DE7312557U - Hochspannungs-halbleiteranordnung - Google Patents
Hochspannungs-halbleiteranordnungInfo
- Publication number
- DE7312557U DE7312557U DE19737312557 DE7312557U DE7312557U DE 7312557 U DE7312557 U DE 7312557U DE 19737312557 DE19737312557 DE 19737312557 DE 7312557 U DE7312557 U DE 7312557U DE 7312557 U DE7312557 U DE 7312557U
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- layer
- resistance
- area
- passivation layer
- voltage
- 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.)
- Expired
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 69
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims description 43
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 22
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 claims description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 17
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 16
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 15
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 15
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 9
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 7
- 230000035508 accumulation Effects 0.000 description 6
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 4
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 3
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 2
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 2
- 241000567442 Spragueia leo Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000005513 bias potential Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000005465 channeling Effects 0.000 description 1
- 230000005591 charge neutralization Effects 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 1
- 230000035558 fertility Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
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
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
- H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
- H01L23/3157—Partial encapsulation or coating
-
- 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
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
- H01L29/0607—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
- H01L29/0611—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
- H01L29/0615—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
- H01L29/0619—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE] with a supplementary region doped oppositely to or in rectifying contact with the semiconductor containing or contacting region, e.g. guard rings with PN or Schottky junction
-
- 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
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/73—Bipolar junction transistors
- H01L29/732—Vertical transistors
-
- 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
-
- 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
- H01L29/8613—Mesa PN junction diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
Description
1 · · · · | * * · | 2. | I | 1973 | a | ||
l.-in DR.- |
S. LEO fLE
ING. HANS |
LEYH | US .·' , "; | April | |||
München 71,
Melchloretr. 42 |
fii' | ||||||
Motorola, Inc.
9401 West Grand Avenue f.
ifiriifi'iirr
Franklin Park, Illinois
V. St. A. , ,
V. St. A. , ,
r t r Γ r f f f r r r t r r ι ■ ίίΐ
Hochspannungs-Halbleiteranordnung
f ( r t ) r r ι ι ri tr; ri tirrrtrtftfrtrr
Es sind Hochspannungs-Halbleiteranordnungen, z.B. Dioden oder
Fs/mt Transistoren
Die Erfindung betrifft eine Hochspannungs-Halbleiteranordnung mit
einem ersten Bereich einer gegebenen Leitfähigkeit und einem angrenzenden zweiten Bereich einer entgegengesetzten Leitfähigkeit, wobei
ein an der Oberfläche der Halbleiteranordnung austretender erster
PN-Übergang entsteht, der durch eine auf der Oberfläche der HaIbleiteranordnung angebrachten ersten Passivierungsschicht bedeckt ;■!
einem ersten Bereich einer gegebenen Leitfähigkeit und einem angrenzenden zweiten Bereich einer entgegengesetzten Leitfähigkeit, wobei
ein an der Oberfläche der Halbleiteranordnung austretender erster
PN-Übergang entsteht, der durch eine auf der Oberfläche der HaIbleiteranordnung angebrachten ersten Passivierungsschicht bedeckt ;■!
ist und mit einer auf der Passivierungsschicht vorgesehenen Wider- i
Standsschicht hohen Widerstands, die in elektrischer Kontaktverbin- j
dung mit dem ersten und zweiten Bereich steht. f
«I I
jMO64P/G-971/72
Transistoren bekannt, bei welchen PN-Übergärige, z. B. beim Transistor der Kollektor-Basisübergang, Spannungen standhalten müssen,
die im Bereich zwischen mehreren 1OO Volt bis mehreren lOOO Volt liegen können. Für derartige Halbleiteranordnungen ist es wünschenswert, Vorkehrungen zu schaffen, mit welchen ein vorzeitiger Spannungsdurchbruch bei Spannungswerten unterhalb der theoretischen
Werte für die Durchbruchs spannung verhindert werden kann. Dieser vorzeitige Durchbruch wird durch elektrische Feldspitzen an
der Oberfläche des einkristallinen Halbleitermaterials verursacht. Diese Feldspitzen ihrerseits sind die Folge vcn Verunreinigungen auf
oder innerhalb der Oberfläche einer Passivierungsschicht, die die Halbleiteroberfläche: schützen soll. Selbst bei Passivierungsschichten, die frei von Verunreinigungen oder Störatomen sind, kann ein
vorzeitiger Spannungsdurchbruch auftreten infolge von unerwünschten Ladungswanderungen und Ladungskonzentrationen auf der Oberfläche der Passivierungsschicht, die zu elektrischen Feldspitzen auf
der Passivierungsschicht führen. Außerdem ergibt sich bei einer dichten räumlichen Anordnung von Schutzringen oder metallischen
Grenzschichtüberzügen das Problem der Spitzenwirkung, wodurch hohe elektrische Felder an der Oberfläche von passivierenden Oxydschichten erzeugt werden. Die an Kanten und Spitzen auftretende Feldwirkung kann Zuverlässigkeitsprobleme einschließlich Metallfehlern
auslösen und wird üblicherweise zu unterdrücken versucht, indem anschließend organische Oxydschichten zur Passivierung vorgesehen
werden, die jedoch häufig schädliche Einflüsse auf die Durchbruchsspannung an der Grenzschicht hat. Auch können unerwünschte Konzentrationen der Oberflächenladung auf der Oberfläche der ersten
Passivierungsschicht unabhängig von ihrer lokalen Anordnung Kurz-
Schlüsse
MO64P/G-971/72
Schlüsse verursachen oder sich bis zur Raumladungsschicht bizw.
