DE3443854A1 - Halbleiteranordnung - Google Patents
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Description
Halble iteranordnung
Die Erfindung betrifft eine Halbleiteranordnung mit veränderlicher Leitfähigkeit (Leitfähigkeits-moduliert)
zur Verwendung als Leistungs- oder Stromschaltervorrichtung.
In neuerer Zeit sind Leistungs-MOSFETs als Leistungsschalterelemente
verfügbar geworden; ein Element mit einer Sperrspannung von über 1000 V und einem ausreichend
niedrigen Widerstand im Durchschaltzustand ist jedoch noch nicht bekanntgeworden. Dies beruht darauf,
daß sich bei einem gewöhnlichen Leistungs-MOSFET der Durchschaltzustands-Widerstand RON mit einer Erhöhung
der Sperrspannung VB erhöht. Zwischen diesen beiden Größen besteht bekanntlich die folgende Beziehung:
RON cc VB2 '5
Zur Lösung dieses Problems wurde in Erwägung gezogen, einen Leitfähigkeits-modulierten FET (Feldeffekttransistor)
, d.h. einen FET mit veränderlicher Leitfähigkeit (conductivity modulated FET) bzw. sog. COMFET
als Leistungs-MOSFET zu benutzen. Gemäß Fig. 1 umfaßt
dieser COMFET eine ρ -Drain-Zone 1, eine auf letzterer
ausgebildete η -Typ-Schicht 2 hohen Widerstands, im Oberflächenbereich der Hochwiderstandsschicht 2 selektiv
ausgebildete ρ -Typ-Zonen 3-1 und 3-2 sowie in deren Oberflächenbereich ausgebildete η -Typ-Zonen 4-1
und 4-2. Die Oberflächenbereiche der ρ -Zonen 3-1 und 3-2 zwischen der Hochwiderstandsschicht 2 und den η Zonen
4-1 und 4-2 wirken als Kanalbereiche oder -zonen. Dabei ist nämlich eine Gate-Elektrode 5 auf einer
Gate-Isolierschicht 6 über den Oberflächenbereichen der Hochwiderstandsschicht 2 und der ρ -Zonen 3-1 und
3-2 ausgebildet, die zwischen den η -Zonen 4-1 und 4-2 liegen. Weiterhin sind eine erste Source-Elektrode
7-1 auf den ρ - und η -Zonen 3-1 bzw. 4-1, eine zweite Source-Elektrode 7-2 auf den ρ - und η -Zonen 3-2
bzw. 4-2 und eine Drain-Elektrode 8 unter der ρ -Zone ausgebildet. Der Aufbau dieses COMFETs ist einem als
Vertikaldiffusions-MOSFET bezeichneten Leistungs-MOSFET
äquivalent, nur mit dem Unterschied, daß die Drainzone durc]
ist.
ist.
Dieser COMFET arbeitet wie folgt:
Wenn die Source-Elektroden 7-1 und 7-2 an Masse liegen und eine positive Spannung an die Gate-Elektrode und
die Drain-Elektrode 8 angelegt wird, werden in den Oberflächenbereichen der ρ -Zonen 3-1 und 3-2 unmittelbar
unter der Gate-Elektrode 5 invertierte Sehichten, d.h. Kanäle, auf ähnliche Weise wie beim Vertikal-DMOSFET
gebildet. Auf diese Weise wird der COMFET auf ähnliche Weise wie der Vertikal-DMOSFET durchgeschaltet.
Beim Durchschalten des COMFETs werden jedoch Elektronenmangelstellen oder sog. Löcher von der ρ Drainzone
1 auch in die η -Hochwiderstandsschicht 2
durch die ρ -Schicht anstelle der η -Schicht gebildet
injiziert und darin gesammelt, wodurch der Widerstandswert
der Hochwiderstandsschicht 2 herabgesetzt wird. Diese Leitfähigkeits-Modulationswirkung ermöglicht es,
die Sperrspannung des COMFETs auf einen hohen Wert zu erhöhen und den Durchschaltzustands-Widerstand ausreichend
zu erniedrigen.
Der COMPET gemäß Fig. 1 ist mit dem Mangel behaftet,
daß seine Sperrzeit länger ist als beim Vertikal-DMOSFET. Dies beruht darauf, daß eine lange Zeit nötig
ist, um die in der η -Schicht 2 gespeicherten Ladungsträger verschwinden zu lassen.
