DE19653615A1 - Leistungshalbleiterbauteil mit überlappender Feldplattenstruktur und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Leistungshalbleiterbauteil mit überlappender Feldplattenstruktur und Verfahren zu dessen Herstellung

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Description

Die Erfindung betrifft im allgemeinen die Herstellung eines Leistungshalbleiterbauteils und ein Verfahren zu dessen Herstellung, insbesondere ein Hochspannungsleistungshalbleiterbauteil mit einer überlappenden Feldplattenstruktur, bei dem es möglich ist einen hohen Sperrspannungskennwert zu erzielen.
Von den verschiedenen Typen von Leistungshalbleiter­ bauteilen muß ein Leistungshalbleiterbauteil mit Schaltfunktion solche elektrische Kennwerte aufweisen, wie z. B. einen niedrigen Energieverbrauch und einen Betrieb mit hoher Schaltgeschwindigkeit während des Anschaltens, und eine hohe Spannungsfestigkeit während des Ausschaltens. Unter den elektrischen Kennwerten spielt insbesondere eine hohe Spannungsfestigkeit (d. h., eine hohe Sperrspannung) bei der Festlegung eines exzellenten Leistungshalbleiterbauteils eine sehr große Rolle.
In den letzten Jahren wurden als Leistungshalbleiterbauteil am häufigsten ein Isolierschicht-Bipolartransistor (IGBT) oder ein feldgesteuerter Thyristor (SI-Thyristor) verwendet.
Eine typische Struktur eines IGBT ist in Fig. 5 dargestellt. Wie dies anhand von Fig. 5 ersichtlich ist, ist eine n⁺-Pufferschicht 13 auf einem p⁺-Halbleitersubstrat 12 abgeschieden, auf welchem eine positive Elektrode 11 (z. B. eine Kollektor-Elektrode) angeordnet ist. Auf der n⁺-Pufferschicht 13 ist eine n⁻-Halbleiterschicht 14 ausgebildet. Ebenfalls sind p-Hauptübergangsbereiche 15 auf der Oberseite der n⁻-Halbleiterschicht 14 durch thermische Diffusion ausgebildet und durch einen Teil der Halbleiterschicht 14 voneinander isoliert und n⁺-Fremdatombereiche 16 sind jeweils auf den Oberseiten der p-Hauptübergangsbereiche 15 ausgebildet. Eine negative Elektrode 17 (z. B. eine Emitter-Elektrode) ist auf den p-Hauptübergangsbereichen 15 und den n⁺-Fremdatombereichen 16 ausgebildet. Auf einer dazwischenliegenden Gate-Isolierschicht 18 ist ebenfalls eine Gate-Elektrode 19 auf der Halbleiterschicht 14 ausgebildet und erstreckt sich über die Hauptübergangsbereiche 15 bis zu einem Teil der Fremdatombereiche 16.
Andererseits ist in Fig. 6 eine typische Struktur eines SI-Thyristors dargestellt.
Ähnlich wie beim IGBT von Fig. 5, sind nacheinander eine n⁺-Pufferschicht 23 und eine n⁻-Halbleiterschicht 24 auf einem p⁺-Halbleitersubstrat 22 ausgebildet, auf dem eine positive Elektrode 21 (d. h., eine Drain-Elektrode) angeordnet ist, wie in Fig. 6 dargestellt. Auf dem Halbleitersubstrat 24 sind p⁺-Fremdatombereiche 25 (d. h., ein Gate-Bereich) durch thermische Diffusion ausgebildet. Ebenfalls durch thermische Diffusion ist eine n⁺-Halbleiterschicht 26 auf dem Teil der n⁻-Halbleiterschicht 24 ausgebildet, der zwischen den p⁺-Fremdatombereichen 25 liegt. Eine negative Elektrode 27 (d. h., eine Source- Elektrode) ist auf der Halbleiterschicht 26 und auf den n⁺-Fremdatombereichen 25 ausgebildet, wobei zwischen den n⁺-Fremdatombereichen 25 und der negativen Elektrode 27 eine isolierende Schicht 28 ausgebildet ist.