Raumladungszone des zugehörigen PN-Überganges erstrecken, wodurch der gewünschte Effekt der Schutzringe entweder verschlechtert oder gar vollkommen beseitigt wird. Oberflächenladungskonzentrationen einer bestimmten Polarität können sogar eine Inversion
des darunterliegenden Halbleitermaterials auslösen und möglicherweise die Bildung von parasitären Peldeffekt-Transistoranordnungen
, verursachen, die als Kriechstrecken in Erscheinung treten. Die unerwünschte Inversion des Halbleitermaterials an der Grenzschicht
ί zwischen dem Halbleiterkörper und der Oxydschicht kann durch eine
Verringerung der Amplitude des über die Oxydschicht wirkenden elektrischen Feldes unterdrückt werden, wobei dies dadurch zu
erzielen ist, daß in dem kritischen Bereich, wo die Inversion auftreten kann, für das Wirksamwerden eines geeigneten Potentials an
der Oberfläche der Oxydschicht gesorgt wird. Die Unterdrückung solcher Kriechstrecken durch eine Ausdehnung der Metallisation
auf die Oxydschicht der kritischen Bereiche, um das Oberflächenpotential auf der Oxydschicht auf gewünschte Werte einzustellen, kann
Schwierigkeiten bereiten, insbesondere bei integrierten Halbleiteranordnungen, wenn eine beliebige Freizügigkeit in der Auslegung der
Leitungsverbindungen nicht gegeben ist.
ι
Zur Neutralisation in der auf der Oberfläche von Passivierungsschich
ten sich angesammelten Ladung ist es bekannt, über der Passivierungsschicht eine Widerstandsschicht hohen Widerstandes anzubringen, die auf beiden Seiten der passivierten Grenzschicht in elektrischer Kontaktverbindung mit dem Halbleitermaterial steht. Dadurch
lassen eich elektrische Feldspitzen auf der Oberfläche und die dadurch
ι t f ι ' ι r ι' ι '
bedingten
MO64P/G-971/72
bedingten Spannungsdurchbrüche verringern (siehe US-Patent 85 638).
Der Widerstandswert dieser Widerstandsschicht soll näherungs weise
in einem Bereich zwischen IO - IO Ohm pro Quadrat liegen, um
die Ladungsneutralisation zu bewirken, ohne jedoch größere Leckströme bei den hohen Betriebsspannungen auszulösen. Für diesen
Zweck ist es bekannt, polykristalline Siliziumschichten zu verwenden, die einen hohen Schichtwiderstand aufweisen. Es wird jedoch festgestellt,
daß der hohe Schichtwiderstand der polykristallinen Siliziumschichten um mehrere Größenordnungen beim Altern der Schicht oder
bei nachfolgenden Bearbeitungsschritten abnehmen kann. Es wird angenommen,
daß diese Verschlechterung hauptsächlich von Verunreinigungen der Schicht infolge von Feuchtigkeit und Fremdatomen herführt,
die aus der Umgebung bzw. der organischen Passivierungsschichten aufgenommen werden. Diese Verringerung des Widerstandswertes
verursacht unannehmbar· hohe Leckströme. Zur Unterbrechung
des elektrischen Feldes im Raumladungsbereich ist es bekannt, Schutzringe in einem Abstand um den Grenzschichtübergang herum zu diffundieren.
