DE19533956A1 - Leistungshalbleitervorrichtung - Google Patents

Leistungshalbleitervorrichtung

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lei­ stungshalbleitervorrichtung mit einer SOI-(Silicium- Auf-Isolator)-Struktur.
In den letzten Jahren werden integrierte Schaltun­ gen (ICs), die jeweils eine große Anzahl von Transisto­ ren und Widerstände haben, welche verbunden sind, um einen elektrische Schaltung zu bilden, und die auf einem Chip integriert sind, verbreitet in wichtigen Teilen von Rechnern oder Kommunikationsvorrichtungen verwendet. Unter den obigen ICs wird ein IC eines Typs, der eine Halbleitervorrichtung mit einer hohen Steh­ spannung (Leistungshalbleitervorrichtung) enthält, als ein Leistungs-IC bezeichnet.
Fig. 1 ist eine Schnittdarstellung, die die Innen­ struktur einer herkömmlichen Leistungshalbleitervor­ richtung (pin-Diode) mit SOI-Struktur zeigt.
In Fig. 1 bezeichnet ein Bezugszeichen 91 ein Halblei­ tersubstrat, und eine i-Typ-Halbleiter-Aktivschicht (SOI-Halbleiterschicht) 93 einer niedrigen Fremd­ stoffkonzentration ist über dem Halbleitersubstrat 91 gebildet, wobei dazwischen ein Isolierfilm (SOI-Isolierfilm) 92 vorgesehen ist.
Eine n-Typ-Emitterschicht 94 einer hohen Fremstoffkon­ zentration und eine p-Typ-Emitterschicht 95 einer hohen Fremdstoffkonzentration sind selektiv durch Diffusion in dem Oberflächenbereich der i-Typ-Halbleiter-Aktiv­ schicht 93 gebildet. Eine Kathodenelektrode 96 ist auf der n-Typ-Emitterschicht 94 gebildet, und eine Anoden­ elektrode 97 ist auf der p-Typ-Emitterschicht 95 gebil­ det.
Gemäß der Leistungshalbleitervorrichtung mit der obigen Struktur wird eine angelegte Spannung zwischen dem Hauptkörper der Vorrichtung und dem Isolierfilm 92 auf­ geteilt bzw. verteilt, und somit ist eine an dem Haupt­ körper der Vorrichtung anliegende Spannung abgesenkt, so daß eine hohe Stehspannung erhalten werden kann.
Jedoch hat dieser Typ einer Halbleitervorrichtung das folgende Problem. Das heißt, da die Spannung, die der Isolierfilm 92 auf teilen kann, eine Begrenzung hat, wird es schwierig, mit der herkömmlichen Struktur eine höhere Stehspannung zu erzielen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leistungshalbleitervorrichtung vorzusehen, die eine höhere Stehspannung als diejenige der herkömmli­ chen Vorrichtung hat.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Lei­ stungshalbleitervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1, 8, 18 bzw. 20 gelöst.
Gemäß einem ersten Aspekt schafft die vorliegende Er­ findung also eine Leistungshalbleitervorrichtung mit einem Substrat, einem Isolierfilm, der auf dem Substrat gebildet ist und einen unebenen Oberflächenteil auf der Oberfläche hiervon hat, und einem Halbleiterfilm, der auf dem unebenen Oberflächenteil des Isolierfilmes ge­ bildet ist, wobei der unebene Oberflächenteil Ladungs­ träger, die sich in dem Halbleiterfilm bewegen, veran­ laßt, eingefangen zu werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt schafft die vorliegende Er­ findung eine Leistungshalbleitervorrichtung mit einem Substrat, einem Isolierfilm, der auf dem Substrat ge­ bildet ist und eine Vielzahl von aufladbaren, schwim­ menden (Floating-)Elektroden hat, die darin vergraben sind, und einem Halbleiterfilm, der auf dem Isolierfilm gebildet ist, wobei jede der schwimmenden Elektroden Ladungen, die in dem Halbleiterfilm erzeugt sind, ver­ anlaßt, darin injiziert zu werden.
Gemäß einem dritten Aspekt schafft die vorliegende Er­ findung eine Leistungshalbleitervorrichtung mit einem Substrat, einem Isolierfilm, der auf dem Substrat ge­ bildet ist, und einem Halbleiterfilm, der auf dem Iso­ lierfilm gebildet ist und einen Fremdstoff enthält, wo­ bei das Konzentrationsprofil des Fremdstoffes in der Driftlängsrichtung in dem Driftbereich des Halbleiter­ filmes in der Form eines Buchstabens "S" definiert ist.
Da gemäß dem ersten Aspekt Ladungsträger, die sich in dem Halbleiterfilm bewegen, in den konkaven Teilen des Isolierfilmes gespeichert werden und die Dichte des elektrischen Feldes in dem Halbleiterfilm reduziert ist, ist die Stehspannung eines aus dem Halbleiterfilm gebildeten Teiles erhöht.
Da gemäß dem zweiten Aspekt die Dichte des elektrischen Filmes in dem Halbleiterfilm durch die aufgeladene Elektrode in dem Isolierfilm reduziert ist, ist die Stehspannung eines aus dem Halbleiterfilm gebildeten Teiles erhöht.
Weiterhin hat sich gemäß Untersuchungen der Erfinder dieser Anmeldung gezeigt, daß, wenn der Isolierfilm dick ist (wenn die Dicke des Isolierfilmes größer ist als die Driftlänge des Halbleiterfilmes) in einem Fall, in welchem ein Substrat, das aus dem Isolierfilm gebil­ det ist, und der auf dem Isolierfilm gebildete Halblei­ terfilm verwendet werden, ein gleichmäßiges elektri­ sches Feld in der Drift hervorgerufen wird, falls das Konzentrationsprofil des Fremdstoffes in der Drift­ längsrichtung in dem Driftbereich des Halbleiterfilmes in der Form eines Buchstabens "S" definiert ist, das heißt es liegt kein Teil vor, in welchem das elektri­ sche Feld teilweise erhöht und die Stehspannung abge­ senkt ist, so daß die Stehspannung erhöht werden kann.
Daher kann gemäß dem dritten Aspekt aufgrund des obigen Wissens die Stehspannung einer Leistungshalbleitervor­ richtung erhöht werden, selbst wenn ein dicker Isolier­ film (SOI-Isolierfilm) benutzt wird.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung, die die Innen­ struktur einer herkömmlichen Leistungs­ halbleitervorrichtung (pin-Diode) zeigt,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung 1 die die Innen­ struktur einer Leistungshalbleitervor­ richtung (pin-Diode) nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er­ findung zeigt,
Fig. 3 ein Diagramm, das das Prinzip der in Fig. 2 dargestellten Leistungshalblei­ tervorrichtung erläutert,
Fig. 4 einen Schnitt, der die Innenstruktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem zweiten Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 5 einen Schnitt, der die Innenstruktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem dritten Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 6 einen Schnitt, der die Innenstruktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem vierten Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 7 einen Schnitt, der die Innenstruktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (MOSFET) nach einem fünften Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 8 einen Schnitt, der die Innenstruktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (IGBT) nach einem sechsten Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 9 einen Schnitt, der die Innenstruktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (Thyristor) nach einem siebenten Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 10 eine Draufsicht, die ein unebenes Muster eines vergrabenen Siliciumoxydfilmes zeigt,
Fig. 11 eine Draufsicht, die ein anderes unebe­ nes Muster eines vergrabenen Silicium­ dioxydfilmes zeigt,
Fig. 12A bis 12E Schnittdarstellungen, die unebene Muster von vergrabenen Siliciumdioxydfilmen zeigen,
Fig. 13 einen Schnitt, der die Innenstruktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem achten Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 14 ein Diagramm, das das Prinzip der in Fig. 13 dargestellten Leistungshalblei­ tervorrichtung zeigt,
Fig. 15 ein Diagramm, das die Verteilung eines elektrischen Feldes in einem Teil inner­ halb der Vorrichtung vor dem Auftreten einer Lawinenerscheinung zeigt,
Fig. 16 ein Diagramm, das die Verteilung des elektrischen Feldes in einem Teil inner­ halb der Vorrichtung nach Auftreten der Lawinenerscheinung zeigt,
Fig. 17A und 17B Diagramme zum Erläutern des Ergebnisses der Messung der Stehspannung der in Fig. 13 gezeigten Leistungshalbleiter­ vorrichtung,
Fig. 18 einen Schnitt, der die Innenstruktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem neunten Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 19 eine Draufsicht, die die Ebenengestalt der schwimmenden Elektrode zeigt,
Fig. 20 eine Draufsicht, die eine andere Ebenen­ gestalt der schwimmenden Diode zeigt,
Fig. 21 einen Schnitt, der die Innenstruktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem zehnten Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 22 einen Schnitt, der die Innenstruktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem elften Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 23 einen Schnitt, der die Innenstruktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem zwölften Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 24 einen Schnitt, der die Innenstruktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem dreizehnten Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung zeigt,
Fig. 25 einen Schnitt, der die Innenstruktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem vierzehnten Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung zeigt,
Fig. 26 einen Schnitt, der die Innenstruktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem fünfzehnten Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung zeigt,
Fig. 27 einen Schnitt, der die Innenstruktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem sechzehnten Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung zeigt,
Fig. 28 einen Schnitt, der die Innenstruktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem siebzehnten Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung zeigt,
Fig. 29 einen Schnitt, der die Innenstruktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem achtzehnten Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung zeigt,
Fig. 30 einen Schnitt, der die Innenstruktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (MOSFET) nach einem neunzehnten Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 31 einen Schnitt, der die Innenstruktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (IGBT) nach einem zwanzigsten Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 32 einen Schnitt, der die Innenstruktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (Thyristor) nach einem einundzwanzigsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 33 einen Schnitt, der die Innenstruktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem zweiundzwanzig­ sten Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung zeigt,
Fig. 34 einen Schnitt, der die Innenstruktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem dreiundzwanzig­ sten Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung zeigt,
Fig. 35 einen Schnitt, der die Innenstruktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem vierundzwanzig­ sten Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung zeigt,
Fig. 36 einen Schnitt, der die Innenstruktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem fünfundzwanzig­ sten Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung zeigt,
Fig. 37 ein Diagramm, das die Innenstruktur einer herkömmlichen Leistungshalbleiter­ vorrichtung und ein Fremdstoffprofil hiervon zeigt,
Fig. 38 ein Diagramm, das die Verteilung eines elektrischen Feldes in der herkömmli­ chen, in Fig. 37 dargestellten Lei­ stungshalbleitervorrichtung zeigt,
Fig. 39 ein Diagramm, das die Verteilung des elektrischen Feldes in der in Fig. 36 dargestellten Leistungshalbleitervor­ richtung zeigt,
Fig. 40 ein Diagramm zum Erläutern der Methode des Ableitens eines angemessenen Fremd­ stoffkonzentrationsprofiles, wenn der vergrabene Isolierfilm dick ist,
Fig. 41 einen Schnitt, der die Innenstruktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem sechsundzwanzig­ sten Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung zeigt,
Fig. 42 einen Schnitt, der die Innenstruktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (MOSFET) nach einem siebenundzwanzigsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 43 einen Schnitt, der die Innenstruktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem achtundzwanzig­ sten Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung zeigt, und
Fig. 44 einen Schnitt, der die Innenstruktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem neunundzwanzig­ sten Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung zeigt.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben.
