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Halbleiteranordnung mit Hochspannungspassivierung und Verfahren zu
deren Herstellung Die Erfindung betrifft eine Halbleiteranordnung mit einem ersten
Halbleiterbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps und einem zweiten Halbleiterbereich
eines zweiten Leitfähigkeitstyps, zwischen denen ein Grenzschichtübergang besteht,
wobei der zweite Bereich kleiner als der erste Bereich ist, und mit einer Passivierungsschicht
auf dem ersten Halbleiterbereich, die den zweiten Halbleiterbereich umgibt und mit
diesem teilweise überlappt, wobei ein Kontaktanschluss den zweiten Halbleiterbereich
und einen Deil der Passivierungsschicht überzieht, und ferner mit einer Schutzringanordnung,
die in einem gewissen Abstand von dem Kontaktanschluss verläuft und in ohmischer
Kontaktverbindung mit dem ersten Halbleiterbereich steht, sowie ein Verfahren zur
Herstellung einer Halbleiteranordnung mit einer verbesserten Passivierung, die normalerweise
zur Erhöhung der Durchbruchsspannung angebracht wird.
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Mit
Mit den Aufkommen von Passivierungen unter Verwendung
eines aussen liegenden Ringes und eines in dessen Zentrum angebrachten metallischen
Überzugs wurde es möglich, bis zu 500 Volt an der passivierenden Oxydschicht wirksam
werden zu lassen, ohne dass ein elektrischer Durchschlag erfolgt. Ein Durchschlag
ergibt sich aufgrund von Fehlern im Halbleitermaterial, so dass das Wandern einer
elektrischen Ladung durch das Material nicht mehr verhindert werden kann und z.B.
beim Silicium ein Durchschlag auftritt, wenn das elektrostatische Feld einen Wert
von 20 Volt//um für eine wesentliche Strecke übersteigt.
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Bei Halbleiteranordnungen mit oberflächigen Schutzringen, die über
500 Volt arbeiten, können sich elektrische Durchschläge einstellen wegen des Aufbaus
von Spitsenladungen auf der Oberfläche der passivierenden Schicht aufgrund von Verunreinigungen
in oder auf der passivierenden Schicht, und wegen der begrenzten Dotierung des Siliciums.
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ie begrenzte Dotierung bezieht sich auf diejenige zusätzliche Dotierung,
welche die eigenleitenden Werte des Materials übersteigt. Durch diese endliche Dotierung
werden weitere Ladungen zusätzlich zu den von aussen wirksamen Störstellen auf der
passivierenden Schicht bewirkt, die das den Durchbruch vorursachende Feld verstärken.
Im nachfolgenden ird als eigentliche Ladung diejenige bezeichnet, die sich aufgrund
der endlochen Dotierung ergibt, wogegen als äussere störende Ladung diejenige bezeichnet
wird, die sich aufgrund von Verunreinigungen in oder auf der passivierenden Schicht
ergibt.
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Selbst bei einer von Störstellen freien passivierenden Schicht und
einem scheinbar undotierten Silicium kann ein Durchbruch aufgrund einer Ladungswanderung
auf der Oberfläche der passivierenden Schicht erfolgen, da sich durch diese Wanderung
Spitzenfelder ausbilden können. Selbst bei Halbleiteranordnungen mit einem oberflächigen
Schutzring kann eine Ladungswanderung in dem Bereich zwischen dem Schutzring und
der Metallisierung
lisierung auf der Oberfläche der passivierenden
Schicht auftreten, die bisher nur sehr schwer zu kontrollieren ist und zu einer
hohen Ladung bzw. zu Ladungsspitzen im Bereich der Metallisierung und/oder des Schutzringes
führen, was eine Verringerung der Durchbruchsspannung mit sich zieht. Eine weitere
Schwierigkeit ergibt sich, wenn der Schutzring und die Metallisierung nahe beieinander
liegen und sich infolgedessen Überschläge ergeben, die herkömmlicherweise durch
organische Schichten unterdriickt werden, die Jedoch die Durchbruchsspannung unterschiedlich
und in der Regel schädlich beeinflussen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Balbleiteranordnung
mit einer Hochspannungspassivierung zu schaffen, bei der die Durchbruchs spannung
zwischen einem metallischen Uberzug, z.B. einem Kontaktanschluss, und einem äusseren
auf der passivierenden Schicht aufliegenden Schutzring wesentlich vergrössert werden
kann, indem für eine möglichst gleichissige Feldverteilung auf der Oxydschicht zwischen
diesen beiden Metallflächen gesorgt wird. Damit soll die Hochspannungspassivierung
von Halbleiteranordnungen wesentlich verbessert werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass eine weitere
Schicht aus einem Widerstandsmaterial auf der Oberfläche der passivierenden Schicht
angeordnet ist, um ein ii wesentlichen gleichförmiges elektrostatisches Feld unter
Vermeidung der eigentlichen Funktion der Halbleiteranordnung zu schaffen, wobei
die Widerstands schicht im gesamten Bereich zwischen dem Kontaktanschluss und der
Schutzringanordnung verläuft und diese ohmisch miteinander verbindet, und dass durch
die Widerstandsschicht die Durchbruchs spannung der Halbleiteranordnung beträchtlich
vergrössert wird.