Diese Schutzringe verringern die Spitzenwerte des elektrischen Feldes in dem Raumladungsbereich. Als Folge davon ergibt sich eine
vergrößerte Sperrdurchbruchsspannung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochspannungs-Halbleiteranordnung
zu schaffen, bei der durch Schaffung gleichförmiger elektrischer Felder auf der Oberfläche von Passivierungsschichten
eine Erhöhung der Sperrdurchbruchsspannung erzielt wird. Dabei sollen die Leckstromverluste verringert und die Zuverlässigkeit von
Schutzringanordnungen verbessert werden, um eine höhere Zuverlässigkeit an Hochspannungs-PN-Übergängen zu schaffen, indem an
den
MO64P/G-971/72
den Schutzringen ein elektrisches Vorspannungspotential wirksam ist,
Das Ziel der Erfindung soll unabhängig von der Art der Halbleiteranordnung erreichbar sein, wobei insbesondere bei bipolaren Halbleiterstrukturen
eine Unterdrückung von Kriechströmen auf Grund parasitärer Feldeffekteinflüssen erzielt werden soll, die durch Ladungsanhäufungen auf der Oxydschicht entstehen. Ebenso soll bei integrierten
MOS-Schaltkreisen die auf Grund parasitärer MOS-Wirkung durch Ladungsanhäufungen auf der Oxydoberfläche entstehenden Kriechströme
unterdrückt werden.
Ausgehend von der eingangs erwähnten Hochspannungs -Halbleiteranordnung
wird diese Aufgabe nach dem. Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine zweite Passivierungsschicht hoher Vollständigkeit
auf der Widerstandsschicht angebracht ist, um diese Widerstandsschicht vor einer Verschlechterung des Widerstands wertes
zu schützen.
Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand
von weiteren Ansprüchen.
Durch die Maßnahmen der vorliegenden Erfindung wird die Stabilität
des Leckstromes bei Halbleiterübergängen für Halbleiterstrukturen verbessert, bei denen eine Widerstandsschicht hohen Widerstandswertes
dazu benutzt wird, um gleichförmige elektrische Felder auf der Oberfläche der ersten Passivierungsschicht zu erzielen, die zum
Schutz des PN-Überganges den entsprechenden Oberflächenraum-Ladungs zonen zugeordnet ist. Durch die Erfindung wird die Widerstandsschicht
vor Verunreinigungen geschützt, indem eine zweite Passivierungsschicht hoher Vollkommenheit direkt auf die Wider-
, ι ι : r . ■ r ι t · '
- 5 - standsschicht
MO64P/G-971/72
Standsschicht aufgebracht wird. Diese zweite Passivierungsschicht
kann sowohl aufgedampft als auch thermisch aufgewachsen werden und aus einer Siliziumdioxydschicht mit einer Dicke von mehreren
100 bis mehreren 1000 A. bestehen, Schichten dieser Art erweisen sich als besonders vorteilhaft, um einer Verschlechterung des Wii1 erstände wertes entgegen zu wirken, die durch Verunreinigungen
aus der Umgebung oder durch nachfolgend angebrachte Passivierungsmittel verursacht werden.
Die polykristalline Widerstands schicht steht üblicherweise mit dem
N-leitenden Material durch eine öffnung in der ersten Passivierungsschicht in elektrischer Kontaktverbindung, wogegen der elektrische
Kontakt zwischen der Widerstandsschicht und dem P-leitenden Bereich üblicherweise durch Metallelektroden bewirkt wird, die auf
dem P-leitenden Bereich aufliegen und dadurch mit einem inneren Teil der Schicht in Kontaktverbindung stehen.
Durch das Anschließen von einem oder mehreren Schutzringen, die
den PN-Übergang in einem Abstand umgeben, an die erwähnte Widerstandsschicht wird auf Grund des über die Widerstandsschicht
fließenden Leckstromes eine Spannungsteilung ausgelöst, die zur Festlegung des Potentials der Schutzringe Verwendung finden kann
und dadurch eine Verbesserung der Stabilität der Durchbruchsspannung bewirkt.
Bei einer Halbleiteranordnung, die einen PN-Übergang im Bereich
eines Mesa aufweist, wird eine Passivierung normalerweise als Diffusionsmaske nicht benutzt, um den PN-Übergang festzulegen
- 6 - oder
7311255716.8.78
I I I
I It·
1 I I I t I I
MO64P/G-971/72
oder zu schützen, Auf Grund der vorliegenden Erfindung wird eine
Widerstands schicht auf dem Halbleitermaterial vorgesehen, die den PN-Übergang an seinem Austritt an der Oberfläche bedeckt
und, gleichförmige elektrische Felder in der Raumladungszone bewirkt. Damit erhält man die gewünschte vorteilhafte Verbesserung
der Sperrdurchbruchsspannung. Über der Widerstandsschicht wird eine weitere Passivierungsschicht mit hoher Qualität vorgesehen,
mit der die Leckströme stabilisiert werden, welche über die Widerstandsschicht einen Nebenschluß für den PN-Übergang bewirken.