Fig. 2 ist eine Schnittdarstellung, die die Innen­ struktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
In der Zeichnung bezeichnet ein Bezugszeichen 1 ein ge­ erdetes Siliciumsubstrat, und ein vergrabener Silicium­ dioxydfilm (SOI-Isolierfilm) 2, der einen unebenen Oberflächenteil auf der Oberfläche hiervon hat, ist auf dem Siliciumsubstrat 1 gebildet. Eine n-Typ-Silicium- Aktivschicht (SOI-Halbleiterfilm) 3 von niedriger Fremdstoffkonzentration ist als eine i-Typ-Schicht (eigenleitende Schicht) auf dem vergrabenen Silicium­ dioxydfilm 2 gebildet. Der vergrabene Silicium­ dioxydfilm 2 und die n-Typ-Silicium-Aktivschicht 3 sind zusammengefaßt, um ein SOI-Substrat zu bilden.
Eine n-Typ-Emitterschicht 4 einer hohen Fremdstoffkon­ zentration und eine p-Typ-Emitterschicht 5 einer hohen Fremdstoffkonzentration sind selektiv durch Diffusion in dem Oberflächenbereich der n-Typ-Silicium-Aktiv­ schicht 3 gebildet; und die p-Typ-Emitterschicht 5, die n-Typ-Silicium-Aktivschicht 3 und die n-Typ-Emitter­ schicht 4 sind zusammengefaßt, um eine pin-Diode zu liefern.
Eine Kathodenelektrode 6 ist auf der n-Typ-Emitter­ schicht 4 gebildet, und eine Anodenelektrode 7 ist auf der p-Typ-Emitterschicht 5 gebildet.
Wenn eine positive Spannung an die Leistungshalbleiter­ vorrichtung mit der obigen Struktur über die Kathoden­ elektrode 6 und die Anodenelektrode 7 angelegt wird, werden Löcher h⁺ unter den Ladungsträgern (Elektro­ nen e und Löcher h⁺) in der Vorrichtung in den kon­ kaven Teilen der Oberfläche des vergrabenen Silicium­ dioxydfilmes 2 eingefangen, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, da das Siliciumsubstrat 1 geerdet ist, und als Ergebnis werden positive Inversionsschichten 8 in den konkaven Teilen auf der Oberfläche des vergrabenen Siliciumdioxydfilmes 2 gebildet.
Da die obige Inversionsschicht 8 wirkt, um die Stärke des elektrischen Feldes in der n-Typ-Silicium-Aktiv­ schicht 3 zu reduzieren, wird das elektrische Feld E₃ in der n-Typ-Silicium-Aktivschicht 3 schwächer als das elektrische Feld E₃ ohne Inversionsschicht 8. Die gleiche Erscheinung tritt in der n-Typ-Emitterschicht 4 auf. Da daher die Dichte des elektrischen Feldes in der Vorrichtung schwächer wird, kann die Stehspannung der Vorrichtung entsprechend im Vergleich mit dem her­ kömmlichen Fall erhöht werden.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist es vorzuziehen, daß die Tiefe d des konkaven Teiles (die Höhe des konvexen Tei­ les) des vergrabenen Siliciumdioxydfilmes 2 auf einen Wert größer als 50 nm eingestellt wird. Indem d auf den obigen Wert; eingestellt wird, ist es möglich, wirk­ sam Löcher in den konkaven Teilen einzufangen. Weiter­ hin wird die Dicke tox des vergrabenen Siliciumdioxyd­ filmes 2 ungefähr auf beispielsweise 4 µm eingestellt. Weiterhin ist es vorzuziehen, die lateralen oder seit­ lichen Breiten W₁ und W₂ des konkaven Teiles und kon­ vexen Teiles des vergrabenen Siliciumdioxydfilmes 2 derart einzustellen, daß W₁, W₂ < 3tox vorliegt. Die Dicke t des vergrabenen Siliciumdioxydfilmes 2 wird beispielsweise auf ungefähr 4 µm eingestellt.
Der vergrabene Siliciumdioxydfilm 2 kann ein PSG-(Phosphorsilicatglas-)Film, ein BPSG-(Bor-Phosphor­ silicatglas-)Film oder dergleichen sein.
Die Ursache, warum, die Dichte des elektrischen Feldes in der n-Typ-Silicium-Aktivschicht 3 reduziert ist, ist die folgende:
Wenn die dielektrischen Faktoren des vergrabenen Sili­ ciumdioxydfilmes 2 und der n-Typ-Silicium-Aktiv­ schicht 3 ε₂ und ε₃ sind, kann die folgende Gleichung infolge der Kontinuität der Dichte des elektrischen Feldes an der Grenzfläche zwischen dem vergrabenen Siliciumdioxydfilm 2 und der n-Typ-Silicium-Aktiv­ schicht 3, wenn keine Inversionsschicht 8 gebildet ist, erhalten werden:
ε₃·E₃ = ε₂·E₂ (1)
Wenn die Menge der Ladungen, die auf den konvexen Ober­ flächenteilen durch die Inversionsschichten 8 verur­ sacht sind, durch Q gegeben ist (Q zeigt einen Mittel­ wert auf der Zwischenfläche zwischen dem vergrabenen Siliciumdioxydfilm 2 und der n-Typ-Silicium-Aktiv­ schicht 3 an), dann wird die rechte Seite der Glei­ chung (1) verändert zu (ε₂·E₂ - Q).
Daher wird E₃ auf der linken Seite, das heißt das elek­ trische Feld in der n-Typ-Silicium-Aktivschicht 3, schwächer.
Wie oben beschrieben ist, kann gemäß dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel das elektrische Feld in der Silicium- Aktivschicht mittels des vergrabenen Siliciumdioxydfil­ mes 2 geschwächt werden, der den unebenen Oberflächen­ teil auf der Oberfläche hiervon hat, und es kann eine Leistungshalbleitervorrichtung mit einer Stehspannung erhalten werden, die höher ist als diejenige der her­ kömmlichen Vorrichtung.
Da weiterhin die Stehspannung erhöht ist, kann die Fremdstoffkonzentration der n-Typ-Silicium-Aktiv­ schicht 3 gesteigert werden, und der EIN-Widerstands­ wert hiervon kann vermindert werden.
