DE19611689A1 - Halbleiterbauelement - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Halb­ leiterbauelement und insbesondere auf eine Verbesserung zur Verhinderung, daß das Halbleiterbauelement im Aus­ schaltzustand (turn-off state) zerstört wird.

Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht, welche die Struktur einer herkömmlichen Leistungsdiode darstellt. Bei diesem Bauelement 100 ist eine N⁺-Schicht 4 auf der unte­ ren Hauptoberfläche eines Halbleitersubstrats (Halbleiter­ körper) 10 gebildet, in welches eine N-Typ Verunreinigung in einer geringen Konzentration durch Diffundieren einer N-Typ Verunreinigung einer hohen Konzentration eingeführt wird, während eine p-Typ Diffusionsschicht 2 selektiv auf einem Zentralteil der oberen Hauptoberfläche durch selektives Diffundieren einer P-Typ Verunreinigung ge­ bildet ist. Ringförmige P-Typ Diffusionsschichten 3 sind beispielsweise selektiv in dem Randteil der P-Typ Diffusionsschicht 2 in der oberen Hauptoberfläche gebil­ det, um die P-Typ Diffusionsschicht 2 einzuschließen. Das Halbleitersubstrat 10 enthält nämlich die N⁺-Schicht 4, die P-Typ Diffusionsschicht 2, die P-Typ Diffusionsschich­ ten 3 und eine N⁻-Schicht 1, welche ein Gebiet außerhalb dieser Schichten ist.

Des weiteren stellt eine Anodenelektrode 5 einen ohm­ schen Kontakt zu einer bloßgelegten Oberfläche der P-Typ Diffusionsschicht dar, während eine Kathodenelektrode 6 einen ohmschen Kontakt zu einer bloßgelegten Oberfläche der gegenüberliegenden N⁺-Schicht 4 bildet. Die Anodene­ lektrode 5 und die Kathodenelektrode 6 sind an gegenüber­ liegenden Hauptoberflächen gebildet, um das Halbleiter­ substrat 10 zu halten.

Die P-Typ Diffusionsschicht 2 ist nicht auf der gesam­ ten oberen Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 10 ge­ bildet, sondern sie ist selektiv auf einem Teilgebiet ge­ bildet, um eine Kraft gegenüber einer Gegenspannung, d. h. einer Sperrspannung, sicherzustellen. Die Sperrspannung ist erhöht, wenn die Breite L des Randteils der P-Typ Dif­ fusionsschicht 2 erhöht ist. Die Sperrspannung ist weiter verbessert durch Bereitstellen der ringförmigen P-Typ Dif­ fusionsschichten 3 in dem Randteil der P-Typ Diffusions­ schicht 2.

Die N⁺-Schicht 4 ist angepaßt, um zu verhindern, daß eine Verarmungsschicht die Kathodenelektrode 6 auf Anwen­ dung einer Gegenspannung während des Dünnerwerdens des Halbleitersubstrats 10 erreicht und daß ein Durchlaßspan­ nungsabfall unterdrückt wird, wodurch eine hohe Sperrspan­ nung erzielt wird. Die Breite L des Randteils und die Dicke D des Halbleitersubstrats 10 sind im allgemeinen auf den Bereich L D bestimmt.

Das Bauelement 100 arbeitet wie folgt:
Wenn eine Durchlaßspannung an die Anodenelektrode 5 und die Kathodenelektrode 6 angelegt wird, werden Löcher von der P-Typ Diffusionsschicht 2 in die N⁻-Schicht 1 in­ jiziert, während Elektronen von der N⁺-Schicht 4 in die N⁻-Schicht 1 injiziert werden. Folglich fließt ein Durchlaß­ strom von der Anodenelektrode 5 zu der Kathodenelektrode 6. Das Bauelement 100 befindet sich in einem leitenden Zu­ stand.

Wenn die Durchlaßspannung, welche an die Elektrode 5 und die Kathodenelektrode 6 angelegt ist, in eine Gegen­ spannung umgekehrt wird, d. h. wenn das Bauelement 100 aus­ geschaltet wird, fließt ein Gegenstrom von der Kathoden­ elektrode 6 zu der Anodenelektrode 5, bis die Elektronen und Löcher, welche in der N⁻-Schicht 1 gespeichert sind, sich in der N⁺-Schicht 4 bzw. der P-Typ Diffusionsschicht 2 gesammelt haben. Das Bauelement 100 bleibt solange in dem leitenden Zustand, bis die in der N⁻-Schicht 1 gespei­ cherten Ladungsträger sich entfernen, und begibt sich in einen ausgeschalteten Zustand nach dem Entfernen der ge­ speicherten Ladungsträger.