Die Erfindung kann in vorteilhafter Weise auch in Form einer undotierten polykristallinen Widerstandsschicht dazu benutzt werden,
um parasitäre Feldeffekteinflüsse zu unterdrücken, d. h. Kriechströme auszuschalten, die durch Ladungsanhäufungen auf der Oberfläche der ersten pas sivierenden Schicht entstehen und eine Inversion des darunterliegenden Halbleitermaterials auslösen. Das
elektrische Potential der ersten passivierenden Oxydschicht wird auf der Oberfläche auf einen gewünschten Wert festgelegt, der den
parasitären Effekt durch eine geringe Leitfähigkeit der polykristallinen ,Widerstandsschicht über der Passivierungsschicht verhindert.
Die Widerstandsschicht steht in Kontaktverbindung mit einer Metallisation, die unter normalen Betriebsbedingungen auf dem bestimmten gewünschten Potential der Oxydoberfläche liegt. Über
der polykristallinen Siliziumschicht als Widerstandsschicht ist eine weitere sehr dünne zweite Passivierungsschicht mit hoher
Vollkommenheit angebracht bzw. aufgewachsen, um die Widerstandsschicht gegen eine Widerstandsverschlechterung zu schützen,
welche durch spätere Umweltseinflüsse ausgelöst sein können. Diese
MO64P/G-971/72
zweiia Passivierungsschicht ist ausreichend dünn, um Kontakte
durch die Passivierungsschicht mit der polykristallinen Widerstandsschicht im Rahmen einer nachfolgenden Metallisation herstellen
zu können.
Die Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in
■1* Verbindung mit den sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen
'-J> Kombination die Erfindung kennzeichnenden Ansprüchen und der
Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Hochspannungsdiode mit einer Schicht hohen Widerstandes über einer Passivierungs
schicht um ein gleichförmiges elektrisches Feld an der Oberfläche der Passivierungsschicht in bekannter Art
zu bewirken;
Fig. 2 eine perspektivische teilweise geschnittene Ansicht einer Hochspannungsdiode, bei der eine Passivierungsschicht
hoher Vollkommenheit über einer Schicht hohen Widerstandes liegt, welcher mit der Erfindung über einen PN-Übergang
geschaltet ist, um die Schicht hohen Widerstandes zu stabilisieren;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines teilweise geschnittenen NPN-Hochspannungstransistors mit einem Aufbau gemäß
der Erfindung;
- 8 - Fig.
'"' : : MO64P/G-971/72
Fig. 4 einen Schnitt durch eine Mssa-Diode mit einem Aufbau gemäß
der Erfindung, wobei eine Schicht hohen Widerstandes über die Grenzschicht verläuft, um ein gleichförmiges elektrisches
Feld auf der Oberfläche zu bewirken und wobei eine Passivierungsschicht hoher Vollständigkeit dazu benutzt wird, um die
Schicht hohen Widerstandes vor Verunreinigungen zu schützen.
In Fig. 1 ist eine Hochspannungsdiode IO bekannter Art dargestellt,
die in einer N-leitenden Halbleiterscheibe 11 mit einer Deckfläche 13 und einer Bodenfläche 1.4 ausgebildet ist. In die Halbleiterscheibe
Γι 1 ist ein P-leitender Bereich 15 eindiffundiert, so daß ein PN-Übergang
17 entsteht, der bei der Deckfläche 13 austritt. Ein stark dotierter
N^-leitender Bereich 18 liegt auf der Bodenfläche 14 auf und
erleichtert den elektrischen Kontakt zur Metallelektrode 19, die auf
dem N^-leitenden Bereich 18 angebracht ist. Mit der Metallelektrode
19 ist die untere Anschlußklemme 21 verbunden. Auf der Deckfläche 13 ist eine erste Passivierungsschicht 22 aus Siliziumdioxyd angebracht,
die sich Über die Halbleiterscheibe 11 erstreckt und öffnungen 2O sowie
24 aufweist, in welchen der P -leitende Bereich 15 und die N-leitende
Halbleiterscheibe 11 freiliegt. Diese Passivierungsschicht bedeckt
jedoch den Bereich, in welchem der PN-Übergang 17 an der Deckfläche 13 austritt. Eine Schicht 23 hohen Widerstandes steht
in inniger Kontaktverbindung mit der ersten Passivierungsschicht 22 und erstreckt sich einerseits über diese Passivierungsschicht und
liegt andererseits auf der N-leitenden Halbleiterscheibe 13 in den
öffnungen 24 auf dieser auf. Eine obere Metallelektrode 25 steht in
