DE2006729A1 - Halbleiterdiode mit Schutzring - Google Patents

Halbleiterdiode mit Schutzring

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DE2006729A1 DE19702006729 DE2006729A DE2006729A1 DE 2006729 A1 DE2006729 A1 DE 2006729A1 DE 19702006729 DE19702006729 DE 19702006729 DE 2006729 A DE2006729 A DE 2006729A DE 2006729 A1 DE2006729 A1 DE 2006729A1
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Description

Halbleiterdiode mit Schutzring
Die Erfindung betrifft eine-Halbleiterdiode mit einer in die Oberfläche einer Zone des einen Leitungstyps eingebrachten Zone des anderen Leitungstyps, und einem zwischen der Zone des einen Leitungstyps und der Zone des anderen Leitungstyps gebildeten pn-übergang, und ein Verfahren zur Herstellung dieser Halbleiterdiode. . . - -. . ,
Es ist bekannt, Halbleiterdioden mit einem Schutzring dann zu versehen, wenn der Bereich des Sperrspannungsdurehbruchs von der Oberfläche des Halbleiterkörpers in das Innere desselben verlegt werden soll. Ist der Halbleiterkörper beispielsweise η-leitend, so wird zu diesem Zweck durch ein ringförmiges Diffusionsfenster durch Diffusion eine ringförmige p-leitende Zone erzeugt,· wobei die ringförmige p-leitende Zone eine in die Oberfläche des η-leitenden Halbleiterkörpers eingebrachte p-leitende Zone umgibt. Dabei ist die Eindringtiefe der p-leitenden Zone wesentlich kleiner als die Eindringtiefe der ringförmigen Zone'. Dadurch entsteht insgesamt in dem n-leitenden Halbleiterkörper ein p-leitender Bereich, in dessen Mittelteil der pn-übergang parallel zur Oberfläche des Halbleiterkörpers verläuft, wobei dieser Mittelteil von einem p-leitenden Gebiet größerer Eindringtiefe als die. des Mittelteils umgeben ist. Die Eindringtiefen des Mittelteils und der ringförmigen Zone werden so gewählt, daß ein elektrischer Durchbruch nur im ebenen Mittelteil, also im Innern des Halbleit.crkörpers, und nicht an dessen Oberfläche erfolgt. Im Gegensatz zu einer Halbleiterdiode bzw. Planardiode ohne Schutzring, bei der sowohl der konvex gekrümmte Randteil des pn-Überganges als auch der ebene Mittelteil am elektrischen Durchbruch beteiligt sind, fehlt bei der oben*beschriebenon bekannten Halblöiterdiode mit'
VPA 9/110/0024 Kot/i1!
100835/1381
Schutzring die Wirkung eines am Durchbruch beteiligten konvex gekrümmten pn-Überganges völlig. Es hat sich gezeigt, daß sich dies auf verschiedene Kennliniendaten einer Halbleiterdiode nachteilig auswirkt. Als Beispiele seine hierfür der höhere dynamische Widerstand der Durchbruchskennlinie und die Größe der Rauschspannung genannt.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleiterdiode mit Schutzring anzugeben, die nicht die angegebenen nachteiligen Kennliniendaten aufweist.
;; Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die St durch den pn-übergang gebildete Fläche aus einem parallel oder nahezu parallel zur Oberfläche verlaufenden Mittelteil, einem den Mittelteil umgebenden, zur Oberfläche hin gekrümmten Teil, und einem den gekrümmten Teil umgebenden, an die Oberfläche tretenden Randteil besteht, und daß die dem Randteil benachbarten Bereiche der Zone des einen Leitungstyps und/oder der Zone des anderen Leitungstyps derartig ausgebildet sind, daß ein elektrischer Durchbruch lediglich im Mittelteil und/oder im gekrümmten Teil des pn-Überganges erfolgt.