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Weitere Merkmale und Aus gestaltungen der Erfindung sind Gegenstand
von Unteransprüchen.
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Bei
Bei einer nach den Merkmalen der Erfindung aufgebauten
Halbleiteranordnung lässt sich die Durchbruchsspannung wesentlich durch die Verwendung
der Widerstandsschicht verbessern, die auf der passivierenden Schicht zwischen dem
metallischon Vberzug, z.B. eines Kontaktanschlusses, und einem oberflächigen Schutzring
angebracht wird und mit diesen in Verbindung steht.
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Diese Widerstandsschicht wirkt sowohl der eigentlichen Ladung als
auch der äusseren störenden Ladung entgegen, indem sie Ladungsanhäufungen verteilt
und eine im wesentlichen gleichförmige Lasverteilung auf der Oberfläche der passivierenden
Schicht bewirkt. Dies wird durch die Neutralisierung der Ladungen auf der Oberfläche
der passivierenden Schicht bewirkt, wobei durch diese Neutralisierung auch di. Feldstärke
im wesentlichen gleichgehalten wird. Die Widerstandsschicht verringert auch die
neigung zur Entstehung von Uberschlägen und gibt einen zusätzlichen Schutz gegen
den Einfluss von aussen einwirkender Verunreinigungen.
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Das Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung gemäss der
Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die passivierende Schicht der Halbleiteranordnung
mit einer hochohmigen Widerstandsschicht bedeckt wird, wodurch Ladungsanhäufungen
auf der Oberfläche der passivierenden Schicht verteilt werden, wenn immer eine hohe
Spannung angelegt wird, und dass die gegenüberliegenden Enden der Widerstandsschicht
mit den darunterliegenden Teilen der Halbleiteranordnung verbunden sind, so dass
das elektrostatische Feld auf der Oberfläche der passivierenden Schicht ausreichend
gleichförmig wird, um die Durchbruchs spannung weiter zu erhöhen. Dabei wird in
vorteilhafter Weise eine Widerstandsschicht mit einem Widerstandswert von mehr als
610 Ohm pro Quadrat aufgebracht.
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Weitere
Weitere Merkmale und Vorteile der Enindung
gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung
mit den ansprüchen und der Zeichn-ung hervor. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch
eine als Diode ausgebildete Halbleiteranordnung mit einem metallischen Kontaktanschluss
in Form eines metallischen Überzugs und einem äusseren Schutzring zur Hochspannungspassivierung
gemäss dem Stand der Technik; Fig. 2 ein Diagramm, das den Verlauf des elektrischen
Feldes zwischen dem metallischen Überzug und den Schutzring für eine Diode gemäss
Fig. 1 wiedergibt; Fig. 3 ein/en als Diode ausgebildeten Halbleiteraufbau mit einer
Widerstandsschicht gemäss der Erfindung; Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der
Erfindung, wobei nur eine Widerstandsschicht auf einer passivierenden Schicht vorgesehen
ist, um die Durchbruchsspannung der Halbleiteranordnung zu erhdhen; Fig. 5 eine
Draufsicht auf eine HaIbleiteranordnung gemäss Fig. 3, bei der der metallische Überzug
und der Schutzring durch eine Widerstands schicht verbunden sind, die aus konzentrisch
sueinander liegenden ringförmigen Widerstandsschichten bestcht, um die Widerstandsstrecke
zu erhöhen ; Fig. 6a und 6b Hochleistungstransistoren, die unter Verwendung einer
Widerstandsschicht gemäss der Erfindung aufgebaut sind.