Kontakt verbindung mit dem P-leitenden Bereich 15 durch die öffnung
20 in der ersten Passivierungsschicht 22. Diese Metallelek-
- 9 - trode
t I I I I I I I t
II 1 ■
I I I 1
t I I 1 ι I 1
MO64P/G-971/72 i
trode greift auch über die Widerstandsschicht 23 und zwar in einem
Umfang, der ausreicht« um einen elektrischen Kontakt sicherzustellen. Die Widerstands schicht 23 'dient der Neutralisierung unkontrollierter Oberflächenladungen sowohl auf der Oberfläche als auch innerhalb der Passivierungsschicht 22. Jedoch bietet die Widerstandsschicht 23 auch einen Weg für einen Nebenschluß-Leckstrom. Deshalb ist es wünschenswert, daß der Schichtwiderstand der Wider-Standsschicht 23 in einem Bereich von etwa IO - IO Ohm pro
Quadrat liegt. Man kann jedoch feststellen, daß der Leckstrom amplitudenmäßig um mehrere Größenordnungen zunimmt, nachdem die
Oberfläche des Aufbaus gemäß Fig. 1 mit organischen Passivierungsmitteln versehen ist bzw. der Halbleiteraufbau der üblichen
Umgebungseinflüsse für eine gewisse Zeitdauer ausgesetzt ist. Es wird vermutet, daß dies durch die Verschlechterung des Widerstandes der Widerstandsschicht 23 verursacht wird, indem Feuchtigkeit oder andere Verunreinigungen aus dem organischen Passivierungsmittel oder auf Grund von Umweltseinflüssen absorbiert werden.
Diese Schwierigkeiten werden durch die Maßnahmen der vorliegenden
Erfindung überwunden. In Fig. 2 ist eine Hochspannungsdiode 28 in einer N-leitenden Halbleiterscheibe 29 mit einer Deckfläche SO und
einer Bodenfläche 32 dargestellt. Auf der Bodenfläche 32 verläuft ein N -leitender Bereich 33, mit dem die untere an einer Klemme
liegende Metallelektrode 34 angebracht ist. In den N-leitenden Bereich 29 ist im Zentrum ein P -leitender Bereich 37 eindiffundiert,
so daß ein PN-Übergang 38 entsteht, der an der Deckfläche 31 austritt. In die Deckfläche 31 der Halbleiterscheibe 29 ist ferner ein
erster P -leitender
tenden Bereich 37 in einem Abstand verläuft. Bin zweiter P -leiten-
7312657 V6Ü
—
1 I I I · · ·
I · a ι
III I · I · I
■I III
MO64P/G-971/72
der Schutzring 41, der ebenfalls in die Deckfläche 31 der Halbleiterscheibe 29 eindiffundiert
leitenden Schutzring 4O.
scheibe 29 eindiffundiert ist, umgibt in einem Abstand den ersten P -
Eine erste passivierende Oxydschicht 42 liegt auf der Deckfläche 31 :
auf und bedeckt alle in dieser Fläche austretenden PN-Übergänge. Die passivierende Schicht 42 ist mit öffnungen 44, 45 und 46 verse- ;
hen, in welchen der P-leitende Bereich 37« der erste Schutzring 4O :
und der zweite Schutzring 41 entsprechend frei liegt. Die passivierende Oxydschicht 42 hat ferner eine öffnung 47, in welcher die N-leitende Halbleiterscheibe 29 frei liegt. Diese öffnung 47 verläuft um die
öffnung 46 und liegt zu dieser konzentrisch. Eine Widerstandsschicht
49 mit hohem Widerstand, bestehend aus polykristallinem Silizium,
überzieht den Halbleiteraufbau und liegt auf der ersten pas sivierenden Oxydschicht 42 sowie dem Schutzring 4O, dem Schutzring 41 und
auf der Halbleiterscheibe 29 in den jeweils zugeordneten öffnungen 45,
46 und 47 auf. Eine mit einer Klemme 51 verbundene Metallelektrode
50 steht in Kontaktverbindung mit dem P-leitenden Bereich 37 durch
die öffnung 44 in der Oxydschicht und greift über die Widerstands -schicht 49 so weit über, daß ein elektrischer Kontakt mit dieser Widerstandsschicht sichergestellt ist. Der soweit beschriebene Halbleiteraufbau entspricht mit Ausnahme der Schutzringe dem Aufb au gemäß
Fig. 1. Gemäß der Erfindung sind jedoch die beiden Schutzringe 4O und 41 zu diesem Halbleiteraufbau addiert und können in elektrischer
Kontaktverbindung mit der Widerstansschicht 49 stehen. Dadurch wird eine an die Klemmen. ?6 und 51 angelegte Spannung einen niedrigen Stromfluß verursachen, der über den N «leitenden Bereich 33
und die N-leitende Halbleiterscheibe 29 sowie die öffnung 47 zur Wi-
', I I I I I I I I I I I I' I f I
11 - . derstandstchicht
MO64P/G-971/72
derstandsschicht 49 und über diese zur Metallelektrode 5O fließt.