Wie oben beschrieben befindet sich das Bauelement 100 in einem leitenden Zustand, wenn eine Durchlaßspannung daran angelegt ist, während das Bauelement nach dem Ver­ streichen einer konstanten verstreichenden Zeit in den ausgeschalteten Zustand übertritt, wenn eine Gegenspannung daran angelegt wird. Das Bauelement 100 dient als Diode.

Bei dem herkömmlichen Bauelement 100 ist die P-Typ Diffusionsschicht 2 selektiv auf der oberen Hauptoberflä­ che des Halbleitersubstrats 10 gebildet, und die Breite L des Randteils ist derart bestimmt, daß sie oberhalb einer konstanten Größe liegt, um wie oben beschrieben eine Sperrspannung sicherzustellen. Demgegenüber ist die Katho­ denelektrode 6 derart gebildet, daß sie die gesamte untere Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 10 bedeckt.

Wenn eine Durchlaßspannung an das Bauelement 100 ange­ legt wird, breitet sich daher ein in dem Halbleiter­ substrat 10 gebildetes elektrisches Feld nicht nur in ein Gebiet unmittelbar unterhalb der P-Typ Diffusionsschicht 2, sondern in ein Randgebiet 13 aus, welches ein äußeres Gebiet davon darstellt, was typischerweise durch Pfeile in einer vorderen Querschnittsansicht von Fig. 6 dargestellt ist. Folglich breiten sich die Ladungsträger, welche von der P-Typ Diffusionsschicht 2 und der N⁺-Schicht 4 in die N⁻-Schicht 1 injiziert sind, ebenso in das Randgebiet 13 aus. Die Ladungsträger werden ebenso weit in dem Randge­ biet 13 außerhalb des Gebiets unmittelbar unter der P-Typ Diffusionsschicht 2 gespeichert.

Wenn das Bauelement 100 ausgeschaltet wird, eilen da­ her die Ladungsträger, welche ebenso in einem weiten Be­ reich in dem Randgebiet 13 des Halbleitersubstrats 10 ge­ speichert sind, zu einem Randteil 7 der P-Typ Diffusions­ schicht 2. Es fließt somit ein Gegenstrom in dem Randteil 7 in einer hohen Dichte. Folglich kann das Bauelement 100 leicht während eines Ausschaltzustands bei einer hohen Schaltgeschwindigkeit zerstört werden.

Entsprechend einem ersten Aspekt der vorliegenden Er­ findung enthält ein Halbleiterbauelement einen Halbleiter­ körper mit zwei Hauptoberflächen, eine erste Halbleiter­ schicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, welche auf einer Hauptoberfläche bloßgelegt ist, eine zweite Halbleiter­ schicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, welche selektiv auf einem Teilgebiet auf einer bloßgelegten Oberfläche der ersten Halbleiterschicht gebildet ist, eine erste Haupt­ elektrode, welche mit einer bloßgelegten Oberfläche der zweiten Halbleiterschicht verbunden ist, und eine zweite Hauptelektrode, welche mit der anderen Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers verbunden ist, wobei die zweite Haupt­ elektrode selektiv mit einem Teilgebiet der anderen Haupt­ oberfläche verbunden ist.

Entsprechend einem zweiten Aspekt der vorliegenden Er­ findung ist das Teilgebiet der anderen Hauptoberfläche ein Gebiet in der anderen Hauptoberfläche, welche im wesentli­ chen der zweiten Halbleiterschicht gegenüberliegt.

Entsprechend einem dritten Aspekt der vorliegenden Er­ findung enthält ein Halbleiterbauelement einen Halbleiter­ körper mit zwei Hauptoberflächen, eine erste Halbleiter­ schicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, welche auf einer Hauptoberfläche bloßgelegt ist, eine zweite Halbleiter­ schicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, welche auf einem Teilgebiet einer bloßgelegten Oberfläche der ersten Halb­ leiterschicht selektiv gebildet ist, eine erste Hauptelek­ trode, welche mit einer bloßgelegten Oberfläche der zwei­ ten Oberfläche verbunden ist, und eine zweite Hauptelek­ trode, welche mit der anderen Hauptoberfläche des Halblei­ terkörpers verbunden ist, und es ist ein Gebiet, welches aus der ersten Hauptelektrode in dem Halbleiterkörper her­ ausragt, als Zentralgebiet definiert, während ein Gebiet außerhalb eines Gebiets, welches aus der zweiten Halblei­ terschicht herausragt, als Randgebiet definiert ist, wobei die Lebensdauer von Ladungsträgern in einem zweiten Ge­ biet, welches in dem Randgebiet enthalten ist, kürzer als diejenige in einem ersten Gebiet bestimmt ist, welches in dem Zentralgebiet enthalten ist, welche wenigstens dem Durchschnitt der Ladungsträger in der ersten Halbleiter­ schicht entspricht.