Fig. 2 ist ein Wellenformdiagramm zur Veranschaulichung
der Arbeitsweise der COM-Schaltervorrichtung nach Fig. 1. Wie sich aus diesem chrakteristischen Wellenformdiagramm
ergibt, werden dann, wenn die COM-Schaltervorrichtung zu einer Zeit tN eine Gate-Spannung an
der Gate-Elektrode 5 erhält, in den Oberflächenberei-
4.
chen der ρ -Zonen 3-1 und 3-2 Kanäle gebildet, so daß ein Drain-Strom schnell auf eine vorbestimmte Größe
ansteigt. Wenn die Zufuhr dieser Gate-Spannung zum Zeitpunkt tF beendet wird, fällt der Drain-Strom
schnell auf 0 ab. Die Sperr-Charakteristik oder -Kennlinie der COM-Schaltervorrichtung enthält erste
und zweite Phasen PH1 bzw. PH2. In der ersten Phase pH1 verschwinden die Kanäle in den ρ -Zonen 3-1 und 3-2,
weil die Gate-Spannung die Größe 0 erreicht. Zudem werden die durch diese Kanäle fließenden Elektrodenströme
gesperrt (shut out). Somit wird ein Teil des von den Elementen geführten Drain-Stroms augenblicklich
verringert. In der zweiten Phase PH2 fließen die in der n~-Schicht 2 verbleibenden Ladungsträger durch die
n~-Schicht 2 und die ρ -Zone 1 aufgrund der durch die p+-Zonen 3-1 und 3-2, die n~-Schicht 2 und die ρ -Zone
ausgeübte Transistorwirkung, und sie werden entsprechend der Lebensdauer dieser Ladungsträger gelöscht. Der
Drain-Strom fällt mithin allmählich auf 0 ab.
Bei einer bisherigen COM-Schaltervorrichtung mit einer
14 -3 Fremdatomkonzentration von 1 χ 10 (cm ) und einer
Dicke der η -Schicht 2 von 40 - 50 μπι beträgt die
Sperrzeit TOF mehr als 10 us.
Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer COM-Halbleiteranordnung mit ausreichend niedrigem
Durchschaltzustandswiderstand, bei welcher die Sperrzeit auf eine ausreichend kleine Größe verkürzt ist.
Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Gegenstand der Erfindung ist eine Halbleiteranordnung mit einer ersten Halbleiterzone eines ersten Leitfähigkeitstyps,
einer zweiten Halbleiterzone eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf der ersten Halbleiterzone
ausgebildet ist und eine Gesamtmenge an Fremdatomen
13 -2
von mehr als 5 χ 10 cm pro Flächeneinheit aufweist,
einer dritten Halbleiterzone des zweiten Leitfähigkeitstyps,
deren Fremdatomkonzentration kleiner ist als diejenige der zweiten Halbleiterzone und die
auf letzterer ausgebildet ist, einer im Oberflächenbereich der dritten Halbleiterzone ausgebildeten vierten
Halbleiterzone, einer im Oberflächenbereich der
vierten Halbleiterzone ausgebildeten fünften Halbleiterzone, einer auf einer Isolierschicht über dem
Oberflächenbereich der vierten Halbleiterzone, der
zwischen dritter und fünfter Halbleiterzone liegt, ausgebildeten Gate-Elektrode, einer mit vierter und
fünfter Halbleiterzone in Kontakt stehenden Source-
Elektrode sowie einer die erste Halbleiterzone kontaktierend ausgebildeten Drain-Elektrode.
