DE1589783A1 - Halbleiterbauelement - Google Patents

Description

• Halbleiterbauelement Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper aus monokristallinem Material, z.B.aue Silizium, mit einer p+nn+ oder n+pp+-Schichtenfo_lge und abgeschrägten Seitenflächen, die mit der Grenzfläche des p+n bzw.,n+p-Überganges einen spitzen Winkel einschließen. 'Durch die Abschrägung der Seitenflächen des Halbleiterkörpers isolcher Halbleiterbauelemente läßt sich die maximal zulässige

  Sperr@panni; :gJ:,el:@s tbarkeit 1@raser.`@@icz erhöhen, da sich bei

  ge;,@:@her Sperrspannung die E elds tä:ke a:@ dar Ob erflö:c :a in r.

  drr ".':::g ebung des p-1-Überganges nie; r älter halten läß;, als ohne

  y@";;::_rägu:@. Ein Spannungsdurchbruch an der Oberfläche 1:irä

  d'-.her erst bei höherer Sperrspannung auftreten. Bei entsprec::"n-

  der Wahl der Neigung der Seitenflächen kann sogar erreichen,

  daß dar Spannungsdurchbruch zuerst--im Inneren des-Halbleiter-

  körpers auftritt. Das gilt allerdings bei einer p+nn+ oz:er

  n+pp@-Sc::ichtenfolge nur bis zu einer verhä- isr-äßig niedrig

  liege nde:. Grenzspannung. Bei einerperrspü:@n@; g von e iaa 1000V

  auf1.1::r ts wurden dagegen selbst bei-."ialbleiternörpern mit ei::ar

  derartigen Abschrägung seiner Sei',te :flachen Cberfläche :spa :n ungs-

  dur;.:.@;rüche beobachtet.

  Der -i-f indung liegt die Aufgabe zugrunde, die Spannungsbzls.. jbar-

  keit solcher Bauelemente zu er: öhen.

  as gelingt bei einem Halbleiterbauelement der eingangs genannten

  dadurch, daß erfindungsgemäß die Seitenflächen in der Umgebung

  des :@ +-Uberganges mit dessen Grenzfläche einen spitzen Winkel

  einschließen, der kleiner ist als der Winkel zwischen den Seiten-

  flächen und der Grenzfläche des p+n bzw, pn+-Überganges. .

  De= Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daB die beobachteten

  Spannungsdurchbrüche auf eine von einer bestimmten Grenzspannung

  a r. :,@.:@ tretende, sehr starke Zunahme der Feldstärke in der U-ige-

  bung des nn+-Überganges zurückzuführen sind. Diese Grenzspannung.

  ist erreicht, wenn die Raumladungszone der mittleren, hochohmigen,

  Schic?lt an der Gre::;e des anscliessenden gleichartig, aber

  höher , do eierten Bere-cres.anstößt. Frei sehr dünner, beispiels-

  weis- @ 2#')'O/u -starker I:ittelzone u..3 hohem Eigenwiderstand liegt

  diese Grenzspannung verhältnismäßig niedrig.

  Eine breitere '.t:ittelschicht scheidet aber in vielen Anwendungs-

  fällen wegen des damit verbundenen höheren Flußwiderstandes von

  vorrr1::ere- Az.n aus.

  Durch d:e 'Erfindung läßt sich dagegen auch bei sehr dünner Mittel-

  zone eire verhältnismäßig hohe, maximale Sperrspannung erzielen.

  %:n Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur dargestellt.

  Es handelt sich dabei um einen Halbleiterkörper aus schwach n-leiten-

  dem ßi:.izium, aus den die mit 1 bezeichnete %ittelschic::Z besteht.

  Auf der einen Seite dieses Halbleiterkörpers sind Donatoren ein-

  diffundiert, so da2 eine Schicht 3 mit höherer Trägerl:c nze.-_ Gration

  entsteht. Auf der anderen Seite sind Akzeptoren eindiffundiert,

  so da3 sich eine stark p-leitende Zone 2 ergibt. Somit lie-i

  zwischen den Zonen Z und 2 ein pn-jbergang und zwischen de:

  Zonen 1 und 3 ein nn+-Übergang.

  Die Mantelfläche des Halbleiterkörpers isz derart abgeschrägt,

  daß sie mit der Grenzfläche des p+r.-uberganöes einen spitzen

  l; i: r e1 G1 von beispielsweise 400 und .mit der Grenzfläche des

  @"berganges einen kleineren spi zze n Winkel von beispiels-

  &2

  weise 5s- bildet.Die unterschiedlich @;c:@eijten Mantelflüchen des

  :Ülbleiterkörpers stoßen in der ::ittey::;, :e 1 aufeinander.

  In der folgenden Tabelle sind die F11eßergebnisse von 3 bekannten Halbleiterbauelementen (81= 82= 40°) denen eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelementes (A1= 40°; 82= 5°) gegenüber gestellt. biit R ist darin der Eigenwiderstand der hoehohmigen Mittelzone' des 'r:albleiterkörpers, mit d die Stärke dieser ?Mittelzone, mit UG die Durchbruchspannung in Sperrichtung und mit UD der Spannungsabfall in Flußrichtung bei#100 Ampere /.cm 2 bezeichnet. .. ö@ 91 . (Ohm R cm) d(/um) yG (v) VD(V) . 40° 40° 100 220 2000 1.1 40° 40° 150 320 2600 1.3 @:0° 400 200 420 3200 1.5 40° 50 100 220 3200 1.1 Aus der Tabelle ist zu ersehen, daß das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement bei einem Spannungsabfall VD von 1,1V eine Durchbruchspannung in Sperrichtung von VG = 3200V hat.@Die gleiche iurchbruchspannung läßt sich mit einem Element der bekannter. Bauweise zwar auch erreichen. Dieses hat dann aber einen Spann--ngaabfall in Flußrichtung von 1,5V. Ein bekanntes Bauelenent mit 1,1V Spannungsabfall in Flußrichtung hat dagegen eine Durc%oruchspannung von nur 2000V

Claims (1)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 7 . ) ::L.lb@.citerbauelenent mit einem Halbleiterkörper aus mo :o- :=ric za'.linem i;:aterial, z.3. aus Siliziuzx, mit eir## :#+n:.T c:.@r +pp+-Schichtenfolge und abgeschrägten Se@@er@fläehen, üie der Grenzfläche des p+n bzw. n+p-tiberganges einer. sr,itzer" Winkel einschließen, dadurch gekennzeic=at, daß die Seitenfläche in der Umgebung des nn+-LberganöGs mit dessen Grenzfläche einen spitzen Winkel (aZ) einschließen, der ':leiner, ist als der Winkel (81) zwischen den Seiten- und l@c@äen und der Grenzfläche des p+n bzw. n+p-Übergznges . 2.) _albleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der größere spitze Winkel (81) etwa 400 und der kleinere (b2) etwa 50 beträgt.