Fig. 4 ist eine Schnittdarstellung 1 die die Innen­ struktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. In den folgenden Zeich­ nungen sind Teile, die die gleichen sind oder denjeni­ gen entsprechend die in den Fig. 1 und 3 gezeigt sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und eine Detailbeschreibung hiervon ist weggelassen (dies gilt auch für die folgenden Ausführungsbeispiele).
Die Leistungshalbleitervorrichtung des zweiten Ausfüh­ rungsbeispiels ist verschieden von derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels (Fig. 2) insoweit, als eine vergrabene Siliciumdioxydschicht 2a mit einem un­ ebenen Oberflächenteil auf der Oberfläche hiervon auch auf der Oberseite der n-Typ-Silicium-Aktivschicht 3 ge­ bildet ist. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kann die Dichte des elektrischen Feldes in dem oberen Teil der n-Typ-Silicium-Aktivschicht 3 auch reduziert wer­ den, und die Stehspannung kann weiter erhöht werden. In diesem Beispiel werden Elektronen in den konkaven Teilen des vergrabenen Siliciumdioxydfilmes 2a einge­ fangen.
Fig. 5 ist eine Schnittdarstellung, die die Innen­ struktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Leistungshalbleitervorrichtung des dritten Ausfüh­ rungsbeispiels unterscheidet sich von derjenigen des zweiten Ausführungsbeispiels (Fig. 4) dadurch, daß eine Feldplatte 11 auf der vergrabenen Siliciumdioxyd­ schicht 2a gebildet ist. Gemäß dem dritten Ausfüh­ rungsbeispiel kann ein auf der Seite der Kathodenel­ ektrode 6 hervorgerufenes intensives elektrisches Feld durch die Feldplatte 11 gemindert werden, und das intensive elektrische Feld, das durch Bilden der Feld­ platte 11 auf der Seite der Anodenelektrode 7 hervorge­ rufen ist, kann durch den vergrabenen Siliciumdioxyd­ film 2a gemindert werden.
Fig. 6 ist eine Schnittdarstellung, die die Innen­ struktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Leistungshalbleitervorrichtung des vierten Ausfüh­ rungsbeispiels unterscheidet sich von derjenigen des zweiten Ausführungsbeispiels (Fig. 4) dadurch, daß die Oberfläche des vergrabenen Siliciumdioxydfilmes 2b auf dem Siliciumsubstrat 1 flach gemacht ist. Wenn die vergrabene Siliciumdioxydschicht 2b dick gemacht ist, kann eine ausreichend hohe Stehspannung erhalten wer­ den. Mit anderen Worten, wenn der vergrabene Silicium­ dioxydfilm 2b dick gemacht ist, kann eine ausreichend hohe Stehspannung erzielt werden, indem lediglich der vergrabene Siliciumdioxydfilm 2a verwendet wird.
Fig. 7 ist eine Schnittdarstellung, die die Innen­ struktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (MOSFET) nach einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
In dem ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 2) liegt der vergrabene Siliciumdioxydfilm gemäß der vorliegenden Erfindung an der pin-Diode; er liegt jedoch in dem fünften Ausführungsbeispiel an einem MOS-Feldeffekt­ transistor (MOSFET). In diesem Fall sind, wie in Fig. 7 gezeigt ist, eine n-Typ-Drainschicht 31 und eine p-Typ-Wannenschicht 32 in dem Oberflächenbereich einer n-Typ-Silicium-Aktivschicht 3 gebildet. Weiter­ hin ist eine n-Typ-Sourceschicht 33 in dem Oberflä­ chenbereich der p-Typ-Wannenschicht 32 gebildet. Weiterhin ist eine Drainelektrode 34 auf der n-Typ- Drainschicht 31 gebildet, und eine Sourceelektrode 35 ist auf der p-Typ-Wannenschicht 32 und der n-Typ- Sourceschicht 33 gebildet. Eine Gateelektrode 36 ist auf der n-Typ-Sourceschicht 33, der p-Typ-Wannen­ schicht 32 und der n-Typ-Silicium-Aktivschicht 3 über einen Gateoxydfilm 37 gebildet.
Bei der obigen Struktur kann wie in dem Fall des ersten Ausführungsbeispiels die Dichte des elektrischen Feldes in der Vorrichtung abgesenkt werden, und es kann ein MOSFET erhalten werden, dessen Stehspannung höher ist als diejenige des herkömmlichen Falles.
Fig. 8 ist eine Schnittdarstellung, die die Innen­ struktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (IGBT) nach einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung zeigt.
In dem ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 2) liegt der vergrabene Siliciumdioxydfilm 2 gemäß der vorliegenden Erfindung an der pin-Diode; jedoch liegt er in dem sechsten Ausführungsbeispiel an einem Isoliergate-Typ- Bipolartransistor (IGBT). In diesem Fall sind, wie in Fig. 8 gezeigt ist, eine n-Typ-Pufferschicht 38 und eine p-Typ-Wannenschicht 32 in dem Oberflächenbereich der n-Typ-Silicium-Aktivschicht 3 gebildet. Weiterhin ist eine p-Typ-Emitterschicht 39 in dem Oberflächenbe­ reich der n-Typ-Pufferschicht 38 gebildet, und eine n-Typ-Sourceschicht 33 ist in dem Oberflächenbereich der p-Typ-Wannenschicht 32 gebildet. Weiterhin ist eine Drainelektrode auf der p-Typ-Emitterschicht 39 ge­ bildet, und eine Sourceelektrode 35 ist auf der p-Typ- Wannenschicht 32 und der n-Typ-Sourceschicht 33 gebil­ det. Eine Gateelektrode 36 ist auf der n-Typ-Source­ schicht 33, der p-Typ-Wannenschicht 32 und der n-Typ- Silicium-Aktivschicht 3 über einen Gateoxydfilm 37 ge­ bildet.
Bei der obigen Struktur kann wie in dem Fall des ersten Ausführungsbeispiels die Dichte des elektrischen Feldes in der Vorrichtung abgesenkt werden, und es kann ein IGBT erhalten werden, dessen Stehspannung höher ist als diejenige des herkömmlichen Falles.
Fig. 9 ist eine Schnittdarstellung, die die Innen­ struktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (Thyristor) gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
In dem ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 2) liegt der vergrabene Siliciumdioxydfilm gemäß der vorliegenden Erfindung an der pin-Diode; jedoch liegt er in dem siebten Ausführungsbeispiel an einem Thyristor. In diesem Fall sind, wie in Fig. 9 gezeigt ist, eine n-Typ-Pufferschicht 38 und eine p-Typ-Basisschicht 40 in dem Oberflächenbereich einer n-Typ-Silicium-Aktiv­ schicht 3 gebildet. Weiterhin ist eine p-Typ-Emitter­ schicht 39 in dem Oberflächenbereich der n-Typ-Puffer­ schicht 38 gebildete und eine n-Typ-Sourceschicht 33 ist in dem Oberflächenbereich der p-Typ-Basisschicht 40 gebildet. Weiterhin ist eine Drainelektrode 34 auf der p-Typ-Emitterschicht 39 gebildete und eine Source­ elektrode 41 ist auf der p-Typ-Basisschicht 40 und der n-Typ-Sourceschicht 33 gebildet. Eine Gateelektrode 36 ist auf der n-Typ-Sourceschicht 33, der p-Typ-Basis­ schicht 40 und der n-Typ-Silicium-Aktivschicht 3 über einen Gateoxydfilm 37 gebildet. Bei einem Ansteuerbe­ trieb ist eine Schalterschaltung mit einem verschiede­ nen Gate 42, wie in Fig. 9 gezeigt ist, beispielsweise mit der Sourceelektrode 41 verbunden.
Bei der obigen Struktur kann wie im Fall des ersten Ausführungsbeispiels die Dichte des elektrischen Feldes in der Vorrichtung abgesenkt werden, und es kann ein Thyristor erhalten werden, dessen Stehspannung höher ist als diejenige des herkömmlichen Falles.
Die Fig. 10 und 11 sind Draufsichten, die unebene Muster der vergrabenen Siliciumdioxydfilme 2, 2a und 2b zeigen, welche in dem ersten bis siebenten Ausführungs­ beispiel verwendet sind.
Fig. 10 zeigt ein Beispiel des unebenen Musters mit konkaven Teilen mit einer kreisförmigen Ebenengestalt, und Fig. 11 zeigt ein Beispiel des unebenen Musters mit konkaven Teilen mit einer quadratischen (poly­ gonalen) Ebenengestalt. Die obigen unebenen Muster können einfach mittels der bekannten Photolitho­ graphietechnik oder Ätztechnik gebildet werden.