Die in der Erfindung vorgeschlagenen Halbleiterdioden haben sowohl die günstigen Eigenschaften der bekannten Halbleiterdioden mit Schutzring als auch gegenüber bekannten Dioden Ρ- verbesserte Kennliniendaten.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der dem Randteil benachbarte Bereich der: Zone des anderen Leitungstyps aus einem den Mittelteil und don gekrümmten Teil umgebenden Schutsring besteht, wobei dor Schutzring eine geringere Eindi'ingtiefe der Zone des anderen Leitungstyps in die Zone des einer Leitungstyps aufweist, als der Mittelteil, unddaß der
t Dotierungsgradient des Schutzringes so klein gegenüber dem • Dotierungsgradienten des übrigen Bereichs der Zone des anderen Leitungstyps ist, daß ein elektrischer Durchbruch lediglich im Mittelteil und/oder im gekrümmten Teil des pn-Übergangs erfolgt.
9/1.0/002* 109835/1381 _3_
Eine andere, vorteilhafte Aus führungs form der Erfindung besteht darin,daß der dem Randteil benachbarte ringförmige Bereich der Zone des anderen Le:j.tungstyps stärker dotiert ist als der übrige Teil der Zone des anderen Leitungstyps, und daß der dem Randteil benachbarte ringförmige Bereich der Zone des einen Leitungstyps schwächer dotiert ist als der übrige Teil der Zone des einen Leitungstype...
Weitere. Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren:-
Es zeigen:
Pig. 1: Einen Schnitt durch den Gegenstand der Erfindung in
einer ersten Ausführungsform; ' Fig. 2 und 3 erläutern ein Verfahren zur Herstellung des
Gegenstandes der Fig. 1 anhand zweier Schnitte; Fig. 4: Einen Schnitt durch .deii Gegenstand der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform„
In der Fig. 1 ist mit 1 eine η-leitende Zone eines Halbleiterkörpers dargestellt, in deren Oberfläche 2 ein stark p-dotiertcr Bereich 3 eingebracht ist. Der p-leitende Bereich besteht aus einem kreisförmigen Mittelteil 4 und einem diesen umgebenden kreisringförmigen Bereich 5·. Der kreisringförniige Bereich 5 -wirkt als Schubsring für, den kreisförmigen Mittelteil 4. Der Dotierungsgradient des kreisringförmigen Bereichs wird so klein gewählt, daß ein elektrischer Durchbruch nur im kreisförmigen Mittelteil 4 erfolgt. Dieser weist aber einen konvex gekrümmten pii-Übergarig 6 auf. Die in der Pig, 1 dargestellte Halbleiterdiode hat daher auch die Wirkung eines am elektrischen Durchbruchs beteiligten,„konvex gekrümmten pn-übergang es, was sich auf die genannten Keniiliniendaten günstig auswirkt.
Der für den kreisringförmigen Bereich 5 gewünschte Dotierungsgradient kann beispielsweise durch Diffusion mit geringer
ΥΈΑ 9'/1 w/C02A ;" 10 9 8 3 5/1381 ~ -4 -
BADORIQfNAl.
Oberflächenkonzentration oder durch Diffusion mit einer nur zu Beginn der Diffusion v/irkenden Dotierstoffquelle erreicht werden.
Der Halbleiterkörper 1 kann auch p-leitend sein, wenn der Bereich 3 η-leitend ist. Die dadurch entstehende Halbleiterdiode v/eist die gleichen günstigen Eigenschaften auf, wie die oben anhand der Fig. 1 beschriebene Halbleiterdiode.
Anhand der Fig. 2 und 3 soll noch ein Verfahren zur Herstellung des Gegenstandes der Fig. 1 näher erläutert werden. Dabei werden in den Fig. 2 bis 4 sich entsprechende Teile mit den ψ gleichen Bezugszeichen versehen wie in der Fig. 1.