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Obwohl bereits Widerstandsschichten bekannt sind, die auf passivierenden
Schichten zwischen zwei Metallkontakten verlaufen, unterscheiden
unterscheiden
sich diese Widerstandselemente ganz wesentlich von der Widerstandsschicht gemaas
der Erfindung, da sie als Schaltkreiskomponente wirksam sind. Bei allen diesen Änwendungsfällen
wird neben anderen metallischen Schichten eine Nickel-Chromlegierung für die Herstellung
des Widerstandselementes verwendet. Derartige Widerstandselemente erreichen im Höchstfall
nur etwa 1000 Ohm pro Quadrat. Bei der Widerstandsschicht gemäss der Erfindung müssen
Jedoch Widerstände in der Grdssenordnung von 108 bis 1010Ohm pro Quadrat erreicht
werden, um die Hochspannungspassivierung zu erzielen, ohne dass bei den Betriebs
spannungen zu hohe Leckströme erzeugt werden.
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Es ist bekannt, dass bei Silicium-PN-Übergängen die grössten Durchbruchsspannungen
mit einer möglichst gleichmässigen Feldverteilung auf der Oberfläche der passivierenden
Schicht erzielt werden können. Für eine gegebene Entfernung zwischen den Elektroden
heisst das, dass die höchste Durchbruchsspannung mit einem unddotierten Halbleitermaterisl
erzielt werden Kann, das keine Möglichkeit bietet, dass die Restladung an der einen
Elektrode höher als an der anderen ist. Jedoch kann selbst ein gleichförmiges Peld
einen Durchbruch auslösen, wenn dieses Feld eine entsprechend hohe Feldstärke hat.
Die Widerstandsschicht gemäss der Erfindung soll daher nicht nur eine gleichkörnige
Feldverteilung bewirken, sondern auch die Feldstärke auf der Oberfläche verringern,
indem der gleichföriige Feldbereich auf der Oberfläche länger ist als ii Innern
des Materials. Dies kann durch eine Vergrösserung der Elektrodenabstands erzielt
werden.
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Um eine maximalè Durchbruchs spannung zu gewährleisten, ist es notwendig,
die Restladung in Oberflächenbereiche, welche Hochspannungs--tbergänge begrenzen,
auf Null zu verringern. Da nicht neutralisierte Ladungen in einer Anzahl von etwa
1015 Ladungen pro Kubikzentimeter die Durchbruchsspannungen im Kernmaterial des
Siliciums auf etwa 500 Volt begrenzen, ist es offensichtlich
offensichtlich,
dass nicht neutralisierte Oberflächenladung mit einen Anteil von etwa 1010 Ladungen
pro Quadratzentimeter auf der passivierenden Schicht eine ähnlich begrenzende Punktion
haben können. Eine Möglichkeit der Neutralisierung dieser Oberflächenladungen ergibt
sich durch die Verwendung einer ohmisch leitenden Widerstands schicht auf der Oberfläche
der passivierenden Schicht. Obwohl diese leitende Schicht eine Restladung von Null
hat und ein gleichfbrmig elektrisches Peld, kann sie die Wirkungsweise des PN-Übergangs
zerstören.
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Man hat Jedoch festgestellt, dass Widerstandsschichten mit sehr hohen
Widerstand ausreichend Ladungen Jeglicher Polarität, d.h. genügend Pangladungen
enthalten, um den Einfluss von äusseren stbrenden Ladungen auf der Oberfläche der
passivierenden Schicht entgegenzuwirken und diese zu neutralisieren.
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Eine solche Widerstands schicht hat ausreichend Ladungen jeglicher
Polarität, wnn die Schicht sich über den PN-Übergang derart erstreckt, dass sie
einen geringfügigen Strom führt.
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Dieser Strom bewirkt nicht nur ein gleichförmiges Feld, indem ein
gleichförmiger Spannungsgradient erzeugt wird1 sondern verringert auch die Feldstärke,
wenn der Abstand der Oberflächenelektroden zunimmt und sich daraus eine vergrösserte
Durchbruchs spannung ergibt.