Die Fig. 12A bis 12E sind Schnittdarstellungen, die unebene Muster von vergrabenen Siliciumdioxydfilmen 2, 2a und 2b zeigen, welche in den ersten bis siebenten Ausführungsbeispielen verwendet sind. Fig. 12A zeigt ein Beispiel des unebenen Musters mit konkaven Teilen mit einem invers kegelförmigen Querschnitt, Fig. 12B zeigt ein Beispiel des unebenen Musters mit konkaven Teilen mit einem dreieckförmigen Querschnitte Fig. 12C zeigt ein Beispiel des unebenen Musters mit konvexen Teilen mit einem kegelförmigen Querschnitt, Fig. 12D zeigt ein Beispiel des unebenen Musters mit konkaven Teilen mit einem trapezförmigen Querschnitt, und Fig. 12E zeigt ein Beispiel des unebenen Musters mit einem unebenen Oberflächenteil mit einem unregelmäßigen Querschnitt.
Fig. 13 ist eine Schnittdarstellung, die die Innen­ struktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Leistungshalbleitervorrichtung des achten Ausfüh­ rungsbeispiels unterscheidet sich von derjenigen des ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 2) dadurch, daß schwimmende Elektroden 9 in der vergrabenen Silicium­ dioxydschicht 2 gebildet sind. Mit anderen Worten, beim achten Ausführungsbeispiel wird der vergrabene Siliciumdioxydfilm 2 mit den darin vergrabenen schwim­ menden Elektroden 9 verwendet.
Wenn eine Spannung an die Leistungshalbleitervorrich­ tung mit der obigen Struktur angelegt und graduell er­ höht wird, tritt eine Lawinenerscheinung auf, um Elek­ tronen e und Löcher h⁺ durch ein intensives elektri­ sches Feld zu erzeugen, das in der Vorrichtung hervor­ gerufen ist, wenn die Spannung einen bestimmten Pegel erreicht, wie dies in Fig. 14 gezeigt ist. Die Löcher h+ werden in die schwimmenden Elektroden 9 über den vergrabenen Siliciumdioxydfilm 2 nach dem gleichen Prinzip wie in dem Fall des EPROM injiziert, so daß die schwimmende Elektrode 9 positiv aufgeladen wird. Als Ergebnis kann die Dichte des elektrischen Feldes in der Vorrichtung abgesenkt werden.
Fig. 15 zeigt die Verteilung des elektrischen Feldes in einem Teil innerhalb der Vorrichtung vor dem Auftre­ ten der Lawinenerscheinung, und Fig. 16 zeigt die Ver­ teilung des elektrischen Feldes in einem Teil innerhalb der Vorrichtung nach Auftreten der Lawinenerscheinung. Wenn die Menge der in der schwimmenden Elektrode 9 ge­ speicherten Ladungen durch Q gegeben ist, wird das elektrische Feld in der n-Typ-Silicium-Aktivschicht 3 nach Auftreten der Lawinenerscheinung um eine Größe entsprechend Q/ε₂ reduziert. Das heißt, wenn die Lawi­ nenerscheinung auftritt, ist die Fläche der n-Typ-Sili­ cium-Aktivschicht 3, die durch schräge Linien in Fig. 15 angedeutet ist, um eine Größe entsprechend Q/ε₂ reduziert, wie dies in Fig. 16 gezeigt ist. Selbst wenn eine Spannung des gleichen Pegels wie zuvor an einen Teil der n-Typ-Silicium-Aktivschicht 3 ent­ sprechend einem Teil der geladenen schwimmenden Elek­ trode 9, in die Löcher injiziert sind, angelegt wird, tritt keine Lawinenerscheinung auf. Das heißt, wenn die schwimmende Elektrode 9 darin gespeicherte Ladungen hat, wird ein Teil, in welchem die Lawinenerscheinung aufgetreten ist, in der Vorrichtung gespeichert, und die in der schwimmenden Elektrode 9 gespeicherten La­ dungen wirken, um das Auftreten der Lawinenerscheinung in dem Teil zu verhindern, selbst wenn die Spannung an­ gelegt ist.
In dem achten Ausführungsbeispiel wird eine Impulsspan­ nung oder eine Spannung, die graduell angehoben ist, an die Leistungshalbleitervorrichtung vor einem Vorrich­ tungsbetrieb angelegt, um eine Lawinenerscheinung in der n-Typ-Silicium-Aktivschicht 3 und erforderliche La­ dung einer der schwimmenden Elektroden 9 zu verursa­ chen, so daß eine Leistungshalbleitervorrichtung mit einer hohen Stehspannung realisiert wird.
Um wirksam die schwimmenden Elektroden 9 aufzuladen, ist es vorzuziehen, den Abstand d₁ von der Oberfläche des vergrabenen Siliciumdioxydfilmes 2 bis zu der Ober­ fläche der schwimmenden Elektrode 9 in den Bereich von 200 nm < d₁ < 5 nm einzustellen, wie dies in Fig. 14 gezeigt ist. Wenn weiterhin die Dicke des vergrabenen Siliciumdioxydfilmes 2 den Wert tox hat, ist es vorzu­ ziehen, die vertikale Breite d₂ der schwimmenden Elek­ trode 9 in den Bereich von d₂ < tox/2 einzustellen. Weiterhin wird die seitliche oder laterale Breite W₃ der schwimmenden Elektrode 9 vorzugsweise kleiner als die Driftlänge eingestellt, und das Intervall W₄ zwi­ schen den schwimmenden Elektroden 9 wird vorzugsweise in den Bereich von W₄ < 3tox eingestellt.
Die Fig. 17A und 17B sind Diagramme zum Darstellen des Ergebnisses einer Computersimulation aufgrund der Stehspannung der Leistungshalbleitervorrichtung. In Fig. 17A ist ein Graph gezeigt, der die Beziehung zwi­ schen Ladungen der schwimmenden Elektrode 9 und der Stehspannung angibt. Wie aus dem Graph zu ersehen ist, kann die Stehspannung angehoben werden, da das Inter­ vall W₄ zwischen den schwimmenden Elektroden 9 kleiner gemacht ist. Gleichzeitig wird die Dicke tox des ver­ grabenen Siliciumdioxydfilmes 2 auf 2 µm eingestellt. In Fig. 17B sind Daten der Stehspannungswerte gezeigt, die erhalten sind, wenn die Dicke tox des vergrabenen Siliciumdioxydfilmes 2 und das Intervall W₄ zwischen den schwimmenden Elektroden 9 verändert werden. Wie aus den Daten zu ersehen ist, kann die Stehspannung an­ gehoben werden, wenn die Dicke tox des vergrabenen Siliciumdioxydfilmes 2 größer gemacht ist.
Fig. 18 ist eine Schnittdarstellung, die die Innen­ struktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Leistungshalbleitervorrichtung des neunten Ausfüh­ rungsbeispiels unterscheidet sich von derjenigen des achten Ausführungsbeispiels (Fig. 13) dadurch, daß der Abstand d zwischen der Oberfläche der schwimmenden Elektrode 9 und der Oberfläche der vergrabenen Sili­ ciumdioxydschicht 2 auf 5 nm oder weniger eingestellt ist. Das heißt, in dem neunten Ausführungsbeispiel ist die schwimmende Elektrode 9 extrem nahe zu der Oberflä­ che des vergrabenen Siliciumdioxydfilmes 2 gebildet, und Löcher werden in die schwimmenden Elektroden 9 nicht durch die Lawinenerscheinung, sondern durch den Tunneleffekt injiziert. Wenn in diesem Fall die Rich­ tung des elektrischen Feldes in der n-Typ-Silicium­ schicht 3 und in dem vergrabenen Siliciumdioxydfilm 2 umgekehrt ist, werden Elektronen in die Elektroden 9 durch den Tunneleffekt injiziert.
Wenn die schwimmende Elektrode 9 aufgeladen oder entla­ den wird, ist es möglich, genau die Ladungsgröße der schwimmenden Elektrode zu steuern, indem das Substrat­ potential in der gleichen Weise wie im Falle des Steu­ ergates eines EEPROM vorgespannt wird. Das heißt, die Ladungsgröße der schwimmenden Elektrode wird genau ein­ gestellt, indem jeweils veränderliche Spannungsversor­ gungen für das Substrat, die Kathodenelektrode und die Anodenelektrode geliefert werden, um so unabhängig das Substratpotential, das Kathodenelektrodenpotential und das Anodenelektrodenpotential zu steuern, und indem die veränderlichen Spannungsversorgungen gesteuert werden, um die Potentialdifferenz zwischen dem Substrat und der Kathodenelektrode und die Potentialdifferenz zwischen dem Substrat und der Anodenelektrode zu steigern und die Potentialdifferenz zwischen der Kathodenelektrode und der Anodenelektrode zu reduzieren.
Die Fig. 19 und 20 sind Draufsichten, die die Ebe­ nengestalten der schwimmenden Elektroden zeigen, welche in den achten und neunten Ausführungsbeispielen verwen­ det sind.
