DE2253388A1 - High voltage semiconductor device - having resistive film of non-uniform resistivity between one contact and a guard ring - Google Patents

High voltage semiconductor device - having resistive film of non-uniform resistivity between one contact and a guard ring

Info

Publication number
DE2253388A1
DE2253388A1 DE19722253388 DE2253388A DE2253388A1 DE 2253388 A1 DE2253388 A1 DE 2253388A1 DE 19722253388 DE19722253388 DE 19722253388 DE 2253388 A DE2253388 A DE 2253388A DE 2253388 A1 DE2253388 A1 DE 2253388A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
resistance
layer
sheet resistance
areas
semiconductor arrangement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19722253388
Other languages
German (de)
Other versions
DE2253388B2 (en
Inventor
Lowell Eugene Clark
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Motorola Solutions Inc
Original Assignee
Motorola Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Motorola Inc filed Critical Motorola Inc
Publication of DE2253388A1 publication Critical patent/DE2253388A1/en
Publication of DE2253388B2 publication Critical patent/DE2253388B2/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/402—Field plates
    • H01L29/405—Resistive arrangements, e.g. resistive or semi-insulating field plates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
    • H01L29/861—Diodes
    • H01L29/8611—Planar PN junction diodes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

In a semiconductor device, in which a first region of first conductivity type contains a second region of second conductivity type and a more highly doped third region of first conductivity type, spaced from the second region in the upper surface of the first region, and conductive terminals contact the three regions, a resistive material is applied to the space between the adjacent curved boundaries of the second and third terminals, the resistive material having a series of higher and lower resistivity areas, with the higher resistivity areas concentrated adjacent the outer third terminal. High voltage devices, eg. transistors, diodes, thyristors. The device gives increased breakdown voltage in small-geometry devices.

Description

Halbleiteranordnung und Verfahren zur Herstellung derselben Die Erfindung betrifft eine Halbleiteranordnung mit einer Widerstandsschicht gegebenen Schichtwiderstands zwischen einem ersten Kontaktelement an einem ersten Leitfähigkeitsbereich und einem zweiten Kontaktelement an einem zweiten entgegengesetzten Leitfähigkeitsbereich, wobei zwischen diesen Leitfähigkeitsbereichen ein Grenzschichtübergang besteht und ferner ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Halbleiteranordnung.Semiconductor device and method of making the same The invention relates to a semiconductor device with a resistive layer given sheet resistance between a first contact element at a first conductivity area and a second contact element at a second opposite conductivity area, wherein there is a boundary layer transition between these conductivity ranges and furthermore a method for producing such a semiconductor arrangement.

Derartige Widerstands schichten werden zwischen Elektroden bzw. Kontaktelementen von Ilaibleiteranordnungen angebracht, um die urchbruchsspannung zu erhöhen, indem sie dafür Sorge tragen, dass das elektrische Feld zwischen den Elektroden möglichst gleichmässig verteilt ist.Such resistance layers are between electrodes or contact elements of Ilie conductor arrays attached to increase the breakdown voltage by They take care that the electric field between the electrodes is possible is evenly distributed.

Als Vorschalg für Widerstandsschichten dieser Art wurde (in der deutschen Patentanmeldung P 21 54 122.0) die Widerstandsschicht zwischen einem zentral gelegenen Metallüberzug und einem Schutzring angebracht, um zwischen diesen beiden metallischen Kontaktelementen eine gleichförmige Feldverteilung zu bewirken.As a proposal for resistance layers of this type (in the German Patent application P 21 54 122.0) the resistance layer between a centrally located Metal plating and a protective ring attached to metallic between these two Contact elements to cause a uniform field distribution.

Diese Massnahme arbeitet zur vollen Zufriedenheit bei Halbleiteranordnungen mit grösserer geometrischer Struktur.This measure works to the full satisfaction with semiconductor arrangements with a larger geometric structure.