Entsprechend einem vierten Aspekt der vorliegenden Er­ findung besitzt die Lebensdauer der Ladungsträger in der ersten Halbleiterschicht eine im wesentlichen stufenweise Verteilung zwischen dem ersten und zweiten Gebiet, um in dem zweiten Gebiet kürzer als in dem ersten Gebiet zu sein.

Entsprechend einem fünften Aspekt der vorliegenden Er­ findung wird in wenigstens das zweite Gebiet in dem Rand­ gebiet ein Lebensdauervernichter selektiv eingeführt, wo­ durch die im wesentlichen stufenweise Verteilung erzielt wird.

Bei der Vorrichtung nach dem ersten Aspekt der vorlie­ genden Erfindung sind die erste und zweite Hauptelektrode mit der einen bzw. der anderen Hauptoberfläche des Halb­ leiterkörpers verbunden, wodurch ein Strom, welcher durch diese Hauptelektroden zugeführt wird, durch den Hauptlei­ terkörper fließt. Ladungsträger werden in der ersten Halb­ leiterschicht gespeichert, wenn ein Durchlaßstrom an die erste und zweite Hauptelektrode derart angelegt wird, daß ein Durchlaßstrom zu dem Übergang zwischen der ersten und zweiten Halbleiterschicht fließt, und es wird im Vergleich mit dem herkömmlichen Bauelement ein Gebiet reduziert, welches die gespeicherten Ladungsträger verteilt, da die zweite Hauptelektrode selektiv mit dem Teilgebiet verbun­ den ist, ohne daß die gesamte andere Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers bedeckt ist.

Es wird somit einem derartigen Phänomen abgeholfen, bei welchem ein Gegenstrom, welcher vorübergehend infolge der Bewegung der gespeicherten Ladungsträger fließt, auf ein Randteil der zweiten Halbleiterschicht konzentriert ist, wenn die an die erste und zweite Hauptelektrode ange­ legete Durchlaßspannung in eine Gegenspannung umgekehrt wird. Folglich wird verhindert, daß das Bauelement während eines Ausschaltzustands hervorgerufen durch eine Konzen­ trierung des Gegenstroms zerstört wird.

Bei diesem Bauelement wird des weiteren eine hohe Sperrspannung erzielt, da die zweite Halbleiterschicht auf einem Teilgebiet einer Hauptoberfläche des Halbleiterkör­ pers selektiv gebildet ist. Bei diesem Bauelement ist eine hohe Sperrspannung und eine Verhinderung der Zerstörung während eines Ausschaltzustands implementiert.

Bei dem Bauelement nach dem zweiten Aspekt ist die zweite Hauptelektrode in dem Gebiet der anderen Hauptober­ fläche angeschlossen, welches im wesentlichen der zweiten Halbleiterschicht gegenüberliegt, wodurch ein elektrisches Feld, welches in dem Halbleiterkörper auf Anlegen einer Durchlaßspannung gebildet wird, sich kaum in das Randge­ biet der zweiten Halbleiterschicht ausbreitet. Daher brei­ ten sich die gespeicherten Ladungsträger kaum in das Rand­ gebiet aus. Somit wird der Konzentrierung des Gegenstroms weiter wirksam abgeholfen.

Bei dem Bauelement entsprechend dem dritten Aspekt sind die erste und zweite Hauptelektrode mit der einen bzw. der anderen Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers verbunden, wodurch ein Strom, welcher durch diese Haupt­ elektroden zugeführt wird, durch den Halbleiterkörper fließt. Ladungsträger werden in der ersten Halbleiter­ schicht gespeichert, wenn eine Gegenspannung an die erste und zweite Hauptelektrode derart angelegt wird, daß ein Durchlaßstrom zu dem Übergang zwischen der ersten und der zweiten Halbleiterschicht fließt, während ein Verschwinden von Ladungsträgern in dem zweiten Gebiet im Durchschnitt im Vergleich zu dem ersten Gebiet beschleunigt wird, da die Lebensdauer von Ladungsträgern im zweiten Gebiet ent­ sprechend dem Randgebiet kürzer als diejenige in dem er­ sten Gebiet entsprechend dem Zentralgebiet in der ersten Halbleiterschicht im Durchschnitt bestimmt ist. Daher wird die Ladung der Ladungsträger in dem zweiten Gebiet unter­ drückt.

