DE1564255A1 - Halbleiterbauelement - Google Patents

Description

• "Halbleiterbauelement"

  Die Erf inaung betrifft. eill Halbleiterbauelement mit einem

  Halbleit-*jcl.,5:rper o.lis mindestens zl-i"3j. 7,oneu abwechselnd entge gen.

  bei den der kontaktIerte Bereich einer

  äusseren Zone-kleiner als dio au dieao Zone angrenzende pn-

  oder kleiner die der ersten pn-Übergangs-

  flächu boiizie,#barte pn-Übergan&sflilche Ist.

  die maxime.le mögliche Sparrspannung eines pn--

  alt, Dureb-bruchs-oan.--,uug bezeichnet wird, bei elnem

  durch Cue Voi#mendotierung bestimmt.

  So kömen ous Bilizium bestehende Halbleiterbauelemente mit

  pn-Übergl;ngen kurizeitig bei der Durchbruchspannung

  be-VI-riaben -werden" wenn der Durc-Woruch im Volumen und nicht an

  der Obe.-oflg"Lä,ae erfolgt. *Unter der OberflUche eines Bauelementes

  wird Int folgenden das Randgebiet versevmdeng In das ein pn-fJber-

  gax,C-, mändet. Zur Vermeidtimg,des Oberflächendurchbruches, der zur

  zt,r"3ti-',i-ung aer,- Bauelementes führt, muss die der Volumendurchbruch-

  spwmtml-##* zugeordnete Pelds-Wärke an der. Oberfläche vermindert

  .qe:L"dün. Je kloinor die 17eldstExka an der Oberfläche gegenüber

  dem Volunen intt um so cUa Spannung!4fes-tigkeit Klee pn-

  Fk-# Lzt- die eines Halbleiterbau-

  eleiiajnt;t-,s durch eine geeignete Randgeometrie zu erhÖhend-

  In Figur 1 ist 9.-In beispielsileise rotwbionssymetriseher Halb-

  leiterkörper 1 In einein Ausschnitt dargestellt. Der Halbleiter-

  körper enthält fP.,eioi Leitungszonen 2 und 3t die den pn-Übergang 4

  bilden# Der Randbüreicht in . den der p'n-Ubergang zündet, Ist mit

  einer Äbsc.brägang 5 versehen. Die Begrenzung des Raumladungsgebie-

  tes ist in der 'P>-lgur gestricheit eingezeichnet. Bekanntlich nimmt

  die Sperrschichtausdahnung mit höherer Dotierung &b. Infolge des

  abgeschrägte.u.Randes ist die Sperrschichtausdehnung an der Ober-

  fläche und dinMit die Durchbruchfoldstärke größer als in--Volumen*

  Bai mit zwei benachbarten sperrspannungs-

  übernahmenden 1)n--UberG1kgeyi1 wie es beispielsweise bei stenerbaren

  der Pall iatt keam für einon der beiden

  pxi-Ubargänge eine Aufweitung der SperrschIcht nür 0.iirch einen

  sehr flachen Renetwinkel Alpha f32.-sielt worden. Das hat zur Polge,

  daß die aktive ntark -v#j-rkleinert wirde

  Die bekannten nur v.,rh8hung der Sperrfähigkeit

  13 j,- ptionas h ht - der Ober-

  haben auth den Naebtelle da-' ALL-oir e ic en ar

  fläche der durch die Uandgsomei;rie bedingten A.u.,uP-de:Ltung der

  SperrschieLrten künnen.

  Der Erfindung lieSt die Aufgabe zugrundeg din Sperrfähigkeit

  eines Halbleiterbauel-f-nuittes urtter Vormeidung der bekanuten Nach-

  teile zu erhöhen. -,ziird diese Aufgabe dadurch#

  .gelöst, daß der Ealbl#--i.ter#lxörpex- eine den kontaktiorten Bereich

  umgebände zuldenförmiga Vertiefung aufwa.Ist und daß die Sohle

  dieser Vertiefung in dem des ihr benachbarten-#

  pn-Bberganges liegt, dar sich boi maximaler Volumensperrapwmung

  einstellt.

  Dan Wesen der Erfindung soll anhand der PlGuren 2 und 3 erläutert

  werden. In den Figuren ist von ulnem rota-kionn-

  symmetrischer. Bv.lbleitgrkörper jeweils nur. ein Ausscbuitt darge-'

  stellt.