Wenn Jedoch geometrisch sehr fein strukturiert. Halbleiteranordnungen mit derartigen Widerstands schichten versehen werden, muss man feststellen, dass sich eine gleichmässige Feldverteilung nicht einwandfrei erzielen lässt, vielmehr besteht eine Tendenz zu einer höheren Feldstärke in der N#he des Zentralmetallüberzugs, verglichen mit der Feldstärke im Bereich des Schutzringes, Daraus ergibt sich bei solchen kleingeometrisch strukturierten Halbloiteranordnungen ein bevorzugter Durchbruch im Bereich des Metallüberzugs, womit auch die Durchbruchsspannung entsprechend verschlechtert wird. Bei einer solchen Verschlechterung kann bereits der Krümmungsradius der Begrenzungslinien der Kontaktelemente die an die Widerstandsschicht anschliessen, eine ungXdchmAssige Feldverteilung auslösen.If, however, it is geometrically very finely structured. Semiconductor arrangements are provided with such resistance layers, it must be noted that a uniform field distribution cannot be achieved properly, rather there is a tendency for a higher field strength in the vicinity of the central metal coating, compared to the field strength in the area of the protective ring, this results in a preferred breakthrough for such small geometrically structured half-loiter arrangements in the area of the metal coating, which also worsens the breakdown voltage accordingly will. In the event of such a deterioration, the radius of curvature of the boundary lines of the contact elements that connect to the resistive layer, an unhealthy one Trigger field distribution.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Halbleiteranordnung zu schaffen, bei der die Widerstandsschicht zwischen zwei Kontaktelementen an entgegengesetzte eine Grenischicht miteinander bildende Halbleiterbereiche derart ausgebildet ist, dass eine möglichst gleichmässige Feldverteilung erzielt wird, um die Durchbruchsspannung zu erhöhen. Insbesondere soll die Erfindung eine Erhöhung der Durchbruchsspannung bei Haibleiteranordnungen bewirken, die mit feiner geometrischer Struktur ausgebildet sind. Dadurch soll sich bei Hochspannungsilaibleiteranordnungen eine Verringerung der geometrischen Abmessungen messungen einerseits ermöglichen und andererseits eine Xostenverringerung erzielen lassen, aufgrund einfacherer Herstellungsverfahren und der Verringerung der Plättchengrösse.The invention is based on the object of a semiconductor arrangement to create, in which the resistive layer between two contact elements on opposite sides a semiconductor region forming a layer of semiconductor with one another is formed in such a way that that a field distribution that is as uniform as possible is achieved around the breakdown voltage to increase. In particular, the invention aims to increase the breakdown voltage cause semiconductor arrangements that are designed with a fine geometric structure are. This should result in a reduction in high-voltage conductor arrangements the geometric dimensions enable measurements on the one hand and on the other hand, a cost reduction can be achieved due to simpler manufacturing processes and the reduction in platelet size.

Eine Lösung dieser Aufgabe ergibt sich dadurch, dass die Widerstandsschicht zwischen den beiden Kontaktelementen eine ungleichförmige Verteilung des Schichtwiderstandes hat.A solution to this problem results from the fact that the resistance layer a non-uniform distribution of the sheet resistance between the two contact elements Has.

Die Erfindung wird für ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen erfindungsgemäss auch dadurch gelöst, dass in der Widerstandsschicht Bereiche unterschiedlichen Schichtwiderstands derart angebracht werden, dass das aufgrund einer an die Kontaktelemente angelegten Spannung erzeugte elektrische Feld eine gleichförmige Verteilung zwischen den Kontaktelementen erfährt.The invention is for a method of manufacturing semiconductor devices according to the invention also achieved in that areas in the resistance layer are different Sheet resistor can be attached in such a way that this is due to the contact elements applied voltage, electric field produced a uniform distribution between the contact elements.

Ausgestaltungen und weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.Refinements and further features of the invention are the subject matter of subclaims.

Eine nach den Merkmalen der Erfindung hergestellte Halbleiteranordnung wird mit einer ungleichförmigen Widerstands schicht zwischen zwei Kanalelementen versehen, wobei die Ungleichförmigkeit entweder durch unterschiedliche Dotierung zur Erniedrigung des Schichtwiderstandes oder durch lückenartige Ausnehmungen in der hochohmigen tiderstandsschicht gebildet wird.A semiconductor device manufactured according to the features of the invention becomes with a non-uniform resistance layer between two channel elements provided, the non-uniformity either due to different doping to lower the sheet resistance or through gap-like recesses in the high resistance layer is formed.

Diese Bereiche niedrigen Widerstands oder die lückenartigen Ausnehmungen sind derart angeordnet, dass der Widerstand der Schicht in Bereichen ansteigt, in denen ein verhältnismässig niedriges elektrisches Feld existiert, wodurch das Feld aus denjenigen Bereichen verdrängt wird, in welchen das elektrische Feld verhältnismässig stark ist.These areas of low resistance or the gap-like recesses are arranged in such a way that the resistance of the layer increases in areas in which have a relatively low electric field, which causes the field is displaced from those areas in which the electric field is relatively is strong.

Aufgrund Aufgrund einer derartigen gewünschten Feldverteilung kann die geometrische Ausgestaltung der Widerstandsschicht von Fall zu Fall abgeleitet werden. Die durch die Erfindung gebotene Massnahme kann für alle lialbleiteranordnungen Verwendung finden, die bei hohen Betriebsspannungen hohe Durchbruchsspannungen haben sollen, wobei es unabhängig davon ist, ob es sich um Transistoren, Dioden oder Thyristoren oder dgl. handelt.Because of Due to such a desired field distribution the geometric configuration of the resistance layer can be derived from case to case will. The measure offered by the invention can be used for all semiconductor arrangements Find use that have high breakdown voltages at high operating voltages should, regardless of whether they are transistors, diodes or thyristors or the like.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung.Further features and advantages of the invention emerge from the following Description of an embodiment in connection with the claims and Drawing.