Somit ist einem Phänomen abgeholfen, bei welchem ein Gegenstrom, welcher vorübergehend infolge der Bewegung der gespeicherten Ladungsträger fließt, auf einen Randteil der zweiten Halbleiterschicht konzentriert wird, wenn die an die erste und zweite Hauptelektrode angelegte Durchlaß­ spannung in eine Gegenspannung umgekehrt wird. Folglich wird verhindert, daß das Bauelement hervorgerufen durch die Konzentrierung des Gegenstroms während eines Aus­ schaltzustands zerstört wird.

Des weiteren wird bei diesem Bauelement eine hohe Sperrspannung erzielt, da die zweite Halbleiterschicht auf dem Teilgebiet einer Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers selektiv gebildet ist. Darüber hinaus kann die zweite Hauptelektrode mit der gesamten anderen Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers verbunden sein, und es ist nicht nö­ tig, relative Positionen der ersten und zweiten Haupt­ elektrode zu berücksichtigen. Daher ist es nicht nötig, eine Maskenausrichtung zwischen der ersten und zweiten Hauptelektrode, welche einander über den Halbleiterkörper gegenüberliegen, in einem Schritt des Bildens der zweiten Hauptelektrode durchzuführen. Bei dem Bauelement ist die Verhinderung einer Zerstörung, welche durch einen Gegen­ strom hervorgerufen wird, unter Beibehaltung einer hohen Sperrspannung und einer Bildungsschnelligkeit der zweiten Hauptelektrode vorgesehen.

Bei dem Bauelement entsprechend dem vierten Aspekt un­ terscheidet sich die Lebensdauer der Ladungsträger in der ersten Halbleiterschicht stufenweise zwischen dem ersten und dem zweiten Gebiet, wodurch der Konzentrierung eines Gegenstroms weiter wirksam abgeholfen wird.

Bei dem Bauelement entsprechend dem fünften Aspekt wird der Lebensdauervernichter selektiv wenigstens in das zweite Gebiet des Randgebiets eingeführt, wodurch eine we­ sentliche stufenweise Verteilung der Lebensdauer der La­ dungsträger der ersten Halbleiterschicht erzielt wird. Es ist daher möglich, ein einfaches Verfahren des selektiven Diffundierens eines Schwermetalls in das Randgebiet oder des selektiven Aufbringens von Strahlung auf das Randge­ biet zur Herstellung des Bauelements zu verwenden. Das Bauelement ist leicht herzustellen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Halb­ leiterbauelement zu schaffen, bei welchem eine Sperrspan­ nung sichergestellt ist und welches während eines Aus­ schaltzustands kaum zu zerstören ist.

Die vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Querschnittsansicht, welche ein Bauelement entsprechend einer ersten bevorzug­ ten ersten Ausführungsform darstellt;

Fig. 2 zeigt eine vordere Querschnittsansicht des in Fig. 1 dargestellten Bauelements;

Fig. 3 zeigt eine vordere Querschnittsansicht, welche ein Bauelement entsprechend einer bevorzugten zweiten Aus­ führungsform darstellt;

Fig. 4 veranschaulicht die Lebensdauerverteilung von Ladungsträgern in dem in Fig. 3 dargestellten Bauelement;

Fig. 5 zeigt eine perspektivische Querschnittsansicht, welche ein herkömmliches Bauelement darstellt; und

Fig. 6 zeigt eine vordere Querschnittsansicht des in Fig. 5 dargestellten Bauelements.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Querschnittsansicht, welche die Struktur einer Leistungsdiode entsprechend ei­ ner bevorzugten ersten Ausführungsform darstellt. In den folgenden Figuren sind Teile, welche identisch zu denjeni­ gen des in Fig. 5 und 6 dargestellten herkömmlichen Bauelements sind oder ihnen entsprechen, mit denselben Be­ zugszeichen bezeichnet, um eine redundante Beschreibung aus zulassen.

