöhen die dortigen Defekte den Leckstrom. Es ist deshalb erwünscht, daß jeder Schritt so durchgeführt wird, daß die oberen Grabenkanten einen angenähert rechten Winkel erhalten. Beim Grabenätzen wird deshalb der Ätzvorgang durchgeführt, während an den Seitenwänden des Grabens durch Einführen einer sehr kleinen Menge von Sauerstoff in das Ätzgas Oxidfilme gebildet werden. Die an den Grabenseitenwänden gebildeten Oxidfilme unterdrücken das seitliche Ätzen des Grabens 4. Sodann werden die an den Seitenwänden des Grabens gebildeten Oxidfilme entfernt und es wird weiterhin ein Rundätzen so durchgeführt, daß der Graben die gewünschte Form annimmt. Sodann wird eine Opferoxidation durchgeführt, um die Oberflächen der Seitenwände des so gebildeten Grabens 4 auszuglätten, wodurch im Graben im Schritt (d) ein Oxidfilm 34 mit 0,1 µm gebildet wird. Sodann wird Bor ionenimplantiert, und zwar unter den Bedingungen: 1.10¹⁵ cm^-2 (Dosis) und 45 keV (e), woraufhin bei 1.000°C 30 Minuten lang eine Glühbehandlung durchgeführt wird, durch die am Grund des Grabens 4 die p^- -Anodenschicht 7 gebildet wird (f).
Sodann wird der Opfer-Oxidfilm 34 entfernt (zu dieser Zeit hat der Oberflächenoxidfilm eine Dicke von etwa 0,5 bis 0,6 µm) (g) und ein 0,2 µm starker Oxidfilm 35 wird durch Aufwachsen eines thermischen Oxidfilms oder durch einen abgeschiedenen Oxidfilm gebildet (h), und nur der Teil des Oxidfilms, der am Boden des Grabens 4 angeordnet ist, wird durch anisotropes Ätzen entfernt (zu dieser Zeit hat der Oberflächenoxidfilm eine Dicke von etwa 0,2 bis 0,3 gm) (i). Sodann wird 0,5 bis 1 µm dickes Polysilicium 36 auf die gesamte Oberfläche des Halbleitersubstrats aufgewachsen und füllt den Graben (j). Nun wird über die gesamte Oberfläche Bor ionenimplantiert, und zwar unter den Bedingungen von 1.10¹⁵ cm^-2 (Dosis) und 45 keV, und wird eine Glühbehandlung bei 1.000°C 30 Minuten lang durchgeführt, wodurch die Verunreinigung durch die Polysiliciumschicht 36 hindurchdiffundiert wird, um deren spezifischen Widerstand zu erniedrigen (k). Dann wird ein Resistlack aufgebracht und nur eine Resiststelle 37, die oben auf dem Graben angeordnet ist, stehengelassen. Die Polysiliciumschicht 36 wird unter Verwendung der Resistschicht 37 als Maske geätzt (1). Hierbei werden Maßnahmen ergriffen, damit ein Polysiliciumteil stehenbleibt, der breiter ist als der Graben (einschließlich der an den Seitenwänden gebildeten Oxidfilme). Dann wird der Resistfilm 37 auf dem Polysiliciumteil entfernt (m). Ein PSG-Film 38 wird aufgewachsen und ein Teil dieses Films 38 im aktiven Bereich wird durch Trockenätzen entfernt, so daß der andere Teil dieses Films 38 nur im äußeren Umfang, auf der Randbegrenzungsstruktur des Chips, verbleibt (n). Die Ursache, warum das Trockenätzen zum Entfernen des PSG-Films angewandt wird, ist der Zweck, den Oxidfilm in der gewünschten