Das elektrische Feld entlang der Oberfläche der Oxydschicht 42 ist gleichförmig auf Grund der Neutralisationswirkung der den Strom
führenden Schicht 42 auf die Ladungskonzentration auf dieser Schicht.. Der über die Widerstandsschicht 49 fließende Strom bewirkt, daß
dieser als Spannungsteiler wirkt, so daß an den konzentrisch liegenden
Schutzringen 40 und 41 Spannungen wirksam sein können,
die entsprechenden Zwischenwerten der an die Klemmen 36 und 51 angelegten Spannung entsprechen. Diese an die P -leitenden Schutzringe
40 und 41 angelegten Spannungen bewirken eine bessere Ausbeute und höhere Zuverlässigkeit bezüglich der mit hoher Spannung
beaufschlagten PN-Übergänge, da zufällige Gitterfehler im Silizium Änderungen der Sperrleckströme der P -leitenden Schutzringe verursachen.
Dies bewirkt, daß nicht auf einer Vorspannung liegende Schutzringe sich ändernde elektrische Potentiale annehmen und dadurch
ihre Funktion der Aufrechterhaltung eines verringerten und gleichförmigen Feldes in der Oberflächenverarmungszone des PN-Übergangs
38 nicht mehr voll genügen können. Durch die elektrische Kontaktverbindung der Schutzringe 40 und 4 J mit der Widerstands schicht
49 wird ein Teil des über sie fließenden Stromes als Leckstrom den P -leitenden Schutzringen 4O und 41 zugeführt, wodurch
sich an diesen die gewünschten Potentiale aufbauen und man dadurch die maximale Sperrdurchbruchsspannung für den PN-Übergang 38
erhält. Wenn jedoch der Leckstrom, z.B. des Schutzringes 40, aussergewöhnlich groß ist, kann das Potential der Oberflächenverarmungszone
des PN-Überganges 38 auf dem Potential der N-leitenden Halbleiterscheibe 29 festgehalten werden, wodurch die seitliche
Erstreckung der Ober^lächenverarmungszone stark verkürzt
- \2 - wird
MO64P/G-971/72
ι I
wird und dadurch die elektrische Feldintensität ansteigt, was zu einer Verringerung der Durchbruchsspannung führt. Wenn daher
hohe Grenzschicht-Leckströme für ein Herstellungsverfahren zu erwarten sind, kann es wünschenswert sein, auf die Kontakte zwischen
der Widerstandsschicht 49 und der P -leitenden Schutzringe 40 und 41 zu verzichten. Dies würde die Ergiebigkeit der PN-Übergänge
mit einer dazwischen liegenden Sperrdurchbruchsspannung vergrößern. Der Widerstandswert der Widerstands schicht 49 muß
8 tO
ausreichend hoch sein und etwa im Bereich von IO - JO' Ohm pro
Quadrat liegen, damit der über die Widerstandsschicht fließende Leckstrom einen noch annehmbaren kleinen Wert hat. Der Widerstandswert
darf sich nicht bei nachfolgenden Verfahrensschritten oder durch Alterung wesentlich ändern. Bei der vorliegenden Erfindung
wird der Widerstand der Schicht 49 durch eine weitere zweite passivierende Oxydschicht 53 stabilisiert, die auf der Widerstands·
schicht 49 aufgedampft oder thermisch aufgewachsen ist und die frei
liegenden Oberflächen bedeckt. Die passivierende Oxydschicht 53 ist zwischen mehreren hundert A bis mehreren tausend R. dick und
besteht aus einem Oxyd höchstmöglicher VoUständi gkeit.
