DE69427904T2 - Integrierte Halbleiterdiode - Google Patents

Integrierte Halbleiterdiode

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiterdiode und speziell auf Halbleiterdioden mit niedriger Ableitung bzw. niedrigem Leckstrom, welche mit BCD-Technologie aufgebaut werden.
  • In Übereinstimmung mit dem Stand der Technik umfasst der Aufbau einer Diode mit geringer Ableitung eine diffundierte Anodenzone auf der eine Kathodenzone bereitgestellt wird, welche eine Epitaxialschicht vom N-Typ mit hohem Widerstand und eine hoch dotierte Zone vom N-Typ aufweist.
  • Wie bekannt ist, hängt die Durchbruchspannung einer Diode mit geringer Ableitung von den Eigenschaften der Epitaxialschicht und im besonderen von der Dicke des Epitaxialschichtbereiches zwischen der hoch dotierten Kathodenzone und der darunter liegenden diffundierten Anodenzone ab.
  • Präziser ausgedrückt, dieser Wert hängt vom Abstand dieser beiden Zonen zueinander ab.
  • Die Durchbruchspannung hängt auch vom Widerstand der Epitaxialschicht ab.
  • Um diesen Wert anzuheben ohne die Phasen des Herstellprozesses der Diode zu ändern, was mit höheren Kosten verbunden wäre, ist es notwendig, sich nach der Dicke und/oder dem Widerstand der Epitaxialschicht zu richten.
  • Aber diese Eigenschaften sind im allgemeinen fest in einer Weise vorgegeben, um die Arbeitsweise der Leistungskomponenten zu optimieren, welche als DMOS-Transistoren vorliegen, die integrierte Schaltkreise aufweisen, welche mit BCD-Technologie erzielt wurden.
  • Das technische Problem, welches der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, ist, eine Halbleiterdiode zu liefern, aufgebaut mit BCD-Technologie, welche eine hohe Durchbruchspannung des Zonenübergangs hat, ohne weder die Phasen des Herstellprozesses noch die Eigenschaften der Epitaxialschicht zu verändern.
  • Die dieser Erfindung zugrunde liegende Idee zum Lösen des Problems liegt darin, einen Diodenaufbau zu liefern, bei welchem der Abstand zwischen der diffundierten Anodenzone und der hoch dotierten Kathodenzone vergrößert wird ohne weder den Herstellprozess noch die Dicke und/oder den Widerstand der Epitaxialschicht zu verändern.
  • Das technische Problem wird mit einer integrierten Halbleitetdiode gelöst, wie dies in den angefügten Ansprüchen definiert wird.
  • Die Eigenschaften und Vorteile der Schaltung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung werden in ihrer Beschreibung einer Ausführungsform dargelegt, welche nachfolgend anhand eines nicht einschränkenden Beispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen gegeben wird.
  • Mit Bezug auf die Zeichnungen:
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung im vergrößerten Maßstab und einen senkrechten Querschnitt einer Halbleiterdiode, welche entsprechend der vorliegenden Erfindung ausgestattet bzw. aufgebaut ist, und
  • Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf die Diode der Fig. 1.
  • Mit Bezug auf die Figuren zeigt Ziffer 1 im gesamten und schematisch eine Halbleiterdiode, welche entsprechend der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.
  • Für eine leichtere Diskussion des Aufbaus der Diode 1 entsprechend der vorliegenden Erfindung wird diese nun mit Bezug zu den Herstellphasen, welche zu ihrer Realisation führen, beschrieben.
  • Für die Herstellung der Diode wird eine größere Menge 2 von Halbleitermaterial, z. B. Silizium genutzt, welches eine Leitfähigkeit eines ersten Typs und speziell vom P-Typ besitzt.
  • Auf der Menge 2 wird durch Antimon-Ionenimplantation und nachfolgende Diffusionshitzebehandlung eine erste eingebettete Zone 3 aufgebaut, welche eine Leitfähigkeit vom zweiten Typ und speziell vom N-Typ besitzt.
  • Darauffolgend wird auf dieser ersten eingebetteten Zone 3 durch Bor-Ionenimplantation eine zweite eingebettete Zone 4 aufgebaut, welche Anodenfunktion hat und den ersten Typ von Leitfähigkeit aufweist.
  • Für die Bildung der zweiten eingebetteten Zone 4 wird eine Maske mit geeigneten Fenstern verwendet, um eine Bor- Ionenkonzentration in abgegrenzten und mit gleichmäßigen Abständen versehenen Teilen der darüberliegenden eingebetteten ersten Zone 3 zu erhalten.
  • Auf diese Weise, d. h. durch wiederholte Diffusionshitzebehandlung, durch Ausnutzen der lateralen Diffusion der verschiedenen Anodenteile bzw. -bereiche nimmt die zweite eingebettete Zone 4 einen Aufbau mit vielen Einsattelungen 5 an, wobei jede durch die Unterbrechung der lateralen Diffusion benachbarter unterschiedlicher Teile bzw. Bereiche erreicht wird.
  • Der Herstellprozess der Diode 1 wird mit dem Wachsen einer Epitaxialschicht 6 fortgesetzt, welche den zweiten Typ von Leitfähigkeit aufweist.
  • In der Epitaxialschicht 6 wird dann eine Phosphor- Ionenimplantation durchgeführt, welche durch darauffolgende Diffusion eine erste tiefe ringförmige Zone 7 hervorbringen wird, welche den zweiten Typ von Leitfähigkeit in Verbindung mit der eingebetteten ersten Zone aufweist.
  • Diese Diffusion erlaubt die Bildung einer Sperrzone 8, welche entworfen wurde, um das Anschalten eines unerwünschten PNP- Transistors zu verhindern, welcher in Richtung der Isolation vorhanden ist.
  • Innerhalb eines Bereiches 9 der Epitaxialschicht 6, welche in der ersten tiefen ringförmigen Zone 7 eingeschlossen ist, wird durch Bor-Ionenimplantation und darauffolgende Diffusionshitzebehandlung eine zweite tiefe ringförmige Zone 10 mit Anodenfunktion aufgebaut, welche eine Leitfähigkeit vom ersten Typ aufweist und die in Verbindung mit der zweiten eingebetteten Zone 4 steht.
  • Wieder wird innerhalb des Bereiches 9 der Epitaxialschicht 6 durch Arsen-Ionenimplantation und nachfolgende Diffusionshitzebehandlung eine hoch dotierte Zone 11 erreicht, welche eine Leitfähigkeit vom zweiten Typ aufweist.
  • Am Ende des Herstellprozesses der Diode 1 wird die Kathodenzone 12 von dem Bereich 9 der Epitaxialschicht, welche in der tiefen ringförmigen Zone 10 eingeschlossen ist, und von der hochdotierten Zone 11 gebildet.
  • Speziell die hochdotierte Zone 11 umfasst wenigstens zwei strukturell unabhängige Zonen 13, 14, welche gegenüber den Einsattelungen 5 der zweiten eingebetteten Zone 4 liegen.
  • Nützlicherweise wird dank dieses speziellen Aufbaus der Diode 1 der Abstand zwischen der zweiten eingebetteten Zone 4 und der hochdotierten Zone 11 und folglich die Durchbruchspannung der Sperrschicht der Diode 1 größer.
  • Ausserdem, da man die hoch dotierte Zone 11 von der zweiten eingebetteten Zone 4 weg bewegt hat, werden Verunreinigungen der Leitfähigkeit vom ersten Typ daran gehindert sich in die hochdotierte Zone 11 während des Diffusionsprozesses der zweiten eingebetteten Zone 4 auszubreiten.
  • Auf diese Weise wird der Leckstromwert der Diode weiter abgesenkt.
  • Zusätzlich, da die zweite eingebettete Zone 4 durch die Unterbrechung der benachbarten lateralen Diffusionen gebildet wird, weist diese Zone eine geringere Dotierung auf und erzeugt daher weniger kristallografische Fehler in der Epitaxialschicht 6.