Die unmittelbar vorstehend beschriebenen Leistungshalbleiterbauteile können die Unterbrechung eines durch jedes Bauteil fließenden Hauptstroms durch die Gate- Steuerung regeln. Eine der herausragenden Eigenschaften eines jeden Leistungshalbleiterbauteils ist, daß eine hohe Stromdichte erreicht werden kann, weil eine Leitfähigkeitsmodulation auftritt, wenn ein Stromsignal durch das p⁺-Halbleitersubstrat 12 oder 22, die n⁺-Pufferschicht 13 oder 23 und die n⁻-Halbleiterschicht 14 oder 24 fließt. Es ist daher gut bekannt, daß diese Leistungshalbleiterbauteile im Vergleich zu einem Bipolar- Transistor einen Schaltbetrieb für hohe Geschwindigkeiten und einen geringen Betriebswiderstand aufweisen. Es ist ebenfalls gut bekannt, daß ein Fremdatombereich (z. B. der Fremdatombereich 15 oder 25, die in Fig. 5 oder 6 gezeigt sind) bei einem solchen herkömmlichen IGBT oder SI-Thyristor keine gleichmäßige elektrische Feldverteilung aufweist. Ein Kantenteil des Fremdatombereichs 15 oder 25, d. h. ein Teil mit einer großen Krümmung, weist gegenüber einem parallel verlaufenden, ebenen Teil eine andere elektrische Feldverteilung auf. Dies liegt daran, daß es an einem Kantenteil mit einer starken Krümmung eher zu einer Konzentration des elektrischen Felds kommt, als an den anderen, parallel verlaufenden, ebenen Teilen. Die relativ hohe Dichte des elektrischen Felds am Kantenteil führt dort häufiger zu einer Stoßionisierung als an den anderen, parallel verlaufenden, ebenen Teilen.
Da folglich jeder Fremdatombereich der oben beschriebenen Leistungshalbleiterbauteile Kantenteile aufweist, an die während des Betriebs ein relativ hohes elektrisches Feld angelegt wird, besteht darin ein schwerwiegendes Problem, daß die Sperrspannung des Bauteils herabgesetzt ist.
Um bei einem Leistungshalbleiterbauteil die Sperrspannung zu erhöhen, wurden verschiedene Typen von Strukturen entwickelt. Zwei gut bekannte Strukturen können durch ein vereinfachtes Herstellungsverfahren erzeugt werden, die eine weist, wie in Fig. 7 dargestellt, einen potentialfreien Ring 48 auf, der aus einem diffundierten Bereich besteht, der von einem Hauptübergangsbereich 46 auf einem p-Halbleitersubstrat 44 beabstandet ist, aber neben dem Hauptübergangsbereich 46 angeordnet ist, und die andere weist, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist, eine Feldplatte 58 auf, die sowohl einen p⁺-Fremdatombereich 56 als auch einen p-n-Übergangsbereich, der ein Kantenteil des Fremdatombereichs 56 ist, bedeckt.
Nimmt man wieder auf Fig. 7 Bezug, so kann aufgrund des potentialfreien Rings 48 eine durch eine gestrichelte Linie angedeutete Verarmungsschicht 45 erzeugt werden, die sich vom n⁺-Hauptübergangsbereich 46 bis zur äußeren Fläche des potentialfreien Rings 48 erstreckt, wenn eine Spannung angelegt wird, so daß bei einem Leistungshalbleiterbauteil mit einer solchen potentialfreien Ringstruktur verhindert werden kann, daß sich das elektrische Feld an der Kante des Hauptübergangsbereichs 46 konzentriert. Folglich kann das obige Bauteil eine verbesserte Sperrspannung aufweisen, aber bei einer Spannungsfestigkeit im Bereich von ungefähr 60% bis 80% im Vergleich zur erlaubten Spannungsfestigkeit bei dem unbegrenzt parallel verlaufenden, ebenen Übergang. Es entsteht ebenfalls dadurch ein Problem, daß die Spannungsfestigkeit an einer Isolierschicht in Abhängigkeit von den Diffusionsbedingungen zum Herstellen des Feldrings geändert werden.
Wie dies durch eine gestrichelte Linie in Fig. 8 dargestellt ist, kann aufgrund der Feldplatte 58 eine Verarmungsschicht 55 im n-Halbleitersubstrat 54 erzeugt werden und sich vom p⁺-Fremdatombereich 56 bis nach außerhalb der Feldplatte 58 erstrecken, wenn eine Spannung angelegt wird, so daß bei einem Leistungshalbleiterbauteil mit einer solchen Feldplattenstruktur verhindert werden kann, daß sich das elektrische Feld an der Kante des Fremdatombereichs 56 konzentriert. Folglich kann das obige Bauteil eine erhöhte Sperrspannung aufweisen, aber bei einer Spannungsfestigkeit von 60% im Vergleich zur erlaubten Spannungsfestigkeit bei einem unbegrenzt parallel verlaufenden, ebenen Übergang.