Da bei dieser Halbleiteranordnung die Injektion der Minoritätsträger von der ersten Halbleiterzone zur
dritten Halbleiterzone aufgrund des Vorhandenseins der zweiten Halbleiterzone deutlich begrenzt ist,
ist die beim Sperren der Anordnung in der dritten Halbleiterzone verbleibende Zahl der Minoritätsträger
klein, so daß die Sperrzeit merklich verkürzt sein kann.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der
Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung des Aufbaus einer bisherigen COM-Schaltervorrichtung,
d.h. einer Schaltervorrichtung mit veränderlicher Leitfähigkeit,
Fig. 2 eine Drainstrom-Kennlinie zur Verdeutlichung der Schaltoperation der COM-Schaltervorrichtung
nach Fig. 1 ,
Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung des Aufbaus einer COM-Schaltervorrichtung gemäß einer
■ Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 4 eine Drainstrom-Kennlinie zur Verdeutlichung der Schaltoperation der COM-Schaltervorrichtung
nach Fig. 3,
Fig. 5 eine graphische Darstellung der Änderung im Verhältnis von Elektronenstromkomponente zu
Drainstrom bei Änderung der Fremdatomkonzentration der η -Schicht b<
vorrichtung nach Fig. 3,
vorrichtung nach Fig. 3,
tration der η -Schicht bei der COM-Schalter-
Fig. 6 eine schematische Schnittdarstellung einer eine rückwärts leitende Diode aufweisenden
COM-Schaltervorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 7 eine Schnittansicht einer Abwandlung der
COM-Schaltervorrichtung nach Fig. 6,
Fig. 8 eine Schnittansicht einer weiteren Abwandlung der COM-Schaltervorrichtung nach Fig. 6,
Fig. 9 eine schematische Schnittansicht einer COM-Schaltervorrichtung
gemäß noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung mit einer rückwärts
leitenden Diode des Schottky-Typs und
Fig. 10 eine Schnittansicht einer Abwandlung der COM-Schaltervorrichtung
nach Fig. 6.
Die Fig. 1 und 2 sind eingangs bereits erläutert worden.
Fig. 3 veranschaulicht eine COM-Halbleiteranordnung
gemäß der Erfindung. Diese Halbleiteranordnung umfaßt eine auf einem ρ -Substrat 11 mit einer Frematomkonzentration
von 1 χ 10 cm ausgebildete η -Schicht
17 -3 mit einer Fremdatomkonzentration von 6 χ 10 cm
und einer Dicke von 5 μπι, eine auf der η -Schicht 10
ausgebildete η -Schicht 12 mit einer Fremdatomkonzen-
14 -3
tration von 3 χ 10 cm und einer Dicke von 40 μπι,
in den Oberflächenbereichen der η -Schicht 12 nach
selektiver Diffusionstechnik mit einer Tiefe von bis zu
5 μΐη ausgebildete ρ -Zonen 13-1 und 13-2 sowie in den
Oberflächenbereichen der ρ -Zonen 13-1 und 13-2 ausgebildete η -Zonen 14-1 bzw. 14-2. Ober den Oberflächen
der ρ -Zonen 13-1 und 13-2 sowie der η -Schicht 12 zwischen den η -Zonen 14-1 und 14-2 ist auf einer
durch Hochtemperatur-Oxidation erzeugten Gate-Isolierschicht 16 eine Gate-Elektrode 15 ausgebildet. Weiterhin
sind in ohmschem Kontakt mit den ρ - und η -Zonen 13-1 bzw. 14-1 sowie mit den ρ - und η -Zonen 13-2
bzw. 14-2 stehende Source-Elektroden 17-1 bzw. 17-2 vorgesehen. Die Elektroden 15, 17-1 und 17-2 sind in
der Weise ausgebildet, daß eine z.B. 5 μΐη dicke, aufgedampfte
Aluminiumschicht einer entsprechenden Ätzung unterworfen wird. Weiterhin ist eine aus einer V-Ni-Au-Schicht
bestehende Drai
Schicht 11 ausgebildet,
Schicht 11 ausgebildet,
Schicht bestehende Drain-Elektrode 18 unter der ρ -
Die Schaltoperation der COM-Schaltervorrichtung nach
Fig. 3 ist nun anhand des Kennliniendiagramms von Fig. 4 erläutert. Wenn eine positive Gate-Spannung zu
einem Zeitpunkt tN in dem Zustand, in welchem eine positive Spannung an der Drain-Elektrode 18 anliegt
und die Source-Elektroden 17-1 und 17-2 an Masse liegen, an die Gate-Elektrode angelegt wird, entstehen
Kanäle in den Oberflächenbereichen der ρ -Zonen 13-1 und 13-2, so daß ein Löcherstrom durch die ρ -Schicht
11, die η -Schicht 10, die η -Schicht 12 sowie die ρ Zonen
13-1 und 13-2 fließt, ein Elektronenstrom von den η -Zonen 14-1 und 14-2 über eine unterschiedliche
Strecke oder andere Kanäle fließt und der Drainstrom schnell auf eine vorbestimmte Größe ansteigt. In diesem
Fall wird der Injektionswirkungsgrad der Löcher vom p+-Typ-Substrat 11 zur n~-Schicht 12 aufgrund des
Vorhandenseins der η -Schicht 10 stark herabgesetzt.