Zunächst wird in die Oberfläche 2 des η-leitenden Halbleiterkörpers 1 ein kreisförmiger p-dotierter Bereich 4 mittels der üblichen Maskierungstechnik hergestellt. Dann wird die Oberfläche 2 mit einer weiteren Maskierungsschicht abgedeckt, die in den Fig. 2 und 3 der besseren Anschaulichkeit wegen nicht dargestellt ist. In diese weitere Maskierungsschicht wird ei2i kreisringförmiges Fenster angebracht, durch welches dann durch Diffusion der kreisringförmige Bereich 5, wie in der Fig. 3 dargestellt, hergestellt wird. Dabei überlappen sich der Bereich 4 und der kreisringförmige Bereich 5, der ^ ebenfalls p-dotiert ist, in dem in der Figur 3 durch 7
gekennzeichneten Teil des Bereichs 5.
In der Fig. 4 ist eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die im folgenden näher erläutert wird.
In der Oberfläche 2 eines η-dotierten Halbleiterkörpers 1 ist ein stark p-dotiertor Bereich 3 vorgesehen, der aus dem Mittelteil 4 und einem einen gekrümmten pn-übergang 6 aufweisenden Teil besteht. Der gekrümmte pn-übergang 6 umgibt dabei, wie auch beim ersten Ausführungsbeipiel, den Mittelteil 4 in Form/eines Ringes. Ein Bereich 9 ist etwas stärker p-dotiert als der
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BAD ORfGiNAL
■ ; - 5 - ■■·"■■ - ■
Mittelteil 4, der Bereich 10 etwas schwächer η-dotiert als der Halbleiterkörper 1. Die Bereichs 9 und 10 umgeben die Oberfläche 2 des Mittelteils 4 in Form von Kreisringeno Die ' etwas schwächere η-Dotierung des Bereichs 10 verhindert einen elektrischen Durchbruch nahe der Oberfläche 2, d.h. im Randteil des pn-Überganges. . '
Ein Verfahren zur Herstellung .des Gegenstandes der Pig. 4 "soll im folgenden noch kurz erläutert werden. ;
Zunächst wird in die Oberfläche 2 des Halbleiterkörpers 1 eine ringförmige Zone 8 eingebracht. Die Zone 8 soll dabei die ' ^
gleiche Form und Gestalt aufweisen wie der kreisringförmige ^ Bereich 5 der Fig. 3 oder die Bereiche 9 und 10 der Fig.
Die Zone 8 wird jedoch, im Gegensatz zum Bereich 5, nur schwach mit p-dotierenden Fremdstoffen vergehen. Dadurch ist der Dotierungsgrad der Zone 8 geringer als der des Halbleitorkörpers 1, do daß die Nettodo^ierungder Zone 8 insgesamt immer noch η-leitend bleibt. In einem v/eiteren Verfahrensschritt wird in das Innere des durch die Zone 8.
gebildeten Ringes, und diesen im Bereich 9 überlappend,.
der stark p-dotierte Mittelteil 4; eindiffundiert. Dadurch wird der Bereich 9 etwas stärker p-dotiert" als der Mittelteil 4, während der Bereich 10 der Zone 8 etwas schwächer n-dotiert
bleibt, als der übrige Halbleiterkörper 1. ([
6 Patentansprüche
4 Figuren
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Claims (6)

  1. Patentansprüche
    ί 1 ./Halbleiterdiode mit einer in die Oberfläche einer Zone des einen Leitungstyps eingebrachten Zone des anderen Leitungstyps, und einem zwischen der Zone des einen Leitungstyps und der Zone des anderen Leitungstyps gebildeten pn-übergang, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den pn-übergang gebildete Fläche aus einem parallel oder nahezu parallel zur Oberfläche verlaufenden Mittelteil, einem den Mittelteil umgebenden, zur Oberfläche hin gekrümmten Teil, und einem den gekrümmten Teil umgebenden, an die Oberfläche tretenden Randteil besteht, und daß die dem Randteil benachbarten Bereiche der Zone des einen Leitungstyps und/oder der Zone des anderen Leitungstyps derartig ausgebildet sind, daß ein elektrischer Durchbruch lediglich im Mittelteil und/oder im gekrümmten Teil des pn-Überganges erfolgt.