Es zeigen: Fig. 1 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht einer Iialbleiterdiode, bei der eine Widerstandsschicht in bekannter Weise Verwendung findet, um eine gleichmässige Feldverteilung zu erzielen; Fig. 2 eine geschnittene perspektivische Ansicht einer Halbleiterdiode, bei der eine ungleichföraige Widerstandsschicht gemäss der Erfindung Verwendung findet, wobei die Ungleichförmigkeit durch Lücke in der Widerstandsschicht gebildet ist; Fig. 3 eine geschnittene perspektivische Ansicht einer Halbleiterdiode, bei der eine ungleichförmige Widerstandsschicht gemäss der Erfindung Verwendung findet, wobei die Ungleichförmigkeit durch dotierte Bereiche in der Widerstandsschicht gebildet wird.1 shows a partially sectioned perspective view an Iialbleiterdiode in which a resistance layer is used in a known manner takes place in order to achieve an even field distribution; Fig. 2 is a section perspective view of a semiconductor diode in which a non-uniform resistance layer according to the invention is used, wherein the non-uniformity by gap is formed in the resistance layer; Fig. 3 is a sectioned perspective View of a semiconductor diode in which a non-uniform resistance layer according to FIG of the invention finds use, the nonuniformity being caused by doped regions is formed in the resistive layer.

In Fig. 1 ist eine bekannte Hochspannungs-Ringdiode dargestellt, die mit einer Widerstands@hicht zur Hochspannungspassivierung versehen ist. Die Diode wird aus einem N-ieitenden Subsiratbereich 10 und einem i'+ -leitenden Bereich 11 gebildet bildet. Ein Metallüberzug 12 stellt den ohmischen Kontakt zum P+ -leitenden Bereich her, wobei ein zweiter metallischer Kontakt 28 am N-leitenden Halbleiterkörper 10 ohmisch angeschlossen ist. Bin äusserer geschlossener Schutzring 13 steht in ohmischer Kontaktverbindung mit dem diffundierten N+-Bereich, der mit 14 bezeichnet ist, Eine Siliciumdioxydschicht 21 verläuft über dem N- -leitenden Material zwischen dem Metallüberzug 12 und dem schutzring 13, um den P+N-Obergang vor Verunreinigungen zu schützen. über der Siliciumdioxydschicht 21 ist eine Widerstandsschicht 25 angebracht, die zwischen dem Metallüberzug 12 und dem Schutzring 13 verläuft. Diese Widerstandsschicht hat einen Schichtwiderstand, der kleiner als der Schichtwiderstand der Sillciumdioxydschicht ist, sodass die @iektrische Feldverteilung, die sich aufgrund der Potentialdifferenz zwischen dem Metallüberzug 12 und dem Schutzring 13 ergibt, grundsätzlich von der Widerstandsschicht 25 und nicht von der Siliciumdioxydschicht 21 bestimmtwird,, die der Passivierung dient Die Widerstandsschicht ist grundsätzlich näherungsweise 1 um dick .und hat einen Widerstand von mehreren Megaohm, sodass dadurch kein nennenswerter Leckstrom bei der Betriebsspannung der Halbleiteranordnung verursacht wird. Es finden in der Regel Widerstands schichten aus einem Material wie z.B. polykristallinem Silicium oder Aluminium-Aluniniumoxyd Verwendung, wobei letzteres auch als Cermet-Schicht bezeichnet wird. Diese Materialien finden vorzugsweise Verwendung, da die Schichtwiderstände in der Grössenordnung zwischen etwa 106 und @twa 1010 Ohm/Quadrat liegen.In Fig. 1, a known high-voltage ring diode is shown which is provided with a resistance layer for high-voltage passivation. The diode is made up of a N-conducting subsirate area 10 and an i '+ -conducting area 11 educated forms. A metal coating 12 provides the ohmic contact to the P + -conducting area, with a second metallic contact 28 on the N -conducting Semiconductor body 10 is ohmically connected. Am an outer closed protective ring 13 is in ohmic contact connection with the diffused N + region, which is with 14, a silicon dioxide layer 21 extends over the N- conductor Material between the metal coating 12 and the protective ring 13, around the P + N transition protect from contamination. Over the silicon dioxide layer 21 is a resistive layer 25 attached, which runs between the metal coating 12 and the protective ring 13. This resistance layer has a sheet resistance that is smaller than the sheet resistance the silicon dioxide layer is, so that the electric field distribution, which is due to the potential difference between the metal coating 12 and the protective ring 13 results, basically from the resistive layer 25 and not from the silicon dioxide layer 21 is determined, which is used for passivation The resistance layer is basically approximately 1 µm thick. and has a resistance of several megohms, so as a result, there is no significant leakage current in the operating voltage of the semiconductor arrangement caused. There are usually resistance layers made of one material such as polycrystalline silicon or aluminum-aluminum oxide use, where the latter is also referred to as a cermet layer. These materials are preferred Use because the sheet resistances are in the order of magnitude between about 106 and @ about 1010 ohms / square.