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In Fig. 1 ist ein Halbleiteraufbau mit einem Schutzring für eine Hochspannungspassivierung
bekannter Art dargestellt. Dieser Halbleiteraufbau ist als Diode ausgeführt und
besteht aus einen Halbleiterkörper 10, in dem ein P+-leitender Bereich 11 vorgesehen
ist. Ein Metallüberzug 12 dient als ohmischer Eontaktanschluss an den P+-leitenden
Bereich. Der aussen liegende geschlossene Schutzring ist mit 13 bezeichnet und steht
in ohmischer Kontaktverbindung mit einem geschlossenen diffunvierten N+-leitenden
Bereich 14. Wenn eine Spannung an die Anschlussklemmen 15 und 16 angelegt wird,
wirkt diese as PN-Übergang, so dass sich am Netallüberzug 12 und am Schutsring 13
Ladungskonzentrationen ausbilden, die mit 19 und 20 bezeichnet
beeichnet
sind. Diese Ladungskonzentration ergibt sich aufgrund der ungleichmässigen Oberflächeneigenschaften
der passivierenden Siliciumdioxydschicht 21. Die angelegte Spannung wird deshalb
zwischen der Siliciumdioxydschicht 21 und der Diode aus den Konponenten 10 und 11
aufgeteilt. Die, passivierinde Schicht 21 ist typischerweise nur 1 bis 2,um dick,
so dass der grösste Teil der zwischen den Klemmen 15 und 16 angelegten Spannung
von der Oberflächenverarmungsschicht der Diode aufgenommen werden muss. Die Form
dieser Verarmungs schicht wird teilweise durch die unkontrollierten Oberflächenladungen
und die Verunreinigungen auf der äusseren Oberfläche der Siliciumdioxydschicht bestimmt.
Diese unkontrollierten Oberflächenladungen sind in lig. 1 dargestellt und mit 19
bzw.
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20 bezeichnet. Sobald der Spannungsabfall zwischen den Anschlussklemmen
15 und 16 ungefähr 500 Volt übersteigt, können die Oberflächenladungsbereiche 19
und 20 soweit zunehmen, dass eine ungleichförmige Feldverteilung ausgelöst wird,
wobei sich ein Feld ergibt, das ausreicht, um einen vorzeitigen Durchbruch auszulösen.
Diese ungleiche Feldverteilung ist in Fig.
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2 graphisch dargestellt. Wenn der Nullpunkt des Koordinatensystems
als die Kante des metallischen Überzugs 12 angesehen wird, so kann man feststellen,
dass die Feldkonzentration ii Bereich dieser raute an höchsten ist und mit zunehmender
Entfernung t von der Kante, d.h. in Richtung auf den Schutzring zu abfällt, wenn
im Bereich der Kante des metallischen Überzuge eine positive Ladung wirksam ist.
Entsprechendes gilt für die hohe negative Ladungskonzentration im Bereich des Schutzringes,
die in Richtung auf den metallischen Überzug in gleicher Weise abfällt.
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Diese Oberflächenladungsbereiche lit hoher Konzentration im Bereich
des metallischen Überzugs und des Schutzringes müssen neutralisiert werden, um eine
im wesentlichen gleichförmige Feldverteilung gemäss Fig. 2 er@ielen zu können. Um
dies zu erreiche, wird auf der Oberfläche der passivierenden Schicht eine
eine
Widerstandsschicht 30 gemäss Fig. 3 angebracht, die sich über die passivierende
Schicht erstreckt. Da passivierende Schichten in der Regel ein bis zwei/um dick
sind, ist auch die Widerstandsschicht dünn im Vergleich zu der Ausdehnung der Oberflächenverarmungszone,
die bis zu 150, um in das Halbleitermaterial hinein verlaufen kann. Alle Verunreinigungen
der passivierenden Schicht befinden sich somit in dem Bereich des starken Feldes
und bewirken daher eine Verringerung der Durchbruchs spannung. Diese Schwierigkeit
der Ungleichförmigkeit der passivierenden Schicht wird gemäss der Erfindung durch
das Aufbringen der Widerstandsschicht 50 bewirkt, die zwischen dem metallischen
Überzug 12 und dem Schutzring 13 verläuft. Dies. Widerstandsschicht 30 steht in
ohmscher Kontaktverbindung mit dem Schutzring und metallischen Schicht, so dass
der oben erwähnte Strom fliessen kann. Davon abweichend kann di. Widerstandsschicht
30 auch eine Kontaktpotentialdifferenz gegen den metallischen Überzug und den Schutaring
haben, wobei dies. Potentialdifferens Jedoch klein ist im Vergleich zur Durchbruchsspannung.