Das in Fig. 1 dargestellte Bauelement 110 unterschei­ det sich im wesentlichen von dem herkömmlichen Bauelement dahingehend, daß eine Kathodenelektrode 6 in einem Bereich bezüglich einer P-Typ Diffusionsschicht 2 im wesentlichen identisch und auf der unteren Hauptoberfläche des Halblei­ tersubstrats 10 selektiv gebildet ist, um im wesentlichen der P-Typ Diffusionsschicht 2 gegenüberzuliegen. Wenn da­ her eine Durchlaßspannung angelegt wird, verteilt sich ein elektrisches Feld in dem Halbleiterbauelement 10 im we­ sentlichen lediglich in einem Gebiet unmittelbar unterhalb der P-Typ Diffusionsschicht 2 wie typischerweise in einer vorderen Querschnittsansicht von Fig. 2 durch Pfeile dar­ gestellt, um sich kaum in ein Randgebiet 13 auszubreiten, welches außerhalb des Gebiets positioniert ist.

Folglich breiten sich Ladungsträger, welche von der P-Typ Diffusionsschicht 2 und einer N⁺-Schicht 4 in eine N⁻-Schicht 1 injiziert sind, kaum in das Randgebiet 13 aus. Daher werden die Ladungsträger im wesentlichen lediglich in dem Gebiet unmittelbar unter der P-Typ Diffusions­ schicht 2 gespeichert, wodurch die Speicherung der La­ dungsträger in dem Randgebiet 13 unterdrückt wird. Somit wird einer Konzentrierung eines Gegenstroms während eines Abschaltungszustands in einem Randgebiet 7 der P-Typ Dif­ fusionsschicht 2 abgeholfen. Folglich wird eine durch die Konzentrierung des Gegenstroms hervorgerufene Zerstörung verhindert oder gehemmt.

In dem Bauelement 110 ist die P-Typ Diffusionsschicht 2 selektiv auf der oberen Hauptoberfläche des Halbleiter­ substrats 10 ähnlich wie bei dem herkömmlichen Baueelement 100 gebildet, und die Breite L des Randteils wird auf ei­ nen Wert über eine konstante Größe hinaus festgelegt. So­ mit wird ein Effekt des Hemmens der Zerstörung während ei­ nes Ausschaltzustands durch selektives Bilden einer Katho­ denelektrode 6 verhindert, während die Sperrspannung des herkömmlichen Bauelements 100 beibehalten wird. Das Bau­ element 110 implementiert zusammenpassend eine hohe Sperr­ spannung und verhindert oder hemmt die Zerstörung während eines Ausschaltzustands. Vorzugsweise sind die Breite L des Randteils und die Dicke D des Halbleitersubstrats 10 in dem Bereich von L b ähnlich wie bei dem herkömmlichen Bauelement 100 bestimmt.

Bei dem Bauelement 110 liegt die Konzentration einer P-Typ Verunreinigung in einer Kontaktoberfläche der P-Typ Diffusionsschicht 2 bezüglich einer Anodenelektrode 5 vor­ zugsweise in dem Bereich von 1×10¹⁵ cm^-3 bis 1×10¹⁸ cm^-3, und die Tiefe der P-Typ Diffusionsschicht 2 von der oberen Hauptoberfläche liegt vorzugsweise in dem Bereich von 0,1 µm bis mehreren 10 µm.

Während die Kathodenelektrode 6 im wesentlichen in demselben Bereich wie die P-Typ Diffusionsschicht 2 in dem Bauelement 110 gebildet ist, wird ein Bauelement, bei wel­ chem kaum die Zerstörung während eines Ausschaltzustands im Vergleich zu dem herkömmlichen Bauelement 100 hervorge­ rufen wird, implementiert, wenn die Kathodenelektrode 6 selektiv auf einem Teilgebiet in der unteren Hauptoberflä­ che gebildet wird, um schmaler als die Gesamthauptoberflä­ che des Halbleitersubstrats 10 zu sein, sogar wenn selbige breiter als die P-Typ Diffusionsschicht 2 ist. Wenn die Kathodenelektrode 6 in einem Bereich gebildet ist, welcher schmaler als derjenige der P-Typ Diffusionsschicht 2 ist, wird andererseits das Ladungsträgerspeichergebiet weiter reduziert, und daher wird der Effekt weiter verbessert. Ein geeigneter Effekt wird in Abhängigkeit der Breite der Kathodenelektrode 6 erzielt.