Form stehenzulassen. Würde ein Naßätzen angewandt, so würde die Ätzflüssigkeit in das SiO₂ (nämlich den Oxidfilm von 0,2 bis 0,3 µm Dicke) zwischen dem Polysiliciumteil 36 und einer Mesa-Siliciumschicht einsickern und die Oxidfilme unter dem Polysiliciumteil, die stehenbleiben sollen, würden weggeätzt, mit dem Ergebnis, daß das Halbleitersubstrat den Polysiliciumteil dort kontaktieren würde, unter Erhöhung des Leckstroms. Der Leckstrom wird also reduziert, indem man an den oberen Grabenkanten die Oxidfilme und Polysiliciumteile verdeckt fest zurückhält. Anschließend wird 30 Minuten lang eine Wärmebehandlung bei 950°C in einer aus N₂ und einem sehr kleinen Anteil von O₂ zusammengesetzten Atmosphäre durchgeführt. Dies dient dazu, daß man durch Durchführung der Wärmebehandlung Ätzfehlerdefekte beseitigt, die entstanden, als der PSG-Film 38 dem Trockenätzen unterworfen wurde, und die in den Schottkyteilen an der Mesa-Oberseitenfläche zurückbleiben. Sodann wird nach dem Entfernen des verbliebenen SiO₂-Fihne (der verbleibenden Oxidfilme) auf dem Mesateil durch HF (Fluorwasserstoffsäure) ein Metallfilm 39 (Al-Si), der die Anodenelektrode werden soll, auf das Halbleitersubstrat aufgesprüht (o). Schließlich wird auf der Oberfläche ein Siliciumnitridfilm 40 aufgebracht (p).
Ein anderes Herstellungsverfahren wird unter Bezugnahme auf Fig. 16 beschrieben. Die Fig. 16(a) bis 16(n) sind Schnittansichten des Hauptteils und zeigen jeweilige Schritte der Herstellung des Halbleiterbauteils.
Der Prozeß von Fig. 16 unterscheidet sich von dem von Fig. 15 in den folgenden Punkten: Nach der Durchführung des Schritts von Fig. 15(c) wird kein Opfer- Oxidfilm (Fig. 15(d)) gebildet und die Bildung eines thermalen Oxidfilms oder eines Gate-Oxidfilms (Fig. 15(h) wird als der Schritt von Fig. 16(d) durchgeführt. Der Oxidfilm am Grabengrund wird im Schritt von Fig. 16(e) entfernt, wie im Schritt von Fig. 15(i). Sodann wird Bor unter den Bedingungen 1.10¹⁵ cm^-2 (Dosis) und 45 keV als Schritt von Fig. 16(f) ionenimplantiert und Polysilicium 36 mit einer Dicke von 0,5 bis 1 µm über die gesamte Oberfläche des Halbleitersubstrats als der Schritt von Fig. 16(g) aufgewachsen. Sodann wird die p^--Anodenschicht 7 durch eine Glühbehandlung bei 1.000°C 30 Minuten lang als Schritt von Fig. 16(h) durchgeführt. Die anschließenden Schritte von Fig. 16(i) bis 16(n) sind die gleichen Schritte wie die der Fig. 15(k) bis 15(p).
Durch Bilden der Schottkykontakte in Teilen, die von Innenkreisen der Ringe von Ringgräben oder Ringemitterschichten eingeschlossen sind, die so angeordnet sind, daß die Ringzentren verbindende gerade Linien ein Dreieckgitter bilden, kann mit Hilfe der Erfindung ein Halbleiterbauteil hoher Geschwindigkeit und weicher Freiwerdung oder Erholung mit einem hohen Schottky Verhältnis und einem niedrigen Leckstrom hergestellt werden.