Fig. 19 zeigt eine Beispiel der schwimmenden Elektro­ den 9 mit einer kreisförmigen Ebenengestalt. In diesem Fall ist die Richtfähigkeit des elektrischen Feldes verloren, und es liegt kein Teil vor, in welchem das elektrische Feld konzentriert ist. Weiterhin zeigt Fig. 20 ein Beispiel der schwimmenden Elektroden 9 mit einer quadratischen (polygonalen) Ebenengestalt. Da in diesem Fall die Anzahl der schwimmenden Elektroden für jede Einheitsfläche gesteigert werden kann, kann die Dichte des elektrischen Feldes in der Vorrichtung wirk­ sam abgesenkt werden. In diesem Fall ist es möglich, schwimmende Elektroden 9 von Streifenform zu verwenden.
Fig. 21 ist eine Schnittdarstellung, die die Innen­ struktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Leistungshalbleitervorrichtung des zehnten Ausfüh­ rungsbeispiels unterscheidet sich von derjenigen des achten Ausführungsbeispiels (Fig. 13) dadurch, daß eine Siliciumdioxydschicht 2a mit darin vergrabenen schwimmenden Elektroden 9a auf der n-Typ-Silicium- Aktivschicht 3 gebildet ist. Gemäß dem zehnten Ausfüh­ rungsbeispiel kann die Dichte des elektrischen Feldes in dem oberseitigen Teil der n-Typ-Silicium-Aktiv­ schicht 3 wirksam abgesenkt werden.
Fig. 22 ist eine Schnittdarstellung, die die Innen­ struktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem elften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Leistungshalbleitervorrichtung des elften Ausfüh­ rungsbeispiels unterscheidet sich von derjenigen des zehnten Ausführungsbeispiels (Fig. 21) dadurch, daß keine schwimmende Elektrode in dem vergrabenen Sili­ ciumdioxydfilm 2 gebildet ist. Wenn der vergrabene Siliciumdioxydfilm 2b dick ist, wird eine ausreichend hohe Stehspannung erhalten. Mit anderen Worten, wenn der vergrabene Siliciumdioxydfilm 2 dick ist, wird eine ausreichend hohe Stehspannung nur durch Verwendung des vergrabenen Siliciumdioxydfilmes 2a erhalten.
Die Fig. 23 bis 25 sind Schnittdarstellungen, die die Innenstrukturen von Leistungshalbleitervorrichtun­ gen (pin-Dioden) nach einem zwölften bis vierzehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen. Die Leistungshalbleitervorrichtungen der Fig. 23 bis 25 werden erhalten, indem die Dicken der n-Typ-Sili­ cium-Aktivschichten 3 in den Leistungshalbleitervor­ richtungen der Fig. 13, 21 und 22 vermindert werden.
Die Fig. 26 bis 29 sind Schnittdarstellungen, die die Innenstrukturen von Leistungshalbleitervorrichtun­ gen (pin-Dioden) nach einem fünfzehnten bis achtzehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen. Die Leistungshalbleitervorrichtungen der Fig. 26 bis 29 werden erhalten, indem obere Elektroden 12 auf den jeweiligen vergrabenen Siliciumdioxydfilmen 2a der Lei­ stungshalbleitervorrichtungen der Fig. 21, 22, 24, 25 gebildet werden. Gemäß dem fünfzehnten bis acht­ zehnten Ausführungsbeispiel kann die Ladungsgröße der schwimmenden Elektrode 9a genau durch eine an die obere Elektrode 12 gelegte Spannung gesteuert werden. Wei­ terhin kann durch Verbinden der oberen Elektrode 12 mit der Kathodenelektrode 6 oder der Anodenelektrode 7 ein Einfluß durch das elektrische Feld auf den oberen Teil der Vorrichtung gemildert werden.
Fig. 30 ist eine Schnittdarstellung, die die Innen­ struktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (MOSFET) gemäß einem neunzehnten Ausführungsbeispiel der vorlie­ genden Erfindung zeigt.
In dem achten Ausführungsbeispiel (Fig. 13) wird der vergrabene Siliciumdioxydfilm gemäß der vorliegenden Erfindung auf die pin-Diode angewandt; jedoch wird er in dem neunzehnten Ausführungsbeispiel auf einen MOSFET angewandt. In diesem Fall sind, wie in Fig. 30 ge­ zeigt ist, eine n-Typ-Drainschicht 31 und ein p-Typ- Wannenschicht 32 in dem Oberflächenbereich einer n-Typ- Silicium-Aktivschicht 3 gebildet. Weiterhin ist eine n-Typ-Sourceschicht 3 in dem Oberflächenbereich der p-Typ-Wannenschicht 32 gebildet. Außerdem ist eine Drainelektrode 34 auf der n-Typ-Drainschicht 31 gebil­ det, und eine Sourceelektrode 35 ist in der p-Typ-Wan­ nenschicht 32 und der n-Typ-Sourceschicht 33 gebildet. Eine Gateelektrode 36 ist auf der n-Typ-Source­ schicht 33, der p-Typ-Wannenschicht 32 und der n-Typ- Silicium-Aktivschicht 3 über einen Gateoxydfilm 37 ge­ bildet. Bei der obigen Struktur kann wie im Falle des ersten Ausführungsbeispiels die Dichte des elektrischen Feldes in der Vorrichtung abgesenkt werden, und es kann ein MOSFET erhalten werden, dessen Stehspannung höher ist als diejenige des herkömmlichen Falles.
Mit der obigen Struktur kann wie im Falle des achten Ausführungsbeispiels die Dichte des elektrischen Feldes in der Vorrichtung abgesenkt werden, und es kann ein MOSFET erhalten werden, dessen Stehspannung höher ist als diejenige des herkömmlichen Falles.
Fig. 31 ist eine Schnittdarstellung, die die Innen­ struktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (IGBT) gemäß einem zwölften Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung zeigt.
In dem achten Ausführungsbeispiel (Fig. 13) wird der vergrabene Siliciumdioxydfilm gemäß der vorliegenden Erfindung auf die pin-Diode angewandt; jedoch wird er in dem zwölften Ausführungsbeispiel auf einen IGBT an­ gewandt. In diesem Fall sind, wie in Fig. 31 gezeigt ist, eine n-Typ-Pufferschicht 38 und eine p-Typ-Wannen­ schicht 32 in dem Oberflächenbereich einer n-Typ-Sili­ cium-Aktivschicht 3 gebildet. Weiterhin ist eine p-Typ-Emitterschicht 39 in dem Oberflächenbereich der n-Typ-Pufferschicht 38 gebildet, und eine n-Typ-Source­ schicht 33 ist in dem Oberflächenbereich der p-Typ-Wan­ nenschicht 32 gebildet. Außerdem ist eine Drainelek­ trode 34 auf der p-Typ-Emitterschicht 39 gebildet, und eine Sourceelektrode 35 ist auf der p-Typ-Wannen­ schicht 32 und der n-Typ-Sourceschicht 33 gebildet. Eine Gateelektrode 36 ist auf der n-Typ-Source­ schicht 33, der p-Typ-Wannenschicht 32 und der n-Typ- Silicium-Aktivschicht 3 über einen Gateoxydfilm 37 ge­ bildet.
Bei der obigen Struktur kann wie im Falle des achten Ausführungsbeispiels die Dichte des elektrischen Feldes in der Vorrichtung abgesenkt werden, und es kann ein IGBT erhalten werden, dessen Stehspannung höher ist als diejenige des herkömmlichen Falles.
Fig. 32 ist eine Schnittdarstellung i die die Innen­ struktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (Thyristor) gemäß einem einundzwanzigsten Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
In dem achten Ausführungsbeispiel (Fig. 13) ist der vergrabene Siliciumdioxydfilm gemäß der vorliegenden Erfindung auf die pin-Diode angewandt; jedoch ist er in dem einundzwanzigsten Ausführungsbeispiel auf einen Thyristor angewandt. In diesem Fall werden, wie in Fig. 32 gezeigt ist, eine n-Typ-Pufferschicht 38 und eine p-Typ-Basisschicht 40 in dem Oberflächenbereich einer n-Typ-Silicium-Aktivschicht 3 gebildet. Weiter­ hin wird eine p-Typ-Emitterschicht 39 in dem Oberflä­ chenbereich der n-Typ-Pufferschicht 38 gebildet, und eine n-Typ-Sourceschicht 33 wird in dem Oberflächenbe­ reich der p-Typ-Basisschicht 40 gebildet. Außerdem wird eine Drainelektrode 34 auf der p-Typ-Emitter­ schicht 39 gebildete und eine Sourceelektrode 41 wird auf der p-Typ-Basisschicht 40 und der n-Typ-Source­ schicht 33 gebildet. Eine Gateelektrode 36 wird auf der n-Typ-Sourceschicht 33, der p-Typ-Basisschicht 40 und der n-Typ-Silicium-Aktivschicht 3 über einen Gate­ oxydfilm 37 gebildet. In dem Ansteuerbetrieb ist eine Schalterschaltung mit einem verschiedenen Gate 42, wie in Fig. 32 gezeigt, mit beispielsweise der Sourceelek­ trode 41 verbunden.