Fig. 3 zeigt eine vordere Querschnittsansicht, welche eine Leistungsdiode 3 entsprechend einer bevorzugten zwei­ ten Ausführungsform darstellt. Das Bauelement 120 unter­ scheidet sich im wesentlichen von dem herkömmlichen Bau­ element 100 dahingehend, daß die Dauer der Lebenszeit der Ladungsträger zwischen einem Zentralgebiet 11, welches sich unmittelbar unter einer Anodenelektrode 5 befindet, und einem Randgebiet 13, welches außerhalb eines Gebiets (welches das Zentralgebiet 11 und ein Randgebiet 12 ver­ bindet) unmittelbar unter einer P-Typ Diffusionsschicht 2 befindlich ist, abgestuft ist.

Es wird ein Lebensdauervernichter, welcher als Kri­ stalldefekt, der das Verschwinden der Ladungsträger her­ vorruft, als Rekombinationszentrum der Ladungsträger ge­ bildet ist, selektiv in das Randgebiet 13 bei dieser Vor­ richtung 120 eingeführt, wodurch die Lebensdauer in dem Randgebiet 13 auf einen kürzeren Wert im Vergleich mit dem Zentralgebiet 11 bestimmt wird. Um den Lebensdauervernich­ ter selektiv einzuführen, kann beispielsweise ein Schwer­ metall wie Gold oder Platin in das Randgebiet 13 selektiv eindiffundiert werden. Alternativ kann Strahlung wie ein Elektronenstrahl selektiv auf das Randgebiet 13 aufge­ bracht werden. Beide Verfahren können leicht ausgeführt werden.

Fig. 4 zeigt ein Verteilungsdiagramm, welches die Pro­ file der Lebensdauer entlang Linie A-A von Fig. 3 typisch darstellt. Wie in Fig. 4 dargestellt sind zwischen den Le­ bensdauern τ₁ und τ₂ in dem Zentralgebiet und dem Rand­ gebiet 13 Stufen vorgesehen, und die Lebensdauer τ₂ ist kürzer als die Lebensdauer τ₁ bestimmt.

Die Lebensdauer τ₂ ist wie oben dargestellt auf einen kleinen Wert bestimmt, wodurch das Verschwinden von La­ dungsträgern in dem Randgebiet 13 veranlaßt wird. Es wird nämlich die Speicherung der Ladungsträger und die Konzen­ tration vom gespeicherten Ladungsträger in dem Randgebiet 13 unterdrückt. Folglich wird der Konzentration eines Ge­ genstroms während eines Ausschaltzustands in dem Randteil der P-Typ Diffusionsschicht 2 abgeholfen, wodurch eine Zerstörung während eines Ausschaltzustands hervorgerufen durch eine Konzentration des Gegenstroms verhindert oder gehemmt wird.

Bei dem Bauelement entsprechend dieser bevorzugten Ausführungsform kann die Kathodenelektrode 6 auf der ge­ samten unteren Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 10 gebildet werden, wodurch es nicht nötig ist, eine Masken­ ausrichtung bezüglich einer Anodenelektrode 5 durchzufüh­ ren, welche auf einer über das Halbleitersubstrat 10 ge­ genüberliegenden Seite in einem Schritt des Bildens der Kathodenelektrode 6 gebildet wird. Der Schritt des Bildens der Kathodenelektrode 6 ist vorteilhafterweise einfach.

Wenn es notwendig wird, die Lebensdauer im zentralen Gebiet 11 ebenso zu verkürzen, kann der Lebensdauerver­ nichter weiter homogen in das gesamte Halbleitersubstrat 10 einschließlich des Zentralgebiets 11 und des Randge­ biets 12 eingeführt werden, wodurch die Gesamtlebensdauer des Halbleitersubstrats 10 verkürzt wird, während die Stufe zwischen der Lebensdauer in dem Zentralgebiet 11 und dem Randgebiet 13 beibehalten wird.

Wenn eine selektive Diffusion eines Schwermetalls oder eine selektive Aufbringung von Strahlung verwendet wird, wird die Lebensdauer nicht nur in einer N⁻-Schicht 1 son­ dern ebenso in dem Randgebiet 13 einschließlich einer N⁺-Schicht 4, einer P-Typ Diffusionsschicht 3, usw. verkürzt. Um der Konzentration des Gegenstroms abzuhelfen und eine Zerstörung während eines Ausschaltzustands zu hemmen, kann die Lebensdauer der Ladungsträger wenigstens in der N⁻-Schicht 1 hinreichend in dem Randgebiet 13 gekürzt werden. Jedoch wird der Effekt des Abhelfens der Konzentration des Gegenstroms unverändert ebenso beibehalten, wenn die Le­ bensdauer der Ladungsträger nicht nur der N⁻-Schicht 1 sondern ebenso eines anderen Teils wie der N⁺-Schicht 4 in dem Randgebiet 13 verkürzt wird.