Claims (5)

1. Diode, welche auf einem Halbleitermaterial (2) integriert ist, welches eine Leitfähigkeit eines ersten Typs aufweist und eine Sperrzone (8) mit einer Leitfähigkeit des zweiten Typs hat, welche in diesem Material (2) gebildet wird und eine eingebettete Anodenzone (4) der Leitfähigkeit des ersten Typs in dieser Sperrzone (8) und eine Kathodenzone (12) der Leitfähigkeit des zweiten Typs umfasst, wobei die Kathodenzone (12) eine Epitaxialschicht (6), welche oberhalb der eingebetteten Anodenzone (4) liegt, und hoch dotierte Zonen (11) umfasst, welche an der Oberfläche der Epitaxialschicht (6) aufgebaut sind, dadurch gekennzeichnet, dass die eingebetteten Anodenzonen (4) Einsattelungen (5) an ihrer Trennfläche mit der Epitaxialschicht (6) umfassen, wobei jede der hoch dotierten Zonen (11) vertikal oberhalb einer korrespondierenden Einsattelung (5) liegt.
2. Diode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsattelungen (5) durch Überschneidung der lateralen Diffusionen von getrennten und benachbarten Bereichen der eingebetteten Anodenzone (4) gebildet werden.
3. Diode nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die eingebettete Anodenzone (4) eine Leitfähigkeit des P-Typs aufweist.
4. Diode nach Anspruch 1, 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, dass die hoch dotierte Zone (11) eine Leitfähigkeit des N-Typs aufweist.
5. Verfahren zur Herstellung einer Diode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses aufweist:
- eine erste Maskierung, um durch Implantation die eingebettete Anodenzone (4) aufzubauen und wobei die Implantation auf verschiedene und gleichmäßig unterteilte Bereiche konzentriert wird,
- darauf folgende Diffusionen in einer solchen Weise, dass die eingebettete Anodenzone (4) einen Aufbau annimmt, welcher Einsattelungen (5) umfasst, welche durch die Überschneidung lateraler Diffusionen von getrennten und benachbarten Bereichen gebildet werden, und
- eine zweite Maskierung zur Implantation jeder der hoch dotierten Zonen (11) vertikal oberhalb einer korrespondierenden Einsattelung (5).
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