  Figur 2 zeigt ein Halbleiterkörper lo mit zwei Leitungszonen

  11 und 129 die den pn-Übergang 13 bilden. Die Zonen 11 und 12

  sind mit den Kontakten 14- und 15 ve.-eseiehen. Die Sperrschichtaus-

  debmmg im elektrisch unbelasteten Züstand ist gestrichelt einge-

  zeicbnet. Wird der pn-übergang in Sperrifehtung belastet, so dehnt

  sich der Raumladungsbe reich aus. Zuni,;.rhsti liegen hinsichtlich der

  OberflächenfeldrtZiT-ke die gleichen VerWältnisse, wie in Figurlvor.

  Bei weiterer Erhöhung der Spürrspannung erreicht schliesslich die

  Räumladungszone, die in diesem Falle punktiertleingeZeichnet istl,

  di,o -BoM- e 16 Vertiefung. Für noeh höhere Sperr-

  spa-anungen ragt schliesalich die Bohle 16 in das Rai.,mladun.gsgeb:Let

  wodurch der Bereich 17 abgescb-u-Virt Wird- und dadurch die

  Oberfla-chenfold.--,.tt"-'-#.-.-2.ke in±olGe der Verlängerung des Oberflächenwegs

  stark verkleineri-- #nLA. Verhältnisse stellen sich ein,

  wann die Sohle 16 «bereits im unbslasteten ZUE'Iüand in dem Re-umladünge-

  sebiet liegt. Der Albstanel der. Sohle Vertiefung

  -von der pn-ÜberganGsfläche 13 -wird aber zweckmaässig so gelrymtg

  da$ xlie Vertiefung in dem, der sich bei

  einer Aperrspannunge einstellti elie der halben maxJmalen

  Volumensperrspannuns liest.

  Bei difftmdierten pn-Überigaängen ke-un Ciie Ausdehnung der Sperr-

  schicht aus dem Dotierungeprofil in bekannter Weise ermittelt

  wamen. Aber auch clt,.,rch einfache Vorvr-.2sache kann die optimale

  GaSe der muldenför- 3!.gen Ver-tiefung experi U.entell bestimmt werden.

  Besonders vorteilhaft lässt sich die Erfindung bei einem steuer-

  baren Halbleiteigir-;-Lchrichtr.--r mit zwei "benachbarten sperrspa=IIUE$-

  übernehmenden pn4bergär.gen anver-den.

  In, Figur 3 ist ein Halbleitorkörper 2o mit 4 Leitungszonen 21922,

  23 und 24 dargestellt. Die Zonen 21, 22 und 23 bilden die beiden

  sperrspannungsübernehmenden pn-Übergänge 25 und 26. Die äusseren

  Zonen 21 und 24 sind mit den metallischen Kontakten 27 und 28 ver--

  sehen. Die Steterleklarade des steuärbaren Halbleitergleich-

  richters.ist in der Figlir nicht dargestellt. Aus GrÜnden der

  Übersiehülichkeit vuMe auch die Begrenzung der Raumladungs-

  zenen nioht oingezeichnet. Während durch den abgeschAgten

  qt,md 3-o die des überganges 25 bei einem relativen

  großen Randwin.lrel Alp,'ha erzielt wiM., wird die Sperrfähigkeit

  des pn-Überganges 26 durch die Maßnahme gemäas der Erfindung so

  erhöht, daß dieser pn-Üborgang bis zur Tölumensperrspannung

  belastet werden kann. Durch die Maßnahmen gezäss der Erfindung

  kann das Element oberflächenunabhängig gemacht worden und eine

  von Über 2ooo Volt ausgenutzt werden.

Claims (1)

1. .Patent ansp rÜche ------------ ---- #» ------ Nalbleit -erbauelement mItt einem 19albleiterkörper aus zwei Zonen Leitungs- typs e. bei deia der koalbaktierte Bereich einer äusseren Zone kleines- als die an diese Zeue'e-ngran"eende ph-ÜberganEsfläche oder kleiner als die daihrsten p#24bergangsfläche benachbarte pn-Übeb98329.sfläche i3t,- dadurch gekennzeichnet-, daß, der Halb- leIterhörper eine den koveaktierten Bereich uügebende #nulden- und daß die Sohle dieser Vertiefung in dem. des ihr benachbarten pA-Überganges der, sich bei maximA.lez- Voluraausperrspannungeinstellt. nach -1, dadurch gekennzeichnet% -in liegt, der sich be#J. Oiner dia oberhalb der halben nach A-ns- pi -tich i oder 2, dädurch ge- daß das Halbleiterbauelement ein steuerbarer-. #.bi#j*;-tei#-sle-trliricht,2r ist. nach A--as-pruch, 1 oder einem der: folgenden., eLaß der Mälbleiterkörpar aus- Silizium u s e