Schichten mit einem Schichtwiderstand über 1010 Ohm/Quadrat werden bevorzugt, obwohl auch Schichten-mit einem Schichtwiderstand von 109 Ohm /Quadrat zufriedenstellend benutzt werden können. Diese Schichten haben eine ausreichende Leitfähigkeit fähigkeit, sodass sich ein nahezu linearer Potentialabfall zwischen dem Metallüberzug 12 und dem Schutzring 13 ergibt, selbst wenn in der Siliciumdioxydschicht 21 Russerliche Verunreinigungen vorhanden sind, die eine nicht gleichförmige Feldverteilung beim Fehlen einer Widerstandsschicht 25 verursachen würden. Die erwähnte Technik der Verwendung einer ein elektrisches Feld festlegenden Widerstgndsschicht, um eine gleichförmige Feldverteilung zwischen zwei Elektroden eines Halbleiters zu bewirken und um dadurch die Durchbruchsspannung am Ilalbleiter zu verbessern, ist Gegenstand der lutschen Patentanmeldung P 21 54 122.0.Layers with a sheet resistance above 1010 ohms / square are used preferred, although also layers - with a sheet resistance of 109 ohms / square can be used satisfactorily. These layers are sufficient conductivity ability, so that there is an almost linear drop in potential between the metal coating 12 and the guard ring 13, even if in the silicon dioxide layer 21 Sooty impurities are present that have a non-uniform field distribution in the absence of a resistive layer 25 would cause. The mentioned technique the use of an electric field defining resistive layer to create a to cause uniform field distribution between two electrodes of a semiconductor and in order to thereby improve the breakdown voltage at the semiconductor, is the subject the suck patent application P 21 54 122.0.

Die erwihnte Technik bringt eine bedeutende Verbesserung des Hochspannungsverhaltens der meisten Halbleiteranordnungen.The technique mentioned brings a significant improvement in the high-voltage behavior most semiconductor devices.

So lässt sich z.B. die Durchbruchsspannung für Dioden von näherungsweise 500 Volt bis über näherungsweise 2000 Volt durch das Anbringen einer Widerstands schicht 25 entsprechend dem gegebenen Anwendungsfall verbessern. Bei kleinen geometrischen Halbleiterstrukturen besteht jedoch die Tendenz, dass sich das elektrische Feld in der Nähe des zentralen MetallUberzugs 12 aufbaut, wodurch ein vorzeitiger Durchbruch verursacht werden kann, obwohl eine Widerstandsschicht 25 vorhanden ist. Daher bringt die Verwendung einer gleichförmigen Widerstandsschicht 25 eine nützliche Verbesserung des iiochspannungsverhaltens nur für Halbleiteranordnungen, mit verhältnismässig grossen geometrischen Abmessungen.For example, the breakdown voltage for diodes can be approximately 500 volts to over approximately 2000 volts by adding a resistor Layer 25 improve according to the given application. With small geometric Semiconductor structures, however, have a tendency to change the electric field builds up in the vicinity of the central metal coating 12, causing premature breakthrough may be caused even though a resistive layer 25 is present. Hence brings the use of a uniform resistive layer 25 is a useful improvement the high-voltage behavior only for semiconductor arrangements, with relatively large geometric dimensions.

In Fig. 2 ist eine Hochspannungsringdiode mit einer ungleichförmigen Widerstandsschicht gemäss der Erfindung dargestellt.In Fig. 2 is a high voltage ring diode with a non-uniform Resistance layer shown according to the invention.

Die Diode wird von einem N-leitenden Bereich des llalblelterkörpers 30 und einem P+ -leitenden Bereich 31 gebildet. Mittels einos Metallüberzugs 32 wird eine ohmsche Kontaktverbindung mit dem P leitenden Bereich 31 hergestellt, wogegen ein metallischer Schutzring 33 die ohmsche Kontaktverbindung mit mit einem diffundierten N -leitenden Bereich 34 im Halbleiterkörper 30 herstellt. Ein zweiter Metallkontakt 48 ist an den N-leitenden Halbleiterkörper ohmisch ange schlossen und stellt die Kathodenverbindung für die Diode dar. Eine Siliciumdiokydschicht 41 dient als passivierende Schicht, um den Obergang zwischen dem p+ -leitenden Bereich 31 und dem Halbleiter körper 30 zu schützen. Eine Widerstandsschicht 45 mit einer Viel; zahl von lückenartigen Ausnehmungen 47 im an den Schutzring 33 angrenzenden Bereich ist über der Sii:iciumdioxydschicht 41 angebracht.The diode is made of an N-conductive area of the llalterkörper 30 and a P + -type region 31 are formed. By means of a metal coating 32 an ohmic contact connection is established with the P conductive area 31, whereas a metallic protective ring 33 has the ohmic contact connection with a diffused N -conductive region 34 in the semiconductor body 30. A second metal contact 48 is ohmically connected to the N-conductive semiconductor body and provides the cathode connection for the diode. A silicon diocyte layer 41 serves as a passivating layer around the transition between the p + -conducting region 31 and the semiconductor body 30 to protect. A resistive layer 45 with a Much; number of gap-like recesses 47 in the guard ring 33 adjacent Area is applied over the silicon dioxide layer 41.