Infolgedessen vergrößert sich das Verhältnis oder der
Anteil der Elektronenstromkomponente in dem im Durchschalt zustand durch die η -Schicht 12 fließenden Strom.
Wenn somit die Gate-Spannung zum Zeitpunkt tF auf 0 V gesetzt wird, verschwinden die Kanäle, und der Elektronenstrom
wird augenblicklich unterbrochen, so daß der Drainstrom in der ersten Phase PH1 beträchtlich verringert
wird. Anschließend fließen in der zweiten Phase PH2 die restlichen Ladungsträger in der η -Schicht 12
allmählich in Richtung auf die Drain-Elektrode 18 und die Source-Elektroden17-1,17-2, um gelöscht zu werden.
Infolgedessen beträgt die Sperrzeit TOF, in welcher der Drainstrom von 90% einer Anfangsgröße auf 10% abfällt,
etwa 6 με, so daß sich die Sperrzeit TOF im Vergleich zur (bisherigen) Schaltervorrichtung nach
Fig. 1 um etwa die Hälfte verkürzt.
Fig. 5 zeigt eine auf der Grundlage von theoretischen Berechnungen erhaltene Kennlinie für die Beziehung
zwischen der Menge an Fremdatomen pro Flächeneinheit der η -Schicht 10 bei der COM-Schaltervorrichtung
nach Fig. 3 und dem Verhältnis (ΙΕ/ID) eines Drainstroms ID und einer Elektronenstromkomponente IE im
Durchschaltzustand. Aus Fig. 5 geht hervor, daß sich dann, wenn die Fremdatommenge der η -Schicht 10 größer
ist als 4 bis 5 χ 1013 (cm"2), das Verhältnis IE/ID
der Elektronenstromkomponente IE zum Drainstrom ID schnell vergrößert.
In Verbindung mit der COM-Schaltervorrichtung nach Fig.3
ist eine Halbleiteranordnung bekannt, bei welcher die Durchgriff-Aushaltespannung der η -Schicht 12 dadurch
erhöht ist, daß anstelle der η -Schicht 10 eine n-Schicht mit einer Fremdatomkonzentration von 2 χ 10 cm und
einer Dicke von 15 um und schließlich einer Fremdatom-
13 -2 menge pro Flächeneinheit von 3 χ 10 cm vorgesehen
ist. Selbst bei Verwendung der η-Schicht mit einer
13 —2
Fremdatommenge in der Größenordnung von 3 χ 10 cm
verändert sich jedoch, wie aus Fig. 5 hervorgeht, das Verhältnis ΙΕ/ID kaum, so daß die erfindungsgemäß gewährleistete
Wirkung dabei nicht erzielbar ist. Durch Einstellung der Fremdatommenge der η -Schicht 10 auf
13 -2
z.B. 5 χ 10 cm oder mehr wird dagegen eine Wirkung im Sinne einer Verkürzung der Sperrzeit erzielt.
z.B. 5 χ 10 cm oder mehr wird dagegen eine Wirkung im Sinne einer Verkürzung der Sperrzeit erzielt.
Darüber hinaus erhöht sich dabei durch Einstellung der Fremdatommenge der η -Schicht 10 auf z.B. etwa
5 χ 1013 bis 1 χ 1015 (cm"2) das Verhältnis der
Elektronenstromkomponente IE zum Drainstrom ID. Gleichzeitig kann damit der Durchschaltzustandswiderstand
dieser COM-Schaltervorrichtung im Vergleich zum herkömmlichen DMOSFET zufriedenstellend klein sein.