Um eine Sperrspannung, die an einem p-n-Übergangsbereich auftritt, weiter zu verbessern, kann das Leistungshalbleiterbauteil mit einer Feldplattenstruktur eine dicke, isolierende Schicht aufweisen, d. h., die in Fig. 8 angezeigte Oxidschicht 59 zwischen der Feldplatte 58 und der Halbleiterschicht 54. Bei diesem Bauteil ist jedoch nicht nur die Effizienz der Verwendung der Feldplatte beträchtlich herabgesetzt, sondern die Konzentration des elektrischen Feldes tritt ebenfalls an einem Teil (d. h. "A"-Teil, angezeigt durch eine gestrichelte, runde Linie in Fig. 8) mit einer starken Krümmung am Übergang auf. Folglich tritt ein Durchbruch an der Stelle "A" früher als an anderen Teilen auf. Falls die isolierende Schicht zwischen der Halbleiterschicht und der Feldplatte dünn ausgebildet ist, findet ein Durchbruch am Endteil (d. h. "B"-Teil, der in Fig. 8 durch eine gestrichelte, runde Linie angedeutet ist) der Feldplatte auf.
Weiterhin muß zur Verbesserung einer Sperrspannung, die beim Leistungshalbleiterbauteil mit einer Feldplattenstruktur am p-n-Übergangsbereich auftritt, eine Halbleiterschicht dicker ausgebildet werden. Es entsteht dadurch ein ernstes Problem, daß die Betriebskennwerte und Schaltkennwerte des Bauteils aufgrund der dicken Halbleiterschicht herabgesetzt werden.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Leistungshalbleiterbauteil mit einer überlappenden Feldplattenstruktur und ein Verfahren zu dessen Herstellung vorzusehen, bei dem eine Vielzahl von potentialfreien Feldplatten zwischen einem Hauptübergangsbereich und einem Fremdatombereich für einen Metallkontakt angeordnet sind, wobei die Feldplatten auf einer Halbleiterschicht ausgebildet sind und sich teilweise überlappen und wobei zwischen den Feldplatten eine isolierende Schicht ausgebildet ist, so daß darin ohne Verwendung einer dicken isolierenden Schicht auf der Halbleiterschicht an einem p-n-Übergangsbereich eine höhere Sperrspannung erreicht werden kann.
Ferner soll ein Leistungshalbleiterbauteil mit einer überlappenden Feldplattenstruktur vorgesehen werden, bei dem sich eine Vielzahl von potentialfreien Feldplatten teilweise überlappen und zwischen denen eine isolierende Schicht ausgebildet ist, so daß ohne die Verwendung einer dicken Halbleiterschicht eine höhere Sperrspannung erzielt wird.
Die vorstehende Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 bzw. 3 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das Leistungshalbleiterbauteil der Erfindung weist eine überlappende Feldplattenstruktur auf, bei der sich eine Vielzahl von überlappenden Feldplatten mit einer dazwischen eingefügten isolierenden Schicht teilweise überlappen, so daß beim Bauteil verhindert werden kann, daß eine Konzentration eines elektrischen Felds an einem Teil mit einer starken Krümmung auftritt, wobei die Spannungsfestigkeit des Bauteils verbessert wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1A eine Querschnittsansicht, die den Aufbau eines neuen Leistungshalbleiterbauteils mit einer überlappenden, potentialfreien Feldplattenstruktur gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
Fig. 1B ein Ersatzschaltungsdiagramm des neuen Leistungshalbleiterbauteils, das eine Vielzahl von potentialfreien Feldplatten umfaßt, wie in Fig. 1A dargestellt;
Fig. 2A bis 2G Ablaufdiagramme, die durch aufeinanderfolgende Querschnittsdarstellungen die Prozeßschritte eines neuen Verfahrens zum Herstellen des Leistungshalbleiterbauteils von Fig. 1A gemäß der Erfindung darstellen;
Fig. 3 eine graphische Darstellung, die die Änderung eines elektrischen Potentials am Übergang in Abhängigkeit vom Abstand zwischen einer Siliciumschicht und einer Oxidschicht darstellt, wenn eine Spannung von ungefähr 550 V an das Leistungshalbleiterbauteil von Fig. 1A angelegt ist;
Fig. 4 eine graphische Darstellung, die die Änderung eines elektrischen Felds am Übergang in Abhängigkeit vom Abstand zwischen einer Siliciumschicht und einer Oxidschicht darstellt, wenn an das Leistungshalbleiterbauteil von Fig. 1A eine Spannung von ungefähr 550 V angelegt ist;
Fig. 5 eine Querschnittsansicht eines typischen IGBT;
Fig. 6 eine Querschnittsansicht eines typischen SI-Thyristors;
Fig. 7 eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Leistungshalbleiterbauteils mit einer potentialfreien Feldringstruktur; und
Fig. 8 eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Leistungshalbleiterbauteils mit einer Feldplattenstruktur.