In Haibleiteranordnungen mit einer Widerstandsschicht zwischen dem zentralen Metallüberzug 32 und dem Schutzring 33 tendiert das elektrische Feld dazu, sich in der Nähe des zentralen Metallüberzugs 32 aufzubauen, aufgrund der Umfangs differenzen zwischen dem zentralen überzug 32 und dem Schutzring 33. Dieser Einfluss ist für Anordnungen mit verhältnismässig grosser Geometrie vernachlässigbar, jedoch wird die maximale Durchbruchsspannung von Halbleiteranordn-ungen mit kleiner Geometrie dadurch begrenzt. Durch eine ungleichförmige Ausbildung der Widerstandsschicht 45 kann die Form des elektrischen Feldes verändert und die sich aufbauende Feldstärke im Bereich des Metallüberzugs 32 verringert werden. Im Betrieb der Halbleiteranordnung"-fliesst nur ein geringer Strom zwischen dem Metallüberzug und dem Schutzring über die Widerstandsschicht 45. Der Schutzring liegt im wesentlichen auf demselben Potential wie der Kontaktanschluss 48. Das Feld in der Widerstandsschicht 45 wird-son der Dichte des Stromflusses und dem Schichtwiderstand der Widerstandsschicht 45 bestimmt. Indem eine Anzahl von hochohmigen Bereichen in Form der ltickenartigen Ausnehmungen 47 in der Widerstandsschicht 45 in der Nähe Nähe des Schutzringen 33 vorgesehen wird, fliesst dieser Strom über diejenigen Teile der Widerstandsschicht 45 zwischen den lückenartigen Ausnehmungen 47, wobei die Stromdichte und damit das elektrische Feld in den Bereich zwischen den Ausnehmungen 47 vergrössert wird. Dadurch wird das elektrische Feld von dem Metallüberzug 32 weg zum Schutzring 33 verlagert, wodurch ein vorzeitiger Spannungsdurchbruch aufgrund von sich sonst ausbildenden hohen Feldstärken im Bereich des Metallüberzugs 32 eliminiert werden kann. Obwohl in der Darstellung gemäss Fig. 2 dreieckige Ausmehmungen 47 dargestellt sind, ist es offensichtlich, dass die Form der Ausnehmung beliebig sein kann, solange dadurch die gewünschte Feldverschiebung erzielbar ist.In semiconductor arrangements with a resistive layer between the central metal coating 32 and the protective ring 33, the electric field tends to build up near the central metal coating 32 due to the circumference differences between the central coating 32 and the protective ring 33. This influence is negligible for arrangements with a relatively large geometry, however becomes the maximum breakdown voltage of semiconductor arrangements with small geometry limited thereby. Due to a non-uniform formation of the resistance layer 45 the shape of the electric field can change and the field strength that builds up can be reduced in the area of the metal coating 32. During operation of the semiconductor arrangement "-flows only a small current between the metal coating and the guard ring via the resistive layer 45. The guard ring is essentially at the same potential as the contact connection 48. The field in the resistive layer 45 is -on the density of the current flow and the sheet resistance of the resistance layer 45 is determined. By a number of high-resistance areas in the form of the gap-like recesses 47 in the resistance layer 45 in the vicinity Is provided near the protective rings 33, flows this current through those parts of the resistive layer 45 between the gap-like Recesses 47, the current density and thus the electric field in the area between the recesses 47 is enlarged. This creates the electric field shifted away from the metal coating 32 to the protective ring 33, whereby a premature Voltage breakdown due to otherwise high field strengths in the area of the metal coating 32 can be eliminated. Although in the illustration according to Fig. 2 triangular recesses 47 are shown, it is obvious that the shape the recess can be arbitrary, as long as this results in the desired field shift is achievable.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, um bei Ilochspannungdioden ungleichförmige Widerstands schichten anzubringen. Bei dieser Ausbildung besteht die Diode ebenfalls aus dem N-leitenden Bereich im Halbleiterkörper 50 und einem P -leitenden Bereich Sl.In Fig. 3 a further embodiment of the invention is shown, in order to apply non-uniform resistive layers to i-hole voltage diodes. at In this design, the diode also consists of the N-conductive area in the semiconductor body 50 and a P -conductive area Sl.