Wenn eine Spannung zwischen dem metallischen Überzug 12 und dem Anschlusskontakt
28 wirksam ist, werden lokale Ladungsanhäufungen durch geladene Teilchen neutralisiert,
die innerhalb der Schicht mit hohem Widerstand verteilt angeordnet sind.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Widerstandsschicht
näherungsweise etwa 1, um dick. Diese leitende Schicht hat einen Schichtwiderstand
von mehreren Neg-Ohm, so dass sich bei der Betriebsspannung kein. wesentlichen Leckströme
ausbilden können, Ferner soll der Temperaturkoeffizient für den Widerstand der Schicht
verh1ltnisssig niedrig sein. Eine Widerstandsschicht, die unter dem Bsgrifr "Cermet"-Schicht
bekannt ist und aus Aluminium-Aluminiumoxyd besteht, kann Verwendung finden, da
diese Cermet-Schicht einen Schichtwiderstand in der Grssenordnung von etwa 106 bis
109Ohm pro Quadrat und einen negativen Temperaturkoeffisienten von etwa 10-3
10-3
bis 10-4/OC hat. Cermetschichten mit einem Schichtwiderstand über 108Ohm pro Quadrat
werden bevorzugt, obwohl bereits Schichten mit einem Widerstand von lO6Ohm pro Quadrat
eine zufriedenstellende Funktion der Halbleiteranordnung ergeben.
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Diese Schichten haben eine ausreichend hohe Leitfähigkeit, so dass
der Petentialabfall nahezu linear zwischen dem metallisehen Überzug und dem Schutzring
verläuft, selbst wenn äussere Verunreiniungen vorhanden sind. Es sei Jedoch hervorgehoben,
dass dickere Schichten aus diesem Material den Vorteil haben, äussere Verunreinigungen
noch mehr vom Übergang zu entfernen.
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Andere Materialien, die in einem Vakuum auf der passivierenden Schicht
des Halbleiters aufgedampft werden können, bestehen aus Silicium und Galliumarsenid.
Zusätzlich kann Silicium als nahezu amorphe Schicht durch Aufdampfen aus der Gasphase
bei etwa 60000 vorgesehen sein, was zu einem Schicht-widerstand von etwa 108 bis
etwa 1010Ohm pro Quadrat bei etwa o,l bis lium Dicke führt. Es wurde festgestellt,
dass sowohl Cermet (AL-AL-O-) Ilnd nahezu amorphes Silicium sehr nützlich sind um
eine Kontrolle des Potentials auf der Oberfläche der passivierenden Schicht sicherzustellen.
Es wurden versuchsweise Spannungen bis silber 2000 Volt kontinuierlich an eine Diode
aufrechterhalten, bei der eine Cermet-Schicht aus Aluminium-Aluminiumoxyd Verwendung
fand, ohne dass sich ein Durchbruch ergab. Bei ei;nselnen Dioden konnten ohne Beschädigung
Spannungen bis 5000 Volt ftlr eine begrenzt. Zeitdauer angelegt werden.
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Eine Möglichkeit, UM die Widerstandslänge einer Schicht zu erhöhen,
die keine ausreichend hohen Widerstand hat, d.h. wenn ein Widerstand von 1010Ohm
pro Quadrat nicht erreicht wird, ist in Fig. 5 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform
wurde die Widerstandsschicht in Form einer Vielzahl von konsentrischen Ringen 35
zwischen dem metallischen Überzug 36 und dem Schutzring 37 auf der passivierenden
Schicht ausgebildet.
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Zwischen den einzelnen Ringen 35 ergeben sich Öffnungen 38.
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Dabei kann Jede beliebige Anzahl von Ringen Verwendung finden1 wodurch
wodurch
sich verhältnismässig schmale Öffnungen 38 in der Widerstandsschicht ergeben. Je
schmaler diese Öffnungen sind, umso höher kann das Potential sein, das zwischen
dem metallischon Überzug 36 und dem Schutzring 37 aufrechterhalten werden kann.