Entsprechend den Fig. 1A und 1B weist ein neues Leistungshalbleiterbauteil gemäß der Erfindung eine überlappende Feldplattenstruktur auf, bei der sich eine Vielzahl von Feldplatten zwischen einem Hauptübergangsbereich 72a und einem Fremdatombereich 72b für einen Metallkontakt teilweise überlappen. Unter den Feldplatten ist eine erste Feldplatte 80a auf dem Hauptübergangsbereich 72a sowie auf einem Endteil einer isolierenden Schicht 66 ausgebildet und eine letzte Feldplatte 80d ist auf dem Fremdatombereich 72b sowie auf dem anderen Endteil der isolierenden Schicht 66 ausgebildet, wobei die isolierende Schicht 66 zwischen dem Hauptübergangsbereich 72a und dem Fremdatombereich 72b ausgebildet ist. Ebenfalls sind zwischen der ersten Feldplatte 80a und der letzten Feldplatte 80d mindestens zwei Feldplatten 80b und 80c ausgebildet. Zwei nebeneinanderliegende Feldplatten überlappen sich teilweise und sind durch dazwischen eingefügte Isolatoren 74a, 74b, oder 74c voneinander isoliert.
Beim in Fig. 1B dargestellten Leistungshalbleiterbauteil stellen die Feldplatten 80a, 80b, 80c und 80d und die Isolatoren 74a, 74b und 74c drei Kondensatoren C1, C2 und C3 dar, die in Reihe geschaltet sind. Bei diesem Aufbau wird eine von außen angelegte Spannung mittels der seriengeschalteten Kondensatoren C1, C2 und C3 in mehrere Spannungssignale unterteilt, so daß eine Sperrspannung an einem p-n-Übergang erhöht werden kann, so daß die Spannungsfestigkeit des Bauteils verbessert wird.
Nun wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2A bis 2G das neue Verfahren zur Herstellung des Leistungshalbleiterbauteils von Fig. 1A gemäß der Erfindung beschrieben.
Wie dies in Fig. 2A dargestellt ist, wird auf einer dünnen, positiven n⁺-Schicht 62 oder einer n⁺-Pufferschicht auf der eine negative Elektrode 60 angeordnet ist eine n⁻-Halbleiterschicht 64 durch epitaktisches Wachstum unter Verwendung von Phosphorionen als Dotierstoff ausgebildet. Als nächstes wird durch Oxidation eine Oxidschicht auf der Halbleiterschicht 64 ausgebildet und dann durch Mikrophotographie strukturiert, um die strukturierte Oxidschicht 66 auszubilden.
Nach dem Ausbilden der strukturierten Oxidschicht 66, wird wiederum eine Oxidation durchgeführt, um auf der freiliegenden Oberfläche der Halbleiterschicht 64 eine dünne Oxidschicht 68 auszubilden, wie dies in Fig. 2B dargestellt ist, und dann wird eine leitfähige Schicht 70 auf allen Oberflächen der Oxidschichten 66 und 68 abgeschieden. Diese leitende Schicht 70 kann aus einer leitfähigen Polysiliciumschicht bestehen, wie dies in Fig. 2B dargestellt ist, oder aus einer leitfähigen Metallschicht (nicht dargestellt) . Beim Ausführungsbeispiel wird im folgenden die leitende Schicht 70 als eine leitende Polysiliciumschicht bezeichnet.