Mit der obigen Struktur kann wie im Falle des achten Ausführungsbeispiels die Dichte des elektrischen Feldes in der Vorrichtung abgesenkt werden, und es kann ein Thyristor erhalten werden, dessen Stehspannung höher ist als diejenige des herkömmlichen Falles.
Fig. 33 ist eine Schnittdarstellung, die die Innen­ struktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem zweiundzwanzigsten Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Leistungshalbleitervorrichtung des zweiundzwanzig­ sten Ausführungsbeispieles unterscheidet sich von der­ jenigen des achten Ausführungsbeispiels (Fig. 13) da­ durch, daß einen ionenimplantierte Schicht 13, die ge­ bildet ist durch implantieren von Metallionen, wie bei­ spielsweise Gold, in den Oberflächenbereich der n-Typ- Silicium-Aktivschicht, anstelle der schwimmenden Elek­ trode verwendet wird. Die ionenimplantierte Schicht 13 wirkt als eine geladene schwimmende Elektrode, und da­ her kann der gleiche Effekt erzielt werden, der durch Verwendung der schwimmenden Elektrode erhalten ist.
Fig. 34 ist eine Schnittdarstellung, die die Innen­ struktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem dreiundzwanzigsten Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Leistungshalbleitervorrichtung des dreiundzwanzig­ sten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von derje­ nigen des dreiundzwanzigsten Ausführungsbeispiels (Fig. 33) dadurch, daß diskrete ionenimplantierte Schichten 13 durch teilweises Implantieren von Metall­ ionen gebildet sind. Da in dem dreiundzwanzigsten Aus­ führungsbeispiel zwei benachbarte ionenimplantierte Schichten 13 voneinander durch einen Oxydfilm isoliert sind, bewegen sich in der ionenimplantierten Schicht 13 eingefangene Löcher nicht in die benachbarte ionen­ implantierte Schicht 13, um so zu ermöglichen, daß das Auftreten eines Leckstromes verhindert ist.
Fig. 35 ist eine Schnittdarstellung, die die Innen­ struktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem vierundzwanzigsten Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Leistungshalbleitervorrichtung des vierundzwanzig­ sten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von derje­ nigen des zweiundzwanzigsten Ausführungsbeispiels (Fig. 33) dadurch, daß ein Siliciumdioxydfilm 2a mit einer darin gebildeten ionenimplantierten Schicht 13 auf der Oberseite der n-Typ-Silicium-Aktivschicht 3 ge­ bildet ist. Gemäß dem vierundzwanzigsten Ausführungs­ beispiel kann die Dichte des elektrischen Feldes in dem oberen Teil der n-Typ-Silicium-Aktivschicht 3 klein ge­ macht werden, und die Stehspannung kann weiter gestei­ gert werden. Wenn der vergrabene Siliciumdioxydfilm 2 dick ist, kann die ionenimplantierte Schicht des ver­ grabenen Siliciumdioxydfilmes 2 weggelassen werden.
Fig. 36 ist eine Schnittdarstellung, die die Innen­ struktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem fünfundzwanzigsten Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
In Fig. 36 bezeichnet ein Bezugssymbol 2 thic einen dicken vergrabenen Isolierfilm mit einer Dicke von un­ gefähr 1 µm bis einigen hundert µm, der aus Quarzglas gebildet ist. Das heißt, die Dicke des vergrabenen Siliciumdioxydfilmes 2 thic ist im wesentlichen die glei­ che wie die Driftlänge D (die Länge der n-Typ-Silicium- Aktivschicht 3 eines Teiles mit Ausnahme der n-Typ- Emitterschicht 4 und der p-Typ-Emitterschicht 5) der Vorrichtung.
Das Merkmal des fünfundzwanzigsten Ausführungsbeispiels liegt darin, daß das Fremdstoffkonzentrationsprofil der i-Typ-Silicium-Aktivschicht 3i eines hohen Widerstand­ wertes in der Driftlängsrichtung in der Form des Buch­ stabens "S" gebildet ist (nahezu tan Θ). Vorzugsweise ist ein Teil von ungefähr 1/10 bis 1/2 der i-Typ-Sili­ cium-Aktivschicht 3i als ein p-Typ-Bereich gebildet. Das heißt, ein Bereich, der von der Position "0" bis zu der Position von ungefähr D/10 bis D/2 reicht, ist als ein p-Typ-Bereich in der Form des Buchstabens "S" ge­ bildet.
Fig. 39 ist ein Diagramm, das die Verteilung des elek­ trischen Feldes in der i-Typ-Silicium-Aktivschicht (Driftschicht) 3i des fünfundzwanzigsten Ausführungs­ beispiels zeigt. In Fig. 39 bedeutet ein Bezugssym­ bol P4 die Position einer n-Typ-Emitterschicht 4, und ein Bezugssymbol P5 zeigt die Position einer p-Typ- Emitterschicht 5 an. Wie aus der Fig. 39 zu ersehen ist, hat das elektrische Feld in der i-Typ-Silicium- Aktivschicht 3i den Wert Ec und ist konstant, und es liegt kein Teil vor, in welchem die Stehspannung teil­ weise abgesenkt ist.
Fig. 37 ist ein Diagramm, das die Innenstruktur einer herkömmlichen Leistungshalbleitervorrichtung und ein Fremdstoffkonzentrationsprofil hiervon zeigt. Das heißt, Fig. 37 zeigt ein n-Typ-Fremdstoffkonzentra­ tionsprofil in der Innenstruktur, in welcher die Drift­ länge ausreichend größer als die Dicke des vergrabenen Siliciumdioxydfilmes 2 ist. Das n-Typ-Fremdstoffkon­ zentrationsprofil ist in einer linearen Form derart de­ finiert, daß die n-Typ-Fremdstoffkonzentration höher in einem Teil wird, der näher zu der n-Typ-Emitter­ schicht 4 ist. Das elektrische Feld, das hervorgerufen ist, wenn das n-Typ-Fremdstoffkonzentrationsprofil auf eine n-Typ-Silicium-Aktivschicht der Leistungshalblei­ tervorrichtung angewandt ist, die einen dicken vergra­ benen Siliciumdioxydfilm wie in dem fünfundzwanzigsten Ausführungsbeispiel hat, ist in Fig. 38 gezeigt.
Aus der Fig. 38 ist zu ersehen, daß das elektrische Feld plötzlich an beiden Ende der n-Typ-Silicium-Aktiv­ schicht (Driftschicht) ansteigt, und ein Teil, in wel­ chem die Stehspannung teilweise abgesenkt ist, ist vor­ handen. Wenn ein Teil mit einer niedrigen Stehspannung vorliegt, so wird die Stehspannung der Vorrichtung ex­ trem abgesenkt, und eine hohe Stehspannung kann nicht erhalten werden. Die Tatsache, daß die Stehspannung abgesenkt ist, wenn das herkömmliche lineare Fremd­ stoffkonzentrationsprofil in einem Fall verwendet wird, in welchem der vergrabene Siliciumdioxydfilm dick ist (wenn die Dicke und die Driftlänge des vergrabenen Siliciumdioxydfilmes im wesentlichen gleich zueinander sind), und daß eine ausreichend hohe Stehspannung er­ zielt werden kann, wenn das Fremdstoffkonzentrations­ profil in der Form eines Buchstabens "S" in dem fünf­ undzwanzigsten Ausführungsbeispiel vorliegt, wird als eine neue Tatsache verwendet, welche von den Erfindern ermittelt wurde.
Fig. 40 ist ein Diagramm zum Erläutern des Verfahrens zum Ableiten eines Fremdstoffkonzentrationsprofiles einer Siliciumaktivschicht 3 n/p eines Leitfähigkeits­ typs, wenn der vergrabene Isolierfilm 2 ins dick ist.
Eine Spannung der Siliciumaktivschicht 3 n/p eines Leit­ fähigkeitstyps wird als eine feste Grenzbedingung ein­ gestellt, ein elektrisches Feld E(x) mit einem konstan­ ten Potential in der Horizontalrichtung liegt an der Siliciumaktivschicht 3 n/p des einen Leitfähigkeitstyps, und die Verteilung des elektrischen Feldes in der Vor­ richtung ist abgeleitet durch Verwendung von einer ana­ lytischen Methode, beispielsweise einer Vorrichtungs­ simulation oder eines Computerprogrammes zum Lösen der Poisson-Gleichung. Wenn das elektrische Feld senkrecht zu der Zwischenfläche zwischen dem vergrabenen Isolier­ film 2 ins und der Siliciumaktivschicht 3 n/p des einen Leitfähigkeitstyps auf Ev(x) eingestellt ist, wird ein optimales Fremdstoffkonzentrationsprofil N(x) wie folgt erhalten:
N(x) = ε·Ev(x)/(q·tsi) (2)
wobei ε einen dielektrischen Faktor des vergrabenen Isolierfilmes 2 ins, q eine Elementarladung und tsi die Dicke der Siliciumaktivschicht 3 n/p des einen Leitfähig­ keitstyps bedeuten. Wenn N(x) negativ ist, liegt ein p-Typ vor, und wenn N(x) positiv ist, ist ein n-Typ vorhanden.