Die einzelnen konzentrischen Ringe sind durch radial vorlaufende Streifen 40 miteinander
verbunden, die aus demselben Material hergestellt sind wie die Ringe. Durch diese
Streifen 40 wird die chmische Kontaktverbindung sowohl mit dem metallischon Überzug
36 als auch dem P+-leitenden Material 45, dem Schutzring 37 und dem N+-leitenden
Material (das nicht dargestellt ist) hergestellt, um die gleichförmige Feldverteilung
zu bewirken. Der Übergang zwischen dem +-leitenden Material 45 und dem N-leitenden
Material 46 ist als gestrichelte Linie 47 eingezeichnet.
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Die Hochspannungspassivierung gemäss der Erfindung kann nicht nur
bei einem einzelnen Halbleiterelement für hohe Spannungen, sondern auch bei einer
Vielzahl matrixartig angeordneter Halbleiterelemente benutzt werden, um dies. gegeneinander
zu isolieren. Bei einer speziellen elektro-optischen Anwendung wird ein Elektronenstrahl
benutzt, UM eine Diodenmatrix abzufragen. Die Anstrahlung durch den Elektronenstrahl
bewirkt, dass Elektronen zwischen nahe nebeneinander liegenden Dioden wandern. Wenn
diese Dioden mit einer üblichen Siliciumdiodsohicht passiviert sind, baut sich zwischen
den n einzelnen Diodenanordnungen eine Ladung auf. Diese Ladungsanhäufung lenkt
die Elektronen des Elektronenstrahls ab, wodurch eine Signalverschlechterung und
ein Verlust an Information vrursacht werden. Die Passivierung geniss der Erfindung
kann sur Vermeidung dieser Schwierigkeiten verwendet rerden, indem eine leicht leitende
Schicht zwischen den individuellen Halbleiterelementen angeordnet wird, die einen
Abbau der Elektronen in der Siliciumdioxydschicht bewirkt. Die hierfür verwendete
Schicht ist nur geringfügig leitend, damit sie nicht die normale Punktion der r
Dioden beeinträchtigt. Damit arbeitet das Passivierungsverfahren
verfchren
gemäss der Erfindung nicht nur aufgrund der Theorie der Isolation, sondern auch
aufgrund der Theorie der kontollierten Verteilung von Ladung auf der Oberfläche
einer isolierennen Schicht auf grund einer leichten Leitfähigkeit der Schicht.
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Diese Arbeitsweise wirkt bis zu einem gewissen Grad dem Zweck der
passivierenden Schicht entgegen Jedoch wird dadurch eine gleichförmige Feldverteilung
bewirkt, wodurch überschüssige Ladung durch die zuvor erwähnten N+-leitenden Bereiche
im weseitlichen verteilt werden. Es ist damit offensichtlich, dass der Erfindungsgegenstand
im breitesten Sinn als isolierendes Material zu betrachten ist, über welchem eine
nur geringfügig leitende Schicht liegt, um die Potentialverteilung auf der Oberfläche
des isolierenden Materials au verbessern.
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In Fig. 4 ist eine weitere Anwendungsart der erfindungsgemässen Lehre
dargestellt, wobei die Widerstandsschicht 32 in chmischer Kontaktverbindung mit
dem P-leitenden Bereich 11 und dem N-leitenden Halbleiternaterial 10 steht, ciihne
dass dadurch die Vorteile der MetalMsierung bzw. des Ringauibaus gemäss Fig. 3 beeinträchtigt
werden. Die Widerstandsschicht 32 umgibt die passivierende Schicht 21 vollständig
und bewirkt damit eine verbesserte Passivierung, wenn eine Spannung zwischen den
Xontaktanschlüssen 28 und 29 der als Diode ausgeführten Halbleiteranordnung angelegt
wird. Auch bei dieser Ausführungsform ist die Weglänge über die Oberfläche vergrassert,
so dass dadurch die Tendenz zur Bildung eines Überschlags verringert wird.
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Die Widerstandsschicht gemäss der Erfindung kann auch für Hochleistunstransistoren
sehr vorteilhaft verwendet werden, wie sie beispielsweise in Fig. 6a und Fig 6b
dargestellt sind.