Wie sich aus Fig. 2C entnehmen läßt, wird unter Verwendung einer fremdatombereichsausbildenden Maske (nicht dargestellt) ein Ätzprozeß ausgeführt, um die leitende Polysiliciumschicht 70 selektiv zu entfernen. Von den durch den selektiven Ätzprozeß ausgebildeten Öffnungen werden die Öffnungen auf der Halbleiterschicht 64 vorgesehen, um Fremdatombereiche auszubilden und die anderen Öffnungen werden vorgesehen, um vier untere Feldplattenteile 70a, 70b, 70c und 70d, die aus der Polysiliciumschicht 70 besteht, zu isolieren. Anders ausgedrückt: durch die anderen Öffnungen wird die Polysiliciumschicht 70 in die vier unteren Teile 70a, 70b, 70c und 70d unterteilt.
Anschließend wird nacheinander eine p⁺-Ioneninjektion in Richtung der Halbleiterschicht 64 und eine thermische Diffusion durchgeführt, um einen p⁺-Hauptübergangsbereich 72a und einen Fremdatombereich 72b in der Halbleiterschicht 64 auszubilden, wie dies in Fig. 2D dargestellt ist.
Ebenfalls wird eine Abscheidung durchgeführt, um eine isolierende Schicht 74 (z. B. eine PSG-Schicht (Phosphorsilikatglas-Schicht)) auf der gesamten Oberfläche auszubilden, wie dies in Fig. 2E dargestellt ist, und dann wird ein Strukturierungsprozeß ausgeführt, um Kontaktlöcher und strukturierte PSG-Teile 74a, 74b, 74c und 74d auszubilden. Die PSG-Teile 74a bis 74d, in die die PSG-Schicht 74 unterteilt ist, sind durch die Kontaktlöcher getrennt, wie dies in Fig. 2F dargestellt ist. Unter den strukturierten PSG-Teilen 74a bis 74d ist z. B. der PSG-Teil 74a auf einem Teil des unteren Polysiliciumteils 70a ausgebildet und füllt dabei die Öffnung zwischen den Teilen 70a und 70b aus. Der PSG-Teil 74b ist auf einem Teil des unteren Polysiliciumteils 70b ausgebildet und füllt dabei die Öffnung zwischen den Teilen 70b und 70c aus. Der PSG-Teil 74c ist ebenfalls auf einem Teil des unteren Polysiliciumteils 70c ausgebildet und füllt dabei die Öffnung zwischen den Teilen 70c und 70d aus. Der PSG-Teil 74d ist auf einem Teil des Hauptübergangsbereichs 72a ausgebildet.
Schließlich wird eine Metallisierung durchgeführt, um eine Metallschicht auf den PSG-Teilen 74a bis 74d auszubilden und um die Kontaktlöcher mit der Metallschicht auszufüllen, und dann wird ein Strukturierungsprozeß ausgeführt, um Öffnungen zur elektrischen Isolierung auszubilden. Diese Öffnungen werden vorgesehen, um die Metallteile 76a bis 76d, die aus der Metallschicht bestehen, elektrisch voneinander zu isolieren (siehe Fig. 2G). Jeder der Metallteile 76a bis 76d wird hier im folgenden als ein oberer Feldplattenteil bezeichnet, der jeweils mit einem der unteren Teile 70a bis 70d elektrisch verbunden ist.
Die oberen Teile 76a bis 76d sind durch die Kontaktlöcher mit den unteren Teilen 70a bis 70d elektrisch verbunden. Dabei bilden der obere Teil 76a und der untere Teil 70a eine Hauptfeldplatte 80a (siehe Fig. 1A). Der obere Teil 76b und der untere Teil 70b bilden eine erste potentialfreie Feldplatte 80b, der obere Teil 76c und der untere Teil 70c bilden eine zweite potentialfreie Feldplatte 80c und der obere Teil 76d und der untere Teil 70d bilden eine letzte Feldplatte 80d. Da die Hauptfeldplatte 80a der Feldplatten mit dem p⁺-Hauptübergangsbereich 72, der ein aktiver Bereich des Leistungshalbleiterbauteils ist, elektrisch verbunden ist, wirkt die Hauptfeldplatte 80a als eine negative Elektrode des Bauteils.