Fig. 6 veranschaulicht eine mit einer rückwärts leitenden Diode versehene COM-Schaltervorrichtung gemäß einer
anderen Ausführungsform der Erfindung. Der Hauptteil dieser COM-Schaltervorrichtung besitzt einen ähnlichen
Aufbau wie bei der Anordnung nach Fig. 3 und umfaßt
eine ρ -Schicht 11, eine η -Schicht 10, eine η -Hochwiderstandsschicht
12, ρ -Zonen 13-1 und 13-2, η -Zonen 14-1 und 14-2, Source-Elektroden 17-1 und 17-2 sowie
eine Gate-Elektrode 15. Diese COM-Schaltervorrichtung enthält weiterhin eine im Oberflächenbereich der η Schicht
12 der ρ -Zone 13-2 gegenüberstehend ausgebildete ρ -Zone 13-3, eine im Oberflächenbereich der ρ Zone
13-2 der η -Zone 14-2 gegenüberstehend ausgebildete η -Zone 14-3 und eine im Oberflächenbereich der
ρ -Zone 13-3 ausgebildete η -Zone 14-4. Eine Gate-Elektrode
19 ist auf einer Isolierschicht 20 über den Oberflächenbereichen der ρ -Zonen 13-2 und 13-3 sowie
der η -Schicht 12 zwischen den η -Zonen 14-3 und 14-4
ausgebildet. Eine Elektrode 17-3 steht in ohmschem Kontakt
mit der ρ -Zone 13-3 und der η -Zone 14-4. Weiterhin sind bei dieser COM-Schaltervorrichtung z.B. die
n~-Schicht 12 durch ein Silizium-Substrat gebildet und die η -Schicht 10 unter dem η -Substrat 12 nach einem
Dampfphasen-Aufwachsverfahren oder nach thermischer Diffusionstechnik mit einer Dicke von etwa 15 μια und
einer Fremdatomkonzentration von 6 χ 10 /cm ausgebildet.
Die ρ -Schicht 11 ist mit einer Dicke von 5 - 8 μΐϋ im Oberflächenbereich der η -Schicht 10 an
der Stelle ausgebildet, an welcher die Schicht 11 den
η -Zonen 14-1 bis 14-4 zugewandt ist. Eine η -Schicht 21 mit einer Oberflächen- bzw. Fremdatomkonzentration
von etwa 3 χ 10 /cm ist im restlichen Oberflächenbereich
der η -Zone 10 vorgesehen. Die ρ -Zonen 13-1 und 13-2 sind mit Oberflächen- bzw. Fremdatomkonzentrationen
17 3 +
von etwa 4 χ 10 /cm ausgebildet, und die ρ -Zonen 11
und 13-3 besitzen eine ausreichend große Oberflächen-
19 3 bzw. Fremdatomkonzentration von etwa 5 χ 10 /cm
Bei der COM-Schaltervorrichtung nach Fig. 6 bilden die η -Schicht 21 und die auf oder über dieser ausgebildeten
Abschnitte der η -Schicht 10, der n~-Schicht 12 und der ρ -Zone 13-3 gemeinsam eine rückwärts leitende
Diode; dies bedeutet, daß der Diodenteil oder -abschnitt dieser COM-Schaltervorrichtung mit dem p-i-n-(p
-Zone 13-3, η -Schicht 12 und η -Schichten 10 und
21)-Aufbau ausgebildet ist. Die Sperrträgheitszeit (reverse recovery time) in diesem Diodenabschnitt ist
daher kurz. Andererseits sind im MOSFET-Abschnitt dieser COM-Schaltervorrichtung die Gate-Elektroden 15
und 19 sowie die Source-Elektroden 17-1 bis 17-3 jeweils elektrisch miteinander gekoppelt. Im Prinzip
arbeitet dieser MOSFET-Abschnitt ähnlich wie die Schaltervorrichtung
nach Fig. 3.
Durch Bestrahlung des MOSFET-Abschnitts und des Diodenabschnitts der COM-Schaltervorrichtung nach Fig. 6
mit einem Elektronenstrahl, einem Neutronenstrahl oder mit Gammastrahlung kann die Lebensdauer TT und Td der
Minoritätsträger in den betreffenden Abschnitten gesteuert werden. Diese Lebensdauer 1"T bzw. Td kann
auch durch Eindiffundieren eines Schwermetalls, wie Gold, Platin o.dgl. gesteuert werden. Es ist nicht
nötig, die Lebensdauergrößen T1T und TD gleich groß einzustellen.
Im Fall der Verkürzung der Sperrträgheitszeit im Diodenabschnitt kann beispielsweise TT größer
eingestellt sein als Td.
Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich zudem gemäß
Fig. 6 die ρ -Schicht 11 nach rechts über die η -Zone
14-4 hinaus. Infolgedessen können Störungen verhindert werden, etwa daß ein parasitärer Thyristor, der durch
die p+-Schicht 11, die n+-Schicht 10, die n~-Schicht 12,
die ρ -Zone 13-3 und die η -Zone 14-4 gebildet wird, aufgrund der Ladungsträger durchgeschaltet wird, die
nach Beendigung des Leitzustands der rückwärts leitenden Diode in der η -Schicht 12 verbleiben.