Des weiteren muß die Grenze zwischen der langen Le­ bensdauer τ₁ und der kurzen Lebensdauer τ₂ nicht auf die in Fig. 4 dargestellen Profile beschränkt sein, sondern es wird ebenso ein geeigneter Effekt erzielt, wenn die Le­ bensdauer in dem Randgebiet 13 größer als diejenige in dem Zentralgebiet 11 im Durchschnitt ist, in Abhängigkeit des Verhältnisses.

• (1) Während die oben dargestellten bevorzugten Ausfüh­ rungsformen unter Bezugnahme auf Leistungsdioden beschrie­ ben wurden, ist die vorliegende Erfindung ebenso auf eine Diode anwendbar, welche nicht für eine hohe Leistung vor­ gesehen ist. Bei der Leistungsdiode tritt jedoch der Ef­ fekt des Verhindern einer Zerstörung während eines Aus­ schaltzustands besonders spürbar auf, da eine hohe Gegen­ spannung bei einer gewöhnlichen Verwendung zusätzlich zu einem großen Betrag von Speicherladungsträgern infolge ei­ ner hohen Durchlaßstromdichte zusätzlich aufgebracht wird.
• (2) Des weiteren ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine Diode beschränkt, sondern auch weitgehend auf ein Halbleiterbauteil anwendbar, bei welchem eine Halbleiter­ schicht eines bezüglich des Randteils unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps selektiv auf einer Hauptoberfläche ei­ nes Halbleitersubstrats mit zwei Hauptoberflächen gebildet wird, wobei eine Hauptelektrode mit einer bloßgelegten Oberfläche der Halbleiterschicht verbunden ist und eine andere Hauptelektrode mit einer anderen Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats üblicherweise verbunden ist. Eben­ so kann bei einem derartigen allgemeinen Halbleiterbauele­ ment ein Effekt des Hemmens einer Zerstörung des Bauele­ ments erzielt werden, da einer Konzentration eines Gegen­ stroms in ein Randteil der Halbleiterschicht abgeholfen wird.

Vorstehend wurde ein Halbleiterbauelement offenbart. Um eine Zerstörung eines Halbleiterbauelements während eines Ausschaltzustands zu verhindern, ist eine Kathodenelektrode nicht mit der gesamten Hauptoberfläche eines Halbleiter­ substrats, sondern selektiv mit einem Gebiet verbunden, welches im wesentlichen einer Anodenelektrode gegenüber­ liegt. Wenn eine Durchlaßspannung angelegt wird, ist daher ein elektrisches Feld, welches in dem Halbleitersubstrat gebildet wird, im wesentlichen lediglich in einem Gebiet unmittelbar unter einer P-Typ Diffusionsschicht verteilt, um sich kaum in ein Randgebiet auszubreiten, welches außer­ halb des Gebiets positioniert ist. Folglich breiten sich Ladungsträger, welche von der P-Typ Diffusionsschicht und einer N⁺-Schicht in eine N⁻-Schicht injiziert sind, kaum in das Randgebiet aus, sondern werden im wesentlichen ledig­ lich in dem Gebiet unmittelbar unter der P-Typ Diffusions­ schicht gespeichert. Somit wird einer Konzentration eines Gegenstroms während eines Ausschaltzustands in einem Rand­ teil der P-Typ Diffusionsschicht abgeholfen. Folglich wird eine Zerstörung während eines Ausschaltzustands hervorgeru­ fen durch eine Konzentration eines Gegenstroms verhindert oder gehemmt.

Claims (11)

1. Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper, wel­ cher zwei Hauptoberflächen aufweist, einer ersten Halblei­ terschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, welche auf der einen Hauptoberfläche bloßgelegt ist, einer zweiten Halb­ leiterschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, welche se­ lektiv auf einem Teilgebiet einer bloßgelegten Oberfläche der ersten Halbleiterschicht gebildet ist, einer ersten Hauptelektrode, welche mit einer bloßgelegten Oberfläche der zweiten Halbleiterschicht verbunden ist, und einer zweiten Hauptelektrode, welche mit der anderen Hauptober­ fläche des Halbleiterkörpers verbunden ist, wobei die zweite Hauptoberfläche selektiv mit einem Teilgebiet der anderen Hauptoberfläche verbunden ist.