Claims

1. Halbleiterbauteil mit einer Anodenelektrode (10), die auf einer ersten Hauptfläche eines Halbleitersubstrats mit einem ersten Leitfähigkeitstyp gebildet ist, Schottkykontakten (15, 16), die so gebildet sind, daß die Anodenelektrode selektiv in Schottkykontakt mit dem Halbleitersubstrat steht, einer Kathodenregion (1), die an einer Oberflächenschicht einer zweiten größeren Oberfläche des Halbleitersubstrats gebildet ist, und einer Kathodenelektrode (12), die an der Kathodenregion gebildet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Mehrzahl von Schottkykontakten (15, 16) gebildet ist;
daß jeder der Schottkykontakte (15, 16) an der ersten größeren Oberfläche eine ebene Form eines Kreises, oder eines Polygons, dessen Ecken auf dem Umfang eines Kreises angeordnet sind, annimmt; und
daß gerade Linien, die die Zentren (18) der zueinander benachbarten Kreise oder Polygone verbinden, eine dreieckige Gittereinheit bilden.

2. Halbleiterbauteil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ringförmige Gräben (4) mit vorgegebener Grabenbreite in einer Oberflächenschicht (3) des Halbleitersubstrats; erste Schottkykontakte (15), die durch einen Kontakt der Anodenelektrode (10) mit Teilen des Halbleitersubstrats, die innerhalb der Gräben liegen, gebildet sind; und zweite Schottkykontakte (16), die durch einen Kontakt der Anodenelektrode mit Teilen des Halbleitersubstrats, die außerhalb der Gräben liegen, gebildet sind.

3. Halbleiterbauteil nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Isolierfilme (5), die an Seitenwänden der Gräben (4) gebildet sind, erste Halbleiterbereiche (7) mit einem zweiten Leitfähigkeitstyp, die in Kontakt mit dem Boden der Gräben gebildet sind, und leitfähige Teile (6), die die Gräben füllen und die ersten Halbleiterbereiche mit der Anodenelektrode (10) elektrisch verbinden.

4. Halbleiterbauteil nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Isolierfilme (22), die an den Seitenwänden und Böden der Gräben (4) gebildet sind, und durch leitfähige Materialien (23), die die Gräben füllen und elektrisch mit der Anodenelektrode (10) verbunden sind.

5. Halbleiterbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es in einer Oberflächenschicht des Halbleitersubstrats ringförmige zweite Halbleiterregionen (21) vorgegebener Breite und eines zweiten Leitfähigkeitstyps, weiterhin erste Schottkykontakte (15), die als Kontakt der Anodenelektrode (10) mit Teilen des Halbleitersubstrats, die innerhalb der Innenkreise der zweiten Halbleiterregionen liegen, gebildet sind, und zweite Schottkykontakte (16), die als Kontakte der Anodenelektrode mit Teilen des Halbleitersubstrats, die außerhalb der Außenkreise der zweiten Halbleiterregionen liegen, gebildet sind, umfaßt.

6. Halbleiterbauteil nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch dritte Halbleiterregionen (25) mit einem zweiten Leitfähigkeitstyp, die an Seitenwänden und am Boden der Gräben (4) gebildet sind, und durch leitfähige Materialien (24), die die Gräben füllen und elektrisch mit der Anodenelektrode (10) verbunden sind.

7. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Innendurchmesser r1 der Gräben (4) die Beziehung r1 ≤ 10 µm erfüllt.

8. Halbleiterbauteil nach Anspruch 2, 3, 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Länge L1 jeder Seite der dreieckigen Gittereinheit die Beziehung erfüllt: r1 + Wt ≤ L1 ≤ 20 µm, wobei Wt = die Breite der Gräben (4) und r1 = Innendurchmesser der Gräben.

9. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 2, 3, 4, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite Wt der Gräben (4) die Beziehung erfüllt: Wt ≤ 2 µm.

10. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Längenabweichung der drei Seiten (a, b, c) der dreieckigen Gittereinheit innerhalb 20% der Länge L1 jeder Seite liegt.

11. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Oberflächenschicht (3) des Halbleitersubstrats unter dem äußeren Umfangsrandbereich der Anodenelektrode (10) eine Randschicht (17) mit dem zweiten Leitfähigkeitstyp gebildet ist.

12. Halbleiterbauteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite Le der Randschicht (17) der Beziehung genügt: Le ≤ r1 + 2 Wt, wobei r1 = Innendurchmesser der Gräben 4 und Wt = Breite der Gräben.

13. Halbleiterbauteil nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusionstiefe Xje der Randschicht (17) der Beziehung genügt: Xje ≤ Xjt, wobei Xjt = Tiefe der Anodenschichten (7) am Grund der Gräben (4).

14. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der kürzeste Abstand W1 zwischen der Randschicht (17) und den nächstliegenden Gräben (4) der Beziehung genügt: W1 ≤ L1, wobei L1 = Länge einer Seite der dreieckigen Gittereinheit.

15. Halbleiterbauteil nach Anspruch 3 oder einem der auf Anspruch 3 rückbezogenen Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähigen Materialien Polysiliciummaterial (6, 36) sind und die oberen Enden des Polysiliciummaterials höher liegen als die Oberfläche des Halbleitersubstrats.

16. Halbleiterbauteil nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch einen Isolierfilm und einen Polysiliciumteil an den oberen Eckkanten jedes der Gräben (4).