Gemäß dem Verfahren des fünfundzwanzigsten Ausführungs­ beispieles kann ein optimales Fremdstoffprofil mathema­ tisch abgeleitet werden, selbst wenn die Gestalt des vergrabenen Isolierfilmes 2 ins kompliziert ist oder die Vorrichtung in einer 3-dimensionalen Form gestaltet ist.
In dem fünfundzwanzigsten Ausführungsbeispiel ist ein Fall erläutert, bei dem der vergrabene Isolierfilm dick ist, wobei jedoch selbst dann, wenn der Isolierfilm dünn ist, das optimale Profil der Schicht hohen Wider­ standes die Form des Buchstabens "S" nahe bei einer ge­ raden Linie annimmt. Wenn die Dicke des Isolierfilmes 1/25 der Driftschichtlänge überschreitet, wird die Kurve des "S" steil, und es ist vorzuziehen, das Profil in der Form des Buchstabens "S" für die Stehspannung einzustellen. Weiterhin wird im fünfundzwanzigsten Ausführungsbeispiel der vergrabene Isolierfilm gemäß der vorliegenden Erfindung auf die pin-Diode angewandt; jedoch kann eine hohe Stehspannung erzielt werden, wenn sie auf einen MOSFET, IGBT oder Thyristor angewandt ist.
Fig. 41 ist eine Querschnittsdarstellung, die die Innenstruktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem sechsundzwanzigsten Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Leistungshalbleitervorrichtung des sechsundzwanzig­ sten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von derje­ nigen des fünfundzwanzigsten Ausführungsbeispiels (Fig. 36) dadurch, daß Mehrstufen-Feldplatten 14 F, 14 Fn in einer i-Typ-Silicium-Aktivschicht 3i gebildet sind. Die Feldplatte 14 F ist eine schwimmende Feldplatte, die nicht mit der Kathodenelektrode 4 verbunden ist, und die Feldplatte 14 Fn ist eine schwimmende Feldplatte, die mit der Kathodenelektrode 4 verbunden ist. Weiter­ hin sind die benachbarten Feldplatten voneinander durch einen entsprechenden Film der Isolierfilme 15 isoliert.
Wenn die Feldplatte aus Metall gebildet ist, sind die Feldplatte 14 F und die i-Typ-Silicium-Aktivschicht 3i durch einen Schottky-Übergang verbunden, oder die Feld­ platte 14 F ist an die i-Typ-Silicium-Aktivschicht 3i über einen Diffusionsschicht angeschlossen. Wenn sie über die Diffusionsschicht angeschlossen ist, ist vor­ zuziehen, die Feldplatte 14 F in einem Bereich einer hohen n-Typ-Fremdstoffkonzentration auf der Seite der Kathodenelektrode 4 mit der i-Typ-Silicium-Aktiv­ schicht 3i über einen n-Typ-Diffusionsschicht zu ver­ binden und die Feldplatte 14 F in einem Bereich einer hohen p-Typ-Fremdstoffkonzentration auf der Seite der Anodenelektrode 5 an die i-Typ-Silicium-Aktivschicht 3i über eine p-Typ-Diffusionsschicht anzuschließen.
Wenn weiterhin die Feldplatte aus Polysilicium gebildet ist, sind die Feldplatte 14 F und die i-Typ-Silicium- Aktivschicht 3i direkt miteinander verbunden, oder die Feldplatte 14 F ist an die i-Typ-Silicium-Aktiv­ schicht 3i über eine Polysiliciumschicht angeschlossen. Ähnlich wie im ersteren Fall ist, wenn sie über eine Diffusionsschicht angeschlossen ist, vorzuziehen, die Feldplatte 14 F auf der Seite der Kathodenelektrode 4 mit der i-Typ-Silicium-Aktivschicht 3i über eine n-Typ- Diffusionsschicht zu verbinden und die Feldplatte 14 F auf der Seite der Anodenelektrode 5 an die i-Typ-Sili­ cium-Aktivschicht 3i über eine p-Typ-Diffusionsschicht anzuschließen.
Gemäß dem sechsundzwanzigsten Ausführungsbeispiel kann die Stehspannung weiter durch die Feldplatten 14 F und 14 Fn gesteigert werden. Da die Stehspannung angehoben werden kann, kann die Fremdstoffkonzentration der i-Typ-Silicium-Aktivschicht 3i höher gemacht werden, und die EIN-Spannung (EIN-Widerstand) kann abgesenkt werden.
Fig. 42 ist eine Schnittdarstellung, die die Innen­ struktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (MOSFET) gemäß einem siebenundzwanzigsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Das siebenundzwanzigste Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel, bei welchem eine Vielzahl von in Reihe ver­ bundenen MOSFETs aufi-Typ-Silicium-Aktivschichten 3i gebildet sind, welche auf einem dicken vergrabenen Siliciumdioxydfilm 2 thic vorgesehen sind. Jeder der MOSFETs ist durch eine n-Typ-Sourceschicht 16 einer hohen Fremdstoffkonzentration, die selektiv in dem Oberflächenbereich einer p-Typ-Emitterschicht 5 ausge­ bildet ist (die eine p-Typ-Emitterschicht als eine p-Typ-Wannenschicht in diesem Beispiel ist), eine n-Typ-Drainschicht 17, die selektiv in dem Oberflächen­ bereich der i-Typ-Silicium-Aktivschicht 3i ausgebildet ist, eine p-Typ-Emitterschicht (p-Typ-Wannenschicht) 5 zwischen der n-Typ-Drainschicht 17 und der n-Typ- Sourceschicht 16 und eine Gateelektrode 19, die in einem Isolierfilm 15 auf der i-Typ-Silicium-Aktiv­ schicht 3i ausgebildet ist, geformt. In diesem Fall wird der Isolierfilm 15 durch einen dünnen Isolierfilm, der als ein Gateisolierfilm verwendet wird, und einen dicken Isolierfilm, der die Gateelektrode 19 bedeckt, gebildet.
Da in dem herkömmlichen SOI-Substrat der vergrabene Siliciumdioxydfilm relativ dünn ist, kann eine hohe Stehspannung ohne besondere Beachtung nicht erhalten werden, falls Vorrichtungen in Reihe verbunden sind. Wenn andererseits der vergrabene Siliciumdioxydfilm dick ist, kann eine hohe Stehspannung erzielt werden, indem die Fremdstoffkonzentration der i-Typ-Silicium- Aktivschicht ausreichend klein gemacht wird, selbst wenn Vorrichtungen in Reihe verbunden sind. Jedoch tritt in diesem Fall ein Problem auf, daß die EIN- Spannung hoch wird.
Dagegen wird in dem Fall des siebenundzwanzigsten Aus­ führungsbeispieles die Stehspannung durch das Fremd­ stoffkonzentrationsprofil in der Form des Buchsta­ bens "S" angehoben, und Ladungen, die verursacht sind, wenn die i-Typ-Silicium-Aktivschicht 3i verarmt ist, können durch die Feldplatte 14 F, 14 Fn gelöscht werden. Da daher gemäß dem siebenundzwanzigsten Ausführungsbei­ spiel die Fremdstoffkonzentration der i-Typ-Silicium- Aktivschicht 3i hoch gemacht werden kann, selbst wenn der dicke vergrabene Siliciumdioxydfilm 2 thic verwendet wird, können gleichzeitig die hohe Stehspannung und die niedrige EIN-Spannung beide erzielt werden.
Fig. 43 ist eine Schnittdarstellung, die die Innen­ struktur der Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) gemäß einem achtundzwanzigsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Leistungshalbleitervorrichtung des achtundzwanzig­ sten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von derje­ nigen des fünfundzwanzigsten Ausführungsbeispieles (Fig. 36) dadurch, daß eine lange Feldplatte 14 L auf dem Isolierfilm 15 gebildet ist, wobei ein Isolier­ film 21 eines Isoliermaterials (beispielsweise Luft) außer dem Oxyd dazwischen angeordnet ist. Wenn der vergrabene Siliciumdioxydfilm 2 thic dick ist, tritt eine Konzentration des elektrischen Feldes in einem weiten Bereich in der herkömmlichen Leistungshalbleitervor­ richtung auf. Das heißt, eine Konzentration des elek­ trischen Feldes tritt nicht nur in der i-Typ-Silicium- Aktivschicht 3i, sondern in einem Teil nahe der n-Typ- Emitterschicht 4 und der p-Typ-Emitterschicht 5 auf. Selbst wenn weiterhin die Konzentration des elektri­ schen Felds nicht auftritt, nimmt der größte Teil der i-Typ-Silicium-Aktivschicht 3i, die eine n-Typ-Sili­ ciumschicht einer niedrigen Fremdstoffkonzentration ist, einen p-Typ an.