Beispielsweise ist ein horizontaler Überlappungsbereich zwischen der Feldplatte 80a und der ersten potentialfreien Feldplatte 80b ungefähr 72 µm breit, derjenige der potentialfreien Feldplatten 80b und 80c ungefähr 32 µm breit und der Überlappungsbereich der Feldplatten 80c und 80d ist ungefähr 16 µm breit. Mit zunehmendem Abstand vom p⁺-Hauptübergangsbereich 72a nimmt die Länge des Überlappungsbereichs um die Hälfte ab, so daß die Kapazität eines jeden in Serie geschalteten Kondensators um die Hälfte reduziert wird. D. h., ausgehend vom p⁺-Hauptübergangsbereich 72a nimmt die Kapazität der Kondensatoren in Reihe um jeweils die Hälfte ab.
Obwohl das obige, bevorzugte Ausführungsbeispiel einer überlappenden Feldplattenstruktur zwischen der Hauptfeldplatte und der letzten Feldplatte zwei potentialfreie Feldplatten aufweist, ist die Erfindung nicht auf eine solche Struktur beschränkt, sondern kann auf eine Struktur mit mehr als zwei dazwischenliegenden, potentialfreien Feldplatten erweitert werden.
Beim Leistungshalbleiterbauteil mit der obigen Struktur werden in Reihe geschaltete Kondensatoren C1, C2 und C3 ausgebildet, wenn eine Spannung an eine negative Elektrode des Bauteils angelegt wird, wie dies in Fig. 1B dargestellt ist, wobei jeder der Kondensatoren aus den Feldplatten 80a-80d und einer der isolierenden Schichten 74a-74c zusammengesetzt ist, so daß die angelegte Spannung unter den Kondensatoren C1-C3 aufgeteilt und so die Spannungsfestigkeit an der isolierenden Schicht beträchtlich verbessert wird.
In der untenstehenden Tabelle sind die Ergebnisse von einem Simulationstest des Leistungshalbleiterbauteils mit der obigen Struktur dargestellt. Der untenstehenden Tabelle kann entnommen werden, daß der Spannungsabfall von einer Änderung der Tiefe des Hauptübergangsbereichs (z. B. 5 µm oder 3 µm) und der Grenzflächenladung zwischen der Oxid­ schicht 66 und der Halbleiterschicht 64 abhängt, wenn eine Spannung an das Leistungshalbleiterbauteil angelegt wird.
Gemäß der vorstehende Tabelle ist offensichtlich, daß der Spannungsabfall nicht mehr gefährlich ist.
Wie dies in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, nimmt das elektrische Potential in der Grenzschicht zwischen der isolierenden Schicht 66 und der Halbleiterschicht 64 mit zunehmendem Abstand vom Hauptübergangsbereich 72a allmählich zu, wenn eine Spannung an das Leistungshalbleiterbauteil der Erfindung angelegt wird. D. h., ausgehend vom Hauptübergangsbereich 72a nimmt das elektrische Potential an jeder überlappenden Feldplatte in Richtung des Fremdatombereichs für einen metallischen Kontakt zu. Aus Fig. 4 kann auch entnommen werden, daß jeder der Spitzenwerte des elektrischen Felds der Grenzschicht an verschiedenen Verbindungspunkten CN1-CN4 (dargestellt in Fig. 1B) so festgelegt ist, daß sie untereinander nahezu gleich sind, weil die Kondensatoren in Reihe geschaltet sind.
Wie vorstehend beschrieben ist, wird ein Leistungshalbleiterbauteil der Erfindung mit einer überlappenden Feldplattenstruktur vorgesehen, bei dem sich eine Vielzahl von Feldplatten teilweise überlappen, wobei eine einzige isolierende Schicht dazwischenliegt. Wenn eine Spannung an das Bauteil angelegt wird, bilden sich folglich eine Vielzahl von Kondensatoren aus, von denen jeder aus einer Feldplatte und der isolierenden Schicht zusammengesetzt ist. Da die angelegte Spannung durch die in Reihe geschalteten Kondensatoren aufgeteilt wird, kann daher eine Durchbruchspannung bzw. Sperrspannung des Bauteils beträchtlich erhöht und folglich die Spannungsfestigkeit an der isolierenden Schicht verbessert werden.