Die zweite passivierende Schicht mit höchstmöglicher Qualität kann
auch vorteilhaft dazu benutzt werden, um den Widerstand von Widerstandsschichten
zu stabilisieren, wie sie bei Hochspannmgstransistoren Verwendung finden. Ein derartiger Hochspannungstransistor
55 ist in Fig. 3 dargestellt. Eine N-leitende Halbleiterscheibe 56
mit einer Deckfläche 57 und einer Bodenfläche 58 ist mit einem
N -leitenden Kollektorkontaktbereich 6O im Bereich der Bodenfläche
58 versehen. Mit dem Kollektorkontaktbereich 60 ist eine
Metallelektrode
73125S716.8.73
I 1 I
MOö4P/ü-U7J/Y!i
Metallelektrode 61 verbunden. Ein P-leitender Basisbereich 62 ist ·
in die N-leitende Halbleiterscheibe 56 eindiffundiert; wodurch der
den Kollektorbasisübergang bildende PN-Übergang 64 entsteht, der mit dem Randbereich in der Deckfläche 57 austritt. Ein P-leitender Schutzring 63 ist ferner in die Halbleiterscheibe 56 eindiffundiert, wodurch ein weiterer PN-Übergang entsteht, der ebenfalls
bis zur Deckfläche 57 der Halbleiterscheibe 56 verläuft. In de η Basisbereich 62 ist ein N -leitender Emitterbereich 65 eindiffundiert,
wobei der dadurch entstehende PN-Übergang ebenfalls in der Deckfläche 57 austritt. Eine erste Passivierungsschicht 66 überzieht die
Deckfläche 57 der N-leitenden Halbleiterscheibe 56 und hat Öffnungen 71, 70, 68 und 67, in welchen entsprechend die N-leitende Halbleiterscheibe 56,der Schutzring 63, der Basisbereich 62 und der
Emitterbereich 65 frei liegt. Eine Metallelektrode 74 steht mit dem Basisbereich 62 über die Öffnung 68 und eine weitere Metallelektrode 73 mit dem Emitterbereich 75 über die Öffnung 67 in Kontaktverbindung. Die passivierende Schicht 66 wird von einer Widerstands -schicht 72 mit hohem Widerstand Überzogen und steht durch die Öffnung 71 mit der N-leitenden Halbleiterscheibe 56 sowie mit der
Basiselektrode 74 in Kontaktverbindung.
Die Widerstands schicht 72 bewirkt bei dieser Konfiguration ein
gleichförmiges Feld auf der Oberfläche der ersten Passivierungsschicht 66 über der Raumladungsverteilung des Kollektor-Basis -Übergangs des Hochspannungstransistors 55 gemäß Fig. 3. Der
konzentrisch verlaufende Schutzring 63 unterbricht die sich ausbreitende Raumladungeverteilung unter hohen Sperrspannungsbedingungen und verringert, dae mittlere elektrische Feld in dieser
> ι > t ι ι ι ι r ' ' ι r r ι ■
;1 MO64P/G-971/72 ;
Ί ., ■
Raumladungszone, Die Widerstandsschicht 72 bewirkt auch eine Leckstromstrecke parallel zum Kollektorbasisbereich, welche so klein wie
möglich gehalten werden muß, während gleichzeitig die Oberflächenladungskonzentration noch wirkungsvoll neutralisiert und der Schutzring. 63 noch vorgespannt werden soll. Die zweite Passivierungsschicht 75 mit hoher Vollständigkeit gemäß der Erfindung verhindert eine Verschlechterung des Widerstandes infolge von Verunreinigungen aus der Umgebung oder nachfolgend angebrachte Passivierungsmittel, indem die Verunreinigungen von der Widerstandsschicht
72 absorbiert werden.
Der Aufbau der Diode 28 gemäß Fig. 2 sowie auch des Transistors 55
gemäß Fig. 3 ist dazu geeignet, derartige Halbleiteranordnungen in typisch integrierten Schaltungen zu verwenden.