2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Teilgebiet der anderen Hauptoberfläche ein Gebiet in der anderen Hauptoberfläche ist, welches im wesentlichen der zweiten Halbleiterschicht gegenüberliegt.

3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Hauptoberfläche der ersten Halbleiter­ schicht, welche der bloßgelegten Oberfläche gegenüberliegt, auf der anderen Hauptoberfläche bloßgelegt ist.

4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erste Halbleiterschicht eine dritte Halbleiter­ schicht, welche einen Übergang zwischen selbiger und der zweiten Halbleiterschicht besitzt und auf der einen Haupt­ oberfläche bloßgelegt ist, und eine vierte Halbleiter­ schicht aufweist, welche keinen Übergang zwischen selbiger und der zweiten Halbleiterschicht besitzt und auf der ande­ ren Hauptoberfläche bloßgelegt ist, wobei die vierte Halbleiterschicht eine größere Verun­ reinigungskonzentration als die dritte Halbleiterschicht aufweist.

5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine dritte Halbleiterschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps ringförmig auf der bloßgelegten Oberflä­ che der ersten Halbleiterschicht gebildet ist, welche auf der einen Hauptoberfläche bloßgelegt ist, um die zweite Halbleiterschicht zu umfassen.

6. Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper, wel­ cher zwei Hauptoberflächen aufweist, einer ersten Halblei­ terschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, welche auf ei­ ner der Hauptoberflächen bloßgelegt ist, einer zweiten Halbleiterschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, welche selektiv auf einem Teilgebiet einer bloßgelegten Oberfläche der ersten Halbleiterschicht gebildet ist, einer ersten Hauptelektrode, welche mit einer bloßgelegten Oberfläche der zweiten Halbleiterschicht verbunden ist, und einer zweiten Hauptelektrode, welche mit der anderen Hauptober­ fläche des Halbleiterkörpers verbunden ist,
einem Gebiet, welches aus der ersten Hauptelektrode in dem Halbleiterkörper herausragt und als Zentralgebiet defi­ niert ist, einem Gebiet außerhalb einem Gebiet, welches aus der zweiten Halbleiterschicht herausragt und als Randgebiet definiert ist,
wobei die Ladungsträgerlebensdauer in einem zweiten Ge­ biet, welches in dem Randgebiet enthalten ist, auf einen Wert bestimmt ist, welcher kleiner als derjenige in einem ersten Gebiet bestimmt ist, welches in dem Zentralgebiet enthalten ist, wenigstens im Mittel in der ersten Halblei­ terschicht.

7. Halbleiterbauelement nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ladungsträgerlebensdauer in der ersten Halbleiterschicht eine im wesentlichen stufenförmige Ver­ teilung zwischen dem ersten und dem zweiten Gebiet besitzt, um in dem zweiten Gebiet kürzer als in dem ersten Gebiet zu sein.

8. Halbleiterbauelement nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Lebensdauervernichter selektiv in wenig­ stens das zweite Gebiet in dem Randgebiet eingeführt ist, wodurch die im wesentlichen stufenförmige Verteilung er­ zielt wird.

9. Halbleiterbauelement nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Hauptoberfläche der ersten Halbleiter­ schicht, welche der bloßgelegten Oberfläche gegenüberliegt, auf der anderen Hauptoberfläche bloßgelegt ist.

10. Halbleiterbauelement nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß
die erste Halbleiterschicht eine dritte Halbleiter­ schicht, welche einen Übergang zwischen selbiger und der zweiten Halbleiterschicht besitzt und auf der einen Haupt­ oberfläche bloßgelegt ist, und eine vierte Halbleiter­ schicht aufweist, welche keinen Übergang zwischen selbiger und der zweiten Halbleiterschicht besitzt und auf der ande­ ren Hauptoberfläche bloßgelegt ist, und
die vierte Halbleiterschicht eine höhere Verunreini­ gungskonzentration als die dritte Halbleiterschicht be­ sitzt.

11. Halbleiterbauelement nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine dritte Halbleiterschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps kreisförmig auf der bloßgelegten Ober­ fläche der ersten Halbleiterschicht gebildet ist, welche auf der einen Hauptoberfläche bloßgelegt ist, um die zweite Halbleiterschicht zu umfassen.