Wie vorstehend beschrieben, kann bei dieser Ausführungsform der Diodenabschnitt ohne weiteres unter Heranziehung
der η -Schicht 10, der η -Schicht 12 und der ρ Zone 13-3 im MOSFET-Abschnitt ausgebildet werden.
Fig. 7 veranschaulicht eine Abwandlung der COM-Schaltervorrichtung
nach Fig. 6, die sich im Aufbau von letzterer dadurch unterscheidet, daß ein Anschlußdraht BW über
dem die ρ -Zone 13-3 kontaktierenden Abschnitt der Source-Elektrode
17-3 vorgesehen ist. Da hierbei der Diodenabschnitt die ρ -Zone 13-3, die η -Schicht 12, die η Schicht
10 und die η -Schicht 21 unter dem Anschlußdraht
-Ϋλ-
BW umfaßt, kann dieser Diodenabschnitt ohne wesentliche Vergrößerung der Fläche des Chips ausgebildet
sein.
Fig. 8 veranschaulicht eine andere Abwandlung der COM-Schaltervorrichtung
nach Fig. 6, die im wesentlichen der letzteren entspricht, nur mit dem Unterschied,
daß eine Kontaktelektrode (bump electrode) BE auf der Source-Elektrode 17-3 in der Weise ausgebildet
worden ist, daß z.B. eine Isolierschicht 22 auf der Gesamtoberfläche der Halbleiteranordnung ausgebildet
und der dem Mitteilteil der Source-Elektrode 17-3 entsprechende Teil der Isolierschicht 22 entfernt
wird. Sodann wird auf den auf diese Weise freigelegten Mitteilteil der Source-Elektrode 17-3 ein Lötmaterial
aufgebracht. Indem mehrere solche Kontaktelektroden ausgebildet und unter Druck mit zugeordneten externen
Klemmen oder Anschlüssen verbunden werden, kann ein großer Strom durch diese Kontaktelektroden geleitet
werden. In diesem Fall kann ebenfalls der Diodenabschnitt ohne Vergrößerung der Chip-Oberfläche unter
der Kontaktelektrode BE erzeugt werden.
Fig. 9 zeigt eine COM-Schaltervorrichtung gemäß einer
anderen Ausführungsform der Erfindung, die im wesentlichen derjenigen nach Fig. 6 entspricht, nur mit dem
Unterschied, daß eine ρ -Zone 23 im Flächenbereich der η -Zone 12 in Kontakt mit der ρ -Zone 13-3, welche die
η -Zone 14-4 umschließt, ausgebildet ist. Anstelle der Source-Elektrode 17-3 ist auf der η -Zone 14-4 eine
Elektrode 17-31 ausgebildet, während eine Schottky-Elektrode 17-32 aus z.B. Platin o.dgl. auf der ρ -Zone
13-3 und der ρ -Zone 23 in Kontakt mit der Elektrode 17-31 ausgebildet ist. Hierbei wird durch entsprechende
Wahl des Werkstoffs für die Schottky-Elektrode 17-32
eine sog. Bipolarmodus-Schottky-Diode gebildet, die den
Effekt von injizierten Minoritätsträgern ausnutzt.
Fig. 10 zeigt eine COM-Schaltervorrichtung gemäß noch
einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die im wesentlichen derjenigen nach Fig. 6 entspricht, nur mit
dem Unterschied, daß die ρ -Schicht 11 im Oberflächenbereich der η -Schicht 10 so ausgebildet ist, daß sie
teilweise unterschiedliche bzw. variierende Tiefen besitzt. Die Fremdatommenge der η -Schicht 10 im flachen
Abschnitt der ρ -Schicht 11 ist größer als
13 2
5 χ 10 /cm , wodurch die Injektion der Minoritätsträger oder Löcher in die η -Schicht 12 durch die η Schicht
10 in diesem Abschnitt verhindert wird. Infolgedessen werden die Sperrzeit verkürzt und die
Schaltgeschwindigkeit dieser COM-Schaltervorrichtung verbessert.
Zusätzlich sind bei dieser Ausführungsform die Gate-Elektroden
15 und 19 aus polykristallinem Silizium hergestellt und mit Siliziumoxidschichten abgedeckt.
Eine Source-Elektrode 17A ist auf und über der Elektrode 17-32, den ρ -Zonen 13-1 bis 13-3, den n+-Zonen 14-1
bis 14-4 und den Siliziumoxidschichten ausgebildet. Auf der Source-Elektrode 17A ist zur Verbesserung der Haftung
eine Metallschicht 17B mit einer Lötmaterialschicht 17C ausgebildet.