Jedoch kann in dem achtundzwanzigsten Ausführungsbei­ spiel eine Konzentration des elektrischen Feldes in einem Bereich, der von der i-Typ-Silicium-Aktiv­ schicht 3i bis zu der n-Typ-Emitterschicht 4 reicht, wirksam durch Bildung der langen Feldplatte 14 L verhin­ dert werden, und der gesamte Teil der i-Typ-Silicium- Aktivschicht 3i kann aus einem n-Typ gemacht sein. Wenn die i-Typ-Silicium-Aktivschicht 3i als ein n-Typ- Bereich gehalten werden kann, kann die Herstellung des MOSFET vereinfacht werden.
Fig. 44 ist eine Schnittdarstellung, die die Innen­ struktur einer Leistungshalbleitervorrichtung (pin-Diode) nach einem neunundzwanzigsten Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Leistungshalbleitervorrichtung des neunundzwanzig­ sten Ausführungsbeispieles ist von derjenigen des sie­ benundzwanzigsten Ausführungsbeispieles (Fig. 42) da­ durch verschieden, daß eine längere Feldplatte 14 LL verwendet wird. Das heißt, in dem neunundzwanzigsten Ausführungsbeispiel wird die längere Feldplatte 14 LL verwendet, die sich von der n-Typ-Emitterschicht 4 bis zu der p-Typ-Emitterschicht 5 erstreckt. Durch Verwen­ den der längeren Feldplatte 14 LL kann eine Konzentra­ tion des elektrischen Feldes wirksamer verhindert wer­ den, und die i-Typ-Silicium-Aktivschicht 3i kann wirk­ samer als ein n-Typ-Bereich gehalten werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben be­ schriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Bei­ spielsweise sind in den obigen Ausführungsbeispielen Fälle erläutert, bei denen die pin-Diode, ein MOSFET, ein IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate) und ein Thyristor als die Leistungshalbleitervorrichtungen verwendet sind; jedoch kann die vorliegende Erfindung wirksam auf eine andere Leistungshalbleitervorrichtung, wie beispielsweise einen lateralen IEGT (injektions­ verstärkter Bipolartransistor mit isoliertem Gate) angewandt werden. Weiterhin kann die vorliegende Erfindung in vielfacher Weise modifiziert werden, ohne von deren technischem Grundgedanken abzuweichen.
Wie oben beschrieben ist, kann die Dichte des elektri­ schen Feldes in dem Halbleiterfilm niedrig gemacht wer­ den, indem ein Isolierfilm, der einen unebenen Oberflä­ chenteil auf der Oberfläche hiervon hat (erster Aspekt), oder ein Isolierfilm, der eine geladene Elek­ trode hat, die darin vergraben ist und in einen elek­ trisch schwimmenden Zustand gesetzt ist (zweiter Aspekt), verwendet wird, und die Stehspannung der Lei­ stungshalbleitervorrichtung kann im Vergleich zu derje­ nigen des herkömmlichen Falles angehoben werden.
Weiterhin kann gemäß der vorliegenden Erfindung (dritter Aspekt) die Stehspannung der Leistungshalblei­ tervorrichtung im Vergleich zu derjenigen des herkömm­ lichen Falles angehoben werden, indem das Fremd­ stoffkonzentrationsprofil in der Form des Buchsta­ bens "S" ausgebildet wird, selbst wenn ein dicker Iso­ lierfilm als ein Isolierfilm verwendet wird, der zum Herstellen des Substrates benutzt wird.

Claims (22)

1. Leistungshalbleitervorrichtung mit einem Substrat (1) und einem auf dem Substrat (1) ge­ bildeten Isolierfilm (2),
dadurch gekennzeichnet, daß
  • - der Isolierfilm (2) einen unebenen Oberflächen­ teil auf seiner Oberfläche hat,
  • - ein Halbleiterfilm (3, 4, 5) auf dem unebenen Oberflächenteil des Isolierfilmes (2) ausgebil­ det ist, und
  • - der unebene Oberflächenteil Ladungsträger, die sich in dem Halbleiterfilm (3, 4, 5) bewegen, veranlaßt, eingefangen zu werden.
2. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe von konkaven Teilen des Isolierfilmes (2) größer als 50 nm ist.
3. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die laterale Breite von konkaven Teilen des Isolierfilmes (2) kleiner als das Dreifache der Dicke des Isolierfilmes (2) ist.
4. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die laterale Breite von konvexen Teilen des Isolierfilmes (2) kleiner als das Dreifache der Dicke des Isolierfilmes (2) ist.
5. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zweiten Isolier­ film (2a), der auf dem Halbleiterfilm (3, 4, 5) gebildet ist und im wesentlichen die gleiche Ge­ stalt wie der Isolierfilm (2) hat, wobei ein un­ ebener Oberflächenteil des zweiten Isolierfil­ mes (2a) Ladungsträger, die sich in dem Halblei­ terfilm (3, 4, 5) bewegen, veranlaßt, eingefangen zu werden.
6. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Feldplatte (11), die auf dem zweiten Isolierfilm (2a) ausgebildet ist, um ein in dem Halbleiterfilm (3, 4, 5) hervorgerufe­ nes starkes elektrisches Feld zu mindern.
7. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungshalblei­ tervorrichtung eine pin-Diode bildet.
8. Leistungshalbleitervorrichtung mit einem Substrat (1) und einem auf dem Substrat gebildeten Isolierfilm (2),
dadurch gekennzeichnet, daß
  • - eine Vielzahl von aufladbaren schwimmenden Elek­ troden (9) in dem Isolierfilm (2) vergraben ist,
  • - ein Halbleiterfilm (3, 4, 5) auf dem Isolier­ film (2) ausgebildet ist, und
  • - jede der schwimmenden Elektroden (9) in dem Halbleiterfilm (3, 4, 5) erzeugte Ladungen ver­ anlaßt, injiziert zu werden.
9. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstand von dem Halbleiterfilm (3, 4, 5) zu der Vielzahl von schwimmenden Elektroden (9) größer als 5 nm und kleiner als 200 nm ist.
10. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikale Breite von jeder der Vielzahl von schwimmenden Elektro­ den (9) kleiner als die Hälfte der Dicke des Iso­ lierfilmes (2) ist.
11. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die laterale Breite von jeder der Vielzahl von schwimmenden Elektro­ den (9) kleiner als die Driftlänge ist.
12. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Intervall zwischen zwei der Vielzahl von schwimmenden Elektroden (9) kleiner als das Dreifache der Dicke des Isolier­ filmes (2) ist.
13. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Ladungen in dem Halb­ leiterfilm (3, 4, 5) durch eine Lawinenerscheinung erzeugt sind.
14. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstand von dem Halbleiterfilm (3, 4, 5) zu der Vielzahl von schwimmenden Elektroden (9) kleiner als 5 nm ist.
15. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß Ladungen in dem Halb­ leiterfilm (3, 4, 5) durch den Tunneleffekt er­ zeugt sind.
16. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungshalblei­ tervorrichtung einen Bipolartransistor mit iso­ liertem Gate bildet.
17. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungshalblei­ tervorrichtung einen Thyristor bildet.
18. Leistungshalbleitervorrichtung mit einem Substrat (1) und einem auf dem Substrat gebildeten Isolierfilm (2),
dadurch gekennzeichnet, daß
  • - ein Halbleiterfilm (3, 4, 5) auf dem Isolier­ film (2) gebildet ist und einen Fremdstoff ent­ hält, und
  • - das Konzentrationsprofil des Fremdstoffes in der Driftlängsrichtung in dem Driftbereich des Halb­ leiterfilmes (3, 4, 5) in der Form des Buch­ stabens "S" gebildet ist.
19. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Isolier­ filmes (2) nicht kleiner als die Driftlänge des Halbleiterfilmes (3, 4, 5) ist.
20. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Isolier­ filmes (2) ausreichend größer als die Dicke des Halbleiterfilmes (3, 4, 5) ist.
21. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch:
einen zweiten Isolierfilm (15), der auf dem Halb­ leiterfilm (3, 4, 5) gebildet ist, und
eine Feldplatte (14), die auf dem zweiten Isolier­ film (15) gebildet ist, um ein in dem Halbleiter­ film (3, 4, 5) hervorgerufenes starkes elektri­ sches Feld zu mindern.
22. MOS-Feldeffekttransistor mit einem Substrat (1) und einem auf dem Substrat (1) gebildeten Isolier­ film (2)
dadurch gekennzeichnet, daß
  • - ein Halbleiterfilm (3, 4, 5) auf dem Isolier­ film (2) gebildet ist und einen Fremdstoff ent­ hält, und
  • - das Konzentrationsprofil des Fremdstoffes in der Driftlängsrichtung in dem Driftbereich des Halb­ leiterfilmes (3, 4, 5) in der Form des Buchsta­ bens "S" gebildet ist.
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