Ein Metallüberzug 52 wird als ohmischer Kontaktanschluss zum p+ -leitenden Bereich verwendet. Ein metallischer Schutzring 53 steht in ohmischer Kontaktverbindung mit einem diffundierten N+-leitenden Bereich 54 in Halbleiterkörper 50. Ferner ist ein zweiter metallischer Kontakt 68 an dem N-leitenden Halbleiterkörper vorgesehen, der den Kathodenanschluss der Diode darstellt. Eine Siliciumdioxydschicht 61 bewirkt eine Passivierung zwischen dem Metallüberzug 52 und dem Schutzring 53 und ist von einer ungleichförmigen Widerstandsschicht 65 überzogen.A metal coating 52 is used as an ohmic contact connection to the p + -type Area used. A metallic protective ring 53 is in ohmic contact connection with a diffused N + -conducting region 54 in semiconductor body 50. Furthermore, a second metallic contact 68 is provided on the N-conductive semiconductor body, which represents the cathode connection of the diode. A silicon dioxide layer 61 effects a passivation between the metal coating 52 and the guard ring 53 and is of a non-uniform resistive layer 65 coated.

Bereiche 67 mit niedrigem Widerstand bewirken die,Ungleichförmigkeit in der Widerstandsschicht 65. in der Nähe des Metalluberzuges 52. Der Widerstand der Bereiche 67 kann durch Verfahren, wie z.B. Dotieren, erniedrigt werden.Areas 67 of low resistance cause the non-uniformity in the resistance layer 65. in the vicinity of the metal coating 52. The resistance areas 67 can be decreased by methods such as doping.

Obwohl Obwohl in der dargestellten Ausführungsform dreieckige Bereiche dargestellt sind, ist es offensichtlich, dass die Form der Bereiche beliebig veränderbar ist, solange die gewünschte Beeinflussung des elektrischen Feldes durch die jeweils gegebene Form bewirkt wird, Im Betrieb fliesst ein Strom zwischen dem Metallüberzug 52 und dem Schutzring' 53 über die Widerstandsschicht 65, Die Stromdichte in der Widerstands schicht 65 ist im Bereich desMetallüberzu'gs 52 grösser als in der Nähe des Schutzrings 53 aufgrund der Unterschiede im Umfang zwischen der äusseren Abmessung des Überzugs 52 und der inneren Abmessung des Schutzringes 53. Auch in diesem Fall würde sich für die Widerstandsschicht 65 bei einer Gleichförmigkeit eine Erhöhung des elektrischen Feldes im Bereich des Metallüberzugs 52 einstellen und die erwähnte Verringerung der-Durchbruchsspannung bewirken, Durch die Verwendung der Bereiche 67 mit niedrigem Widerstand wird der Widerstand der Schutzschicht 65 in der Nähe des Meta Überzugs 52 verringert, womit auch der Spannungsabfall im Bereich der maximalen Stromdichte in der Nähe des Metallüberzugs 52 an der Widerstandsschicht 65 verringert wird. Durch diese Massnahme wird das Feld von dem Metallüberzug 52 weg rerschoben, sodass ein gleichförmigeres Feld zwischen den Metallüberzug 52 und dem Schutzring 53 entsteht. Durch entsprechende Formgebung für die Bereiche 67 mit niedrigem Widerstand kann eine starke Annäherung an eine gleichförmige Feldverteilung an der Widerstandsschicht 65 erzielt werden. Obwohl die vorstehende Erfindung anhand ringförmiger Dioden beschrieben wurde, ist es offensichtlich, dass die Erfindung auch für beliebige andere Halbleiteranordnungen, wie Z.B. Transistoren und Thyristoren, anwendbar ist, wobei auch die Leitfähigkeitsverhältnisse umgekehrt sein können. Damit lässt sich durch die die Erfindung eine wesentliche Verbesserung der Durchbruchsspannung erzielen, und die geometrische Grösse von Hochspannungs-Halbleiteranordnungen wesentlich verringern, ohne dass dadurch das Hochspannungsverhalten beeinträchtigt wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass somit Hochspannungs -Halbleiteranordnungen auch eine geringere Fläche bei der Herstellung auf dem Halbleiterplättchen benötigen, wodurch sich die Ausbeute bei der Herstellung vergrössern und die Kosten für die einzelnen Halbleiterelemente verringern lassen.Even though Although in the illustrated embodiment triangular areas are shown, it is obvious that the shape of the areas can be changed as long as the desired influence on the electrical Field is caused by the given shape, a current flows during operation between the metal coating 52 and the guard ring 53 over the resistive layer 65, The current density in the resistance layer 65 is in the area of the metal coating 52 larger than in the vicinity of the protective ring 53 due to the differences in scope between the outer dimension of the coating 52 and the inner dimension of the guard ring 53. In this case too, the resistance layer 65 would be uniform set an increase in the electric field in the area of the metal coating 52 and cause the aforementioned reduction in breakdown voltage, By using of the low resistance regions 67 becomes the resistance of the protective layer 65 is reduced in the vicinity of the meta coating 52, thus also reducing the voltage drop in the area the maximum current density in the vicinity of the metal coating 52 on the resistive layer 65 is reduced. This measure removes the field from the metal coating 52 pushed away so that a more uniform field between the metal coating 52 and the protective ring 53 arises. By appropriate shaping for the areas 67 with Low resistance can be a strong approximation of a uniform field distribution at the resistive layer 65 can be achieved. Although the above invention based on annular diodes has been described, it is evident that the invention also for any other semiconductor arrangements, such as transistors and thyristors, is applicable, it also being possible for the conductivity ratios to be reversed. This allows the the invention is a substantial improvement achieve the breakdown voltage, and the geometric size of high-voltage semiconductor devices significantly without affecting the high-voltage behavior will. Another advantage is that high-voltage semiconductor arrangements also require a smaller area for manufacture on the semiconductor die, thereby increasing the production yield and reducing the cost of the can reduce individual semiconductor elements.