Claims (3)

1. Leistungshalbleiterbauteil mit einer Halbleiterschicht (64), die zwischen einer positiven Elektrode (60) und einer negativen Elektrode ausgebildet ist, damit ein Hauptstromsignal durch die Halbleiterschicht (64) fließen kann, wobei das Bauteil aufweist:
einen Hauptübergangsbereich (72a) eines ersten Leitfähigkeitstyps, der auf der Halbleiterschicht (64) ausgebildet ist;
einen fremdatominjizierten Bereich (72b) für einen Metallkontakt, wobei der fremdatominjizierte Bereich auf der Halbleiterschicht (64) ausgebildet wird und den gleichen Leitfähigkeitstyp wie der Hauptübergangsbereich (72a) aufweist;
eine isolierende Schicht (66), die auf der Halbleiterschicht (64) und teilweise auf dem Hauptübergangsbereich (72a) sowie dem fremdatominjizierten Bereich (72b) ausgebildet ist;
eine Hauptfeldplatte (80a) eines zweiten Leitfähigkeitstyp, die auf dem Hauptübergangsbereich (72a) ausgebildet ist;
eine letzte Feldplatte (80d), die auf dem fremdatominjizierten Bereich (72b) für einen Metallkontakt ausgebildet ist; und
mindestens eine potentialfreie Feldplatte (80b, 80c), die auf der isolierenden Schicht (66) und zwischen der Hauptfeldplatte (80a) sowie der letzten Feldplatte (80d) ausgebildet ist, wobei Isolatoren (74a, 74b, 74c) dazwischen eingefügt sind und sich die potentialfreie Feldplatte teilweise sowohl mit der Hauptfeldplatte als auch mit der letzten Feldplatte überlappt, und wobei alle Platten und die Isolatoren eine Vielzahl von Kondensatoren bilden, die bei an das Bauteil angelegter Spannung in Reihe geschaltet sind.
2. Leistungshalbleiterbauteil nach Anspruch 1, bei dem die Länge der Überlappung zwischen der Hauptfeldplatte (80a) und der potentialfreien Feldplatte (80b, 80c) größer ist, als die Länge der Überlappung zwischen der potentialfreien Feldplatte und der letzten Feldplatte (80d).
3. Ein Verfahren zum Herstellen eines Leistungshalbleiterbauteils mit einer Halbleiterschicht (64), die zwischen einer positiven Elektrode (60) und einer negativen Elektrode ausgebildet ist, damit ein Hauptstromsignal durch die Halbleiterschicht hindurchfließen kann, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Ausbilden einer ersten strukturierten, isolierenden Schicht (66) auf der Halbleiterschicht (64), wobei Teile der Halbleiterschicht freiliegen;
Ausbilden einer zweiten isolierenden Schicht (68) auf den freiliegenden Teilen der Halbleiterschicht (64), wobei die zweite isolierende Schicht dünner ist als die erste isolierende Schicht (66);
Ausbilden einer ersten strukturierten, leitenden Schicht (70) auf der ersten und der zweiten isolierenden Schicht (66, 68), wobei die erste leitende Schicht mindestens drei untere Teile (70a, 70b, 70c, 70d) aufweist, die durch dazwischenliegende Öffnungen voneinander isoliert sind;
Ausbilden eines Hauptübergangsbereichs (72a) und eines fremdatominjizierten Bereichs (72b) für Metallkontakte in der Halbleiterschicht (64) mittels einer Ionenimplantation in Richtung der Halbleiterschicht;
Ausbilden einer dritten isolierenden Schicht (74) auf der Halbleiterschicht (64) und der ersten leitenden Schicht (70);
Strukturieren der dritten isolierenden Schicht (74), um auf dem Hauptübergangsbereich (72a) und dem fremdatominjizierten Bereich (72b) Kontaktlöcher auszubilden und um die unteren Teile teilweise freizulegen; und
Ausbilden einer zweiten strukturierten, leitenden Schicht (76) auf der Halbleiterschicht, wobei die zweite leitende Schicht aus mindestens drei oberen Teilen (76a, 76b, 76c, 76d), die durch Öffnungen voneinander isoliert sind, zusammengesetzt ist und wobei jeder der oberen Teile mit einem der unteren Teile (70a, 70b, 70c, 70d) elektrisch verbunden ist und sich mit den unteren Teilen teilweise überlappt.
DE19653615A 1996-02-29 1996-12-20 Leistungshalbleiterbauteil mit überlappender Feldplattenstruktur und Verfahren zu dessen Herstellung Withdrawn DE19653615A1 (de)

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