  2. 2. Halbleiterdiode nach Anspruch 1, d -a durch gekennzeichnet , daß der dem Randteil benachbarte Bereich der Zone des anderen Leitungstyps aus einem den Mittelteil und den gekrümmten Teil umgebenden Schutzring besteht, wobei der Schutzring eine geringere Bindringtiefe der Zone des anderen Leitungstyps in die Zone des einen Leitungstyps aufweist als der Mittelteil, und daß der Dotierungsgradient des Schutzrings so klein gegenüber dem Dotierungsgradienten des übrigen Bereichs der Zone des anderen Leitungstyps ist, daß ein elektrischer Durehbrueh lediglich im Mittelteil und/orter im gekrümmten Teil des pn-Überganges erfolgt.
  3. 3. Halbleiterdiode nach Anspruch 1, d a d u r chh gekennzeichnet , daß der dem Randteil benachbarte Ringförmige Bereich der Zone des anderen Leitungstyps stärker dotiert ist als der übrige Teil der Zone des anderen Leitungstyps, und daß der dem Randteil benachbarte ringförmige Bereich der Zone des einen Leitungstyps schwächer dotiert ist als der übrige
    g/110/0024 109835/1381 _7_
    Teil der Zone des einen Leitungstyps.
  4. 4. Halbleiterdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , d a du r c h ;g e k e η η ζ e i c Ii η e t , daß der Mittelteil kreisförmig ist, und daß der gekrümmte Teil und der Randteil
    ■■kreisringförmig sind.
  5. 5. Verfahren zur Herstellung der Halbleiterdiode nach Anspruch 2, dad ure h ge k e η η ζ e i c h η e t , daß in eineoi Halbleiterkörper des einen ieitungstyps eine Zone;.d'o,s anderen Leitungstyps eingebracht wird, derart, daß. die Pläche des entstehenden pn-tJbergangs einen parallel zur Oberfläche des Halbleiterkörpers verlaufenden Mittelteil und einen zur Oberfläche hin gekrümmten und an die Oberfläche tretenden, M den Mittelteilumgebenden Teil aufweist, und daß in die Bereiche des Halbleiterkörpers und der Zone des anderen Leitungstyps, die dem an die Oberfläche tretenden pn-übergang benachbart sind, eine ringförmige Zone des anderen LeitungR-typs eingebrachtwird, deren Dotierungsgradient so klein ist, daß ein elektrischer Durchbruch im Mittelteil und/oder im gekrümmten Teil dps pn-Übergangs erfolgt.
  6. 6. Verfahren zur Herstellung der Halbleiterdiode nach Anspruch 3, d a d u r c h g e Ic e η n ζ eic h η e t , daß in einen Halbleiterkörper des einen Leituiigstyps eine Zo-no des anderen Leitungstyps eingebracht wird, derart, daß die Fläche des entstehenden pn-Übergangs einen parallel zur Oberfläche des Halbleiterkörpers verlaufenden Mittelteil und einen zur Oberfläche hin gekrümmten und an die Oberfläche tretenden, den Mittelteil umgebenden Teil aufweist, und daß in die Bereiche des Halbleiterkörpers und der Zone des anderen Leitungstyps, die dem an die Oberfläche t ret enden pn-tjbergang benachbart sind, eine ringförmige Zone des anderen Leitungstyps eingebracht wird, wobei der Dotierungsgrad der ringförmigen Zönev'ltes anderen Leitungstyps derart gering gewählt wird, daß die dem an die Oberfläche tretenden pn-übergang benachbarten Bereiche des Halbleiter- · körpers lediglich eine im Vergleich zu den übrigen Bereichen des Halbleiterkörpers geringere Nettodotierung des einen Leitungstyps aufweisen* 109835/1381 VPA 9/110, '0024 \
    Leers e i te
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