PatentansprücheClaims

Claims (11)

Patentansprüche 1. Halbleiteranordnung mit einer Widerstandsschicht - gegebenen Schichtwiderstands zwischen einem ersten Kontaktelement an einem ersten Leitfähigkeitsbereich und einem zweiten Kontaktelement an einem zweiten entgegengesetzten Leitfähigkeitsbereich, wobei zwischen diesen Leitfähigkeitsbereichen ein Grenzschichtübergang besteht, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, dass die Widerstandsschicht (45; 65) zwischen den beiden Kontaktelementen (32, 33; 52 , 53) eine ungleichförmige Verteilung des Schichtwiderstandes hat. Claims 1. Semiconductor arrangement with a resistive layer - given sheet resistance between a first contact element to a first Conductivity area and a second contact element on a second opposite one Conductivity range, with a boundary layer transition between these conductivity ranges consists, in that the resistance layer (45; 65) between the two contact elements (32, 33; 52, 53) a non-uniform Distribution of sheet resistance has. 2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, dass in der Widerstandsschicht Bereiche vorhanden sind, die eine gegenüber benachbarten Bereichen verschiedenen Schichtwiderstand aufweisen wobei lückenartige Ausnehmungen in diesen Bereichen vorhanden sind, um den Schichtwiderstand zu vergrössern. 2. Semiconductor arrangement according to claim 1, characterized in that g e -k e n n z e i n e t that there are areas in the resistive layer which face one another adjacent areas have different sheet resistance, gap-like There are recesses in these areas in order to increase the sheet resistance. 3. Halbleiteranordnung nach Anspruch l, dadurch'g e -k e n n z e i c h n e t, dass die Bereiche mit unterschiedlichem Schichtwiderstand Bereiche mit einer Störstellendotierung sind, um in diesen Bereichen den Schichtwiderstand zu verringern. 3. Semiconductor arrangement according to claim l, dadurch'g e -k e n nz e i n e t that the areas with different sheet resistance areas with an impurity doping to reduce the sheet resistance in these areas to reduce. 4. Halbleiteranordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Schichtwiderstamd der Widerstandsschicht einen Widerstandswert über 610 Ohm/Quadrat zwischen den Bereichen mit unterschiedlichem Schichtwiderstand aufweist.4. Semiconductor arrangement according to one or more of claims 1 to 3, it is noted that the sheet resistance of the resistance layer a resistance value greater than 610 ohms / square between areas of different Has sheet resistance. 5. Halbleiteranordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Halbleiteranordnung eine Diode ist.5. Semiconductor arrangement according to one or more of claims 1 to 5, it is noted that the semiconductor arrangement is a diode is. 6. Halbleiteranordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Halbleiteranordnung ein Teil des Halbleiteraufbaus eines Transistors ist.6. Semiconductor arrangement according to one or more of claims 1 to 5, it is noted that the semiconductor arrangement is part of the Semiconductor structure of a transistor is. 7. Verfahren zur Vergrösserung der Durchbruchsspannung einer llalbleiteranordnung mit einer Widerstandsschicht gegebenen Schichtwiderstands zwischen einem ersten Kontaktelement an einem ersten Leitfähigkeitsbereich und einem zweiten Kontaktelement an einem zweiten entgegengesetzten Leitfähigkeitsbereich, wobei zwischen diesen Leitfäbigkeitsbereichen ein Grenzschichtübergang ausgebildet ist, dadurch g e k e n n -z e i c 10 n e t, dass in der Widerstandsschicht nereiclle unterschiedlichen Schichtwiderstands derart angebracht werden, dass das aufgrund einer an die Kontaktelemente angelegten Spannung erzeugte elektrische Feld eine gleichförmige Verteilung zwischen den Kontaktelementen erfährt.7. Method for increasing the breakdown voltage of a semiconductor arrangement with a resistive layer given sheet resistance between a first Contact element on a first conductivity area and a second contact element at a second opposite conductivity range, with between these Conductivity areas a boundary layer transition is formed, thereby g e k e n n -z e i c 10 n e t that nereiclle different in the resistance layer Sheet resistor can be attached in such a way that this is due to the contact elements applied voltage, electric field produced a uniform distribution between the contact elements. 8. Verfaliren nach Anspruch 7, dadurch g e ke n n z e i c 11 -n c t, dass der Schichtwiderstand der Widerstandsschicht in einer Grösse von mehr als 106 Ohm/Quadrat ausgebildet wird.8. Verfaliren according to claim 7, characterized g e ke n n z e i c 11 -n c t that the sheet resistance of the resistive layer in a size of more than 106 ohms / square is formed. 9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, dass die Widerstandsschicht derart zwischen den Kontaktelementen angebracht wird, dass sich das Material der Widerstandsschicht unter Begrenzung lückenartiger Ausnehmungen zwischen den beiden Kontaktelementen niederschlägt. 9. The method according to claim 7, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t that the resistance layer is applied between the contact elements in such a way that the material of the resistance layer is limited by gap-like recesses is reflected between the two contact elements. 10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, dass von der zwichen den beiden Kontaktelementen angeordneten Widerstandsschicht selektiv Teile zur Änderung des Schichtwiderstands der Widerstandsschicht entfernt werden.10. The method according to claim 7 or 8, characterized in that g e k e n n -z e i c That is to say, that of the resistive layer arranged between the two contact elements selectively removed parts to change the sheet resistance of the resistive layer will. 11. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, dass in der Widerstandsschicht Bereiche unterschiedlichen Schichtwiderstands durch selektive dotierung geschaffen werden.11. The method according to claim 7 or 8, characterized in that g e k e n n -z e i c Not that there are areas of different sheet resistance in the resistive layer be created by selective doping. L e e r s e i t eL e r s e i t e
DE19722253388 1971-11-01 1972-10-31 Electrode arrangement with guard ring area for semiconductor elements and method for their production Pending DE2253388B2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US19438071A 1971-11-01 1971-11-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2253388A1 true DE2253388A1 (en) 1973-05-17
DE2253388B2 DE2253388B2 (en) 1975-07-24