Obgleich die Erfindung vorstehend anhand verschiedener Ausführungsformen beschrieben ist, ist sie keineswegs
darauf beschränkt. Beispielsweise können die bei diesen Ausführungsformen vorgesehenen Halbleiterzonen oder
-schichten des p- und η-Typs durch solche des n- bzw. p-Typs ersetzt werden.
35
35
-14-
Außerdem kann die η -Zone 21 weggelassen werden, wenn
die η -Schicht 10 eine solche Fremdatomkonzentration besitzt, daß sie mit der Drain-Elektrode 18 in ohmschen
Kontakt bringbar ist.
Claims (8)
- PATENTANSPRÜCHEί 1.J Halbleiteranordnung, umfassend eine erste Halbleiterzone (11) eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine auf der ersten Halbleiterzone (11) ausgebildete zweite Halbleiterzone (10) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, eine dritte Halbleiterzone (12) des zweiten Leitfähigkeitstyps, die eine niedrigere Fremdatomkonzentration als die zweite Halbleiterzone (10) besitzt und auf letzterer ausgebildet ist, mindestens eine im Oberflächenbereich der dritten Halbleiterzone (12) ausgebildete vierte Halbleiterzone (13-1 bis 13-2) des ersten Leitfähigkeitstyps, mindestens eine im Oberflächenbereich der vierten Halbleiterzone (13-1 bis 13-3) ausgebildete fünfte Halbleiterzone (14-1 bis 14-4) des zweiten Leitfähigkeitstyps, eine Gate-Elektrode (15, 19), die unter Isolierung über dem zwischen dritter und fünfter Halbleiterzone (12; 14-1 bis 14-4) liegenden Oberflächenbereich der vierten Halbleiterzone (13-1 bis 13-3) ausgebildet ist, eine mit vierter und fünfter Halbleiterzone (13-1 bis 13-3; 14-1 bis 14-4) in Kontakt stehende Source-Elektrode (17-1 bis 17-3) und eine mit der ersten Halbleiterzone (11) in Kontakt stehende Drain-Elektrode (18), dadurch gekennzeichnet , daß die Fremdatommenge pro Flächeneinheit der zweiten Halbleiterzone (10)13 -2
5 χ 10 cm oder mehr beträgt. - 2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn-3A43854zeichnet, daß die zweite Halbleiterzone (10, 21) einen auf der ersten Halbleiterzone (11) ausgebildeten Hauptbereich (oder -zone) und einen mit der Drain-Elektrode (18) in ohmschem Kontakt stehenden zusätzlichen oder Hilfsbereich aufweist und daß eine sechste Halbleiterzone des ersten Leitfähigkeitstyps vorgesehen ist, die im Oberflächenbereich in dem über dem Hilfsbereich ausgebildeten Teilbereich der dritten Halbleiterzone (12) ausgebildet ist, wobei ein Teil der Source-Elektrode (17-3) auf der sechsten Halbleiterzone ausgebildet ist.
- 3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sechste Halbleiterzone materialeinheitlich mit der vierten Halbleiterzone ausgebildet ist.
- 4. Halbleiteranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlußdraht vorgesehen ist, der mit dem auf der sechsten Halbleiterzone ausgebildeten Abschnitt der Source-Elektrode (17-3) in Kontakt steht.
- 5. Halbleiteranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kontaktelektrode vorgesehen ist, die mit dem auf der sechsten Halbleiterzone ausgebildeten Abschnitt der Source-Elektrode (17-3) in Kontakt steht.
- 3Q 6. Halbleiteranordnung nach· Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sechste Halbleiterzone (23) eine niedrigere Fremdatomkonzentration als die vierte Halbleiterzone (13-3) besitzt.
- 7. Halbleiteranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn--3-1 zeichnet, daß ein auf der sechsten Halbleiterzone (23) ausgebildeter Abschnitt der Source-Elektrode (17-32) eine Schottky-Elektrode darstellt, die zusammen mit der sechsten Halbleiterzone (23) eine5 Schottky-Diode bildet.
- 8. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptbereich der zweiten Halbleiterzone (10) mit variierender Dicke 10 ausgebildet ist.
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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Representative=s name: HENKEL, G., DR.PHIL. FEILER, L., DR.RER.NAT. HAENZ |
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