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Anhand der Fig. 6z wird ein Hochleistungs-NPN-Transistor beschrieben,
dessen Kollektormeterial 60 N-leitend ist, und welcher ein/@@-leitenden Basisbereich
und einen N+-leitenden Emitterbereich 62 hat, Die Kontaktverbindung zum Kollektor
erfolgt über eine N+-leitende Schicht 68 auf der Rüokseite der
der
Halbleiterscheibe. Der ohmische Kontaktanschluss 67 am Emitter ist von dem Basisbereich
mit Hilfe einer Siliciumdioxydschicht 63 getrennt. Da der Hauptanteil der Spannung
bei diesem Transistor zwischen der Basis und dem Kollektor anliegt, ist eine Passivierung
zwischen dem Basisbereich 61 und den Kolektorbereichen 60 und 69 vorgesehen. für
diese Passivierung ist zunächst eine typische Silicimdioxydschicht 63 zwischen dem
Basiskontakt 56 und dem Schutzring 65 ang.-bracht, der als Kollektorkontakt dienen
kann. Unter dein Schutzring 65 verläuft ein N+-diffundierter Ring 69, über den der
ohmische Kontaktanschluss erfolgt. Zwischen den Kontaktanschlossen 66 und 65 ist
auf der Oberfläche der passivierenden Schicht 63 die Widerstandsschicht 64 angebracht,
die dieselbe ausdehnung hat wie die passivierende Schicht. Dies Widerstandsschicht
steht in ohmischer oder nchezu ohmischer Kontaktverbindung itt den erwähnten Anschlusskontakten
65 und 66, so dass das sich auf der Oberfläche der Siliciumdioxydschicht 63 ausbildende
Feld im wesentlichen eine gleichförmige Verteilung zwischen den Anschlusskontakten
66 und 65 annimmt.
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Wie in Verbindung mit dem Dicdenaufoau beschrieben, wird durch diese
Widerstandsschicht die Durchbruchs spannung des Transistors erhöhr. Bei der beschriebenen
Transistoranordnung ist jedoch nur die gewöhnliche Passivierungsschicht zwischen
dem Emitter und der Basis vorgesehen.
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In Fig. 6b ist ein Transistor-aufbau dargestellt, bei dem sowohl der
Basis-Emitterübergang als auch der Basis-Kollektorübergang gemäss der Eriinbuag
passiviert ist. Der Bereich 70 stellt den Basisbereich dar, und der Bereich 71 den
Emitterbereich. Der Kollektorbereich wird vom Bereich 72 gebildet.
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Sowohl der Emitter- als auch der Kollektorbereich sind mit einem metallischen
Überzug als Anschlusskontakt 76 bzw. 77 verschen. Der Transistor hat ferner zwei
äussere Schutzringe 75 und 78. Zwischen den Schutzringen und den entsprechenden
innerhalb dieser Schutzringe liegenden Anschlusskontakten ist eine
eine
herkömmliche Passivierungsschicht 73 aus Siliciumdioxyd angebracht. Über die gesamte
Oberfläche dieser Siliciumschicht erstreckt sich eine Widerstandsschicht 74, die
sowohl mit dem Schutzring als auch mit dem dazu zentrisch liegenden Kontaktanschluss
in ohmischer Kontaktverbindung stcht. Jeder der Schutaringe 75 und 78 ist mit einer
diffundierten Ringzone 79 mit N+-Leitung versehen, über welche die ohmisch Kont@ktverbindung
zwischen dem Schutzring und der Basis des Transistors hergestellt wird. Der Kontaktanschluss
mit der Basis des Transistors kann über einen der beiden Schutzringe 75 und 78 erfolgen.
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Es ißt offensichtlich, dass auch andere Halbleiterelemente, die von
den dargestellten Ausführungsformen für die Dioden und Transistoren abweichen, mit
einer Passivierung gemäsz der Erfindung versehen werden kdnnen, um die Durchbruchs
Spannung zu erhöhen. Unabhängig vom konstruktiven bau muss Jedoch die normale passivierende
Schicht mit einer Widerstandsschicht ler beschriebenen Art versehen sein, die einen
geringen Strom führt, um eine bestimmte Potentialverteilung zu schaffen, di.
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von der gewünschten Gleichförmigkeit ist.
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Patentansprüchs