Family

ID=22717378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19722253388 Pending DE2253388B2 (en) 1971-11-01 1972-10-31 Electrode arrangement with guard ring area for semiconductor elements and method for their production

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPS4854871A (en)
DE (1) DE2253388B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1063700A3 (en) * 1999-06-22 2006-04-19 Infineon Technologies AG Substrate for high voltage modules

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1063700A3 (en) * 1999-06-22 2006-04-19 Infineon Technologies AG Substrate for high voltage modules
EP1818980A3 (en) * 1999-06-22 2010-08-11 Infineon Technologies AG Substrate for high voltage modules

Also Published As

Publication number Publication date
DE2253388B2 (en) 1975-07-24
JPS4854871A (en) 1973-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2257846B2 (en) Integrated semiconductor arrangement for protection against overvoltage
EP2614508B1 (en) Resistance component and method for producing a resistance component
DE1283399B (en) Field effect transistor with two ohmic electrodes and one insulated control electrode
DE1197549B (en) Semiconductor component with at least one pn junction and at least one contact electrode on an insulating layer
DE1913053C3 (en) Field effect transistor with an insulated gate electrode
EP0360036A2 (en) Planar pn-junction having a high withstand voltage
DE1941075B2 (en) SCHOTTKY BARRIER DIODE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
DE2029219A1 (en) Integrated semiconductor resistor
DE2031082C2 (en) Planar semiconductor device
DE2628273A1 (en) SEMI-CONDUCTOR COMPONENT
DE1216435B (en) Switchable semiconductor component with four zones
DE2944069A1 (en) SEMICONDUCTOR ARRANGEMENT
DE2400673A1 (en) TRANSISTOR WITH IMPROVED WORKING AREA
DE2026036A1 (en) pn planar semiconductor element for high voltages
DE2201833A1 (en) Method for producing a plurality of transistors from a semiconductor wafer
DE2225787C2 (en) Magnetic field sensitive semiconductor component
DE2253388A1 (en) High voltage semiconductor device - having resistive film of non-uniform resistivity between one contact and a guard ring
DE2520608C3 (en) Semiconductor arrangement for digitizing an analog electrical input signal
DE2451364C2 (en) Digitally controllable MOS field effect capacitor
DE2607194C2 (en) Semiconductor device
DE2215850A1 (en) PROTECTIVE DIODE ARRANGEMENT FOR GRID-INSULATED FIELD EFFECT TRANSISTORS
DE1166939B (en) Voltage regulating semiconductor diode
DE7240004U (en) Semiconductor device
DE102019200047A1 (en) Semiconductor device
DE2606885B2 (en) Semiconductor component