Die Maßnahmen der Erfindung sind jedoch auch dazu geeignet, bei
M'esa-Halbleiteranordnungen Verwendung zu finden, wie eine solche
in Fig. 4 beispielsweise als Mesa-Diode 78 im Schnitt dargestellt ist. Ein P-leitender Bereich 79 bildet zusammen mit dem N-leitenden Halbleiterkörper 81 einen PN-Übergang 8O. Bei einem typischen
Mesa-Aufbau endet der PN-Übergang 80 in den Mesa-Seitenwänden und ist üblicherweise nicht passiviert. Die einzelnen Dioden werden dadurch gegeneinander isoliert, daß um jeden Diodenbereich herum ein
Kanal ausreichender Tiefe freigegeben wird, so daß der PN-Übergang in der Kanalwand an die Oberfläche tritt. In Fig. 4 ist dies an den beiden Seitenwänden 85 der eingeätzten Kanalabschnitte der Fall. Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird eine Widerstandsschicht
82 mit hohem Widerstandswert, z. B. aus amorphem Silizium,auf
- 15 -
III'
den
MO64P/G-971/72
den Seitenwänden 85 der ausgeätzten Kanäle aufgebracht, um den
an den Seitenwänden 85 austretenden PN-Übergang 80 zu bedecken, Die Widerstandsschicht 82 kann mit der oberen Metallelektrode 68
in Kontaktverbindung stehen, die mit einer Anschlußklemme 83 verbunden ist. Durch Diffusion wird eine N -leitende Schicht 88
in der Bodenfläche des N-leitenden Halbleiterkörpers 81 ausge=
bildet. Auf dieser N -leitenden Schicht 88 liegt eine Metallelektrode 89 auf, die mit einer Klemme 9O verbunden ist. Eine Passivierungsschicht
92 mit hoher Vollständigkeit bzw. hoher Qualität überzieht die Widerstandsschicht 82 und schützt diese vor einer
Verschlechterung des Widerstandswertes durch Absorption von Fremdkörpern oder Verunreinigungen aus der Umgebung. Dieser
Mesa-Aufbau hat einen höheren Leckstrom als der Halbleiterauf- . bau gemäß den vorausstehend beschriebenen Figuren, jedoch läßt
sich durch die Erfindung ein Mesa-Aufbau schaffen, der eine höhere
Sperrdurchbruchsspannung als vorher bekannte Mesa-Anordnungen aufweist.
Neben der Verschlechterung der Sperrdurchbruchsspannung eines PN-Übergangs bei Halbleiteranordnungen ist es auch bekannt, daß
Ladungsanhäufungen auf der Oxydoberfläche parasitäre Feldeffektwirkungen zwischen benachbarten P-leitenden Bereichen innerhalb
eines verhältnismäßig leicht dotierten N-leitenden Bereiches auslösen. Diese parasitäre Wirkung wird durch eine Inversion des Halbleitermaterials
auf Grund eines elektrischen Feldes verursacht, das an der Oxydschichc oder der Isolationsschicht auf Grund des
Vorhandenseins der erwähnten Ladungsanhäufung auf den Oxydflächen auftritt. Das Phänomen der Ladungswanderung auf der Oberfläche
eines Oxyds ist in "Physics and Technology of Semivonductor Surface's" von A. S. Cove auf den Seiten 347 - 350 beschrieben. Ober-
flächenladung
MO64P/G-971/72 i
flächen
ladung kann sich auch auf Oxydflächen durch eine Ladungswanderung ergeben, die vom Kunststoff von Gehäusen oder anderen umgebenden
Substanzen ausgeht. Bei Halbleiteranordnungen mit nebeneinanderliegenden P-leitenden Bereichen kann der dazwischenliegende Bereich
auf Grund einer Inversion durch die Ladung auf der Oberfläche des Oxyds wie der Kanalbereich eines Feldeffektransistors wirken, wobei
der eine P-leitende Bereich als Quelle und der andere P-leitende Bereich als Senke wirksam ist und die Ladungsverteilung auf dem Oxyd
wie eine Torelektrode wirkt. Der Aufbau der vorliegenden Erfindung kann dazu benutzt werden, um eine solche parasitäre Feldeffektwirkung
zu unterdrücken. Ein Weg dazu besteht in der Überwachung des Potentials auf der Oberfläche des Oxyds. Um dies zu erreichen, wird
die als Kontaktanschluß verwendete Metallisation über die kritischen
Bereiche des Oxyds erstreckt und zwar über diejenigen Bereiche, die als Kanalbereiche für einen parasitären Feldeffekttransistor infrage
kommen können, d. h. zu P-leitenden Bereichen benachbart liegen, wobei diese P-leitenden Bereiche unter dem Einfluß sich ansammelnder
negativer Ladung auf der Oxydoberfläche die Funktion einer Quellenelektrode des parasitären Feldeffekttransistors annehmen. Die
über die kritischen Bereiche der Oxydschicht sich erstreckende Metallisation wird deshalb verwendet, da die Spannung beim normalen
Betrieb der Schaltung näherungsweise gleich dem gewünschten Potential auf der Oxydoberfläche ist, welches notwendig ist, um die den
unerwünschten parasitären Kanal auslösende Inversion zu unterdrücken.
Dieses Verfahren arbeitet gut für einfache Fälle, wenn sich für die
irir'trtrrrr·
- 17 - Metallisation
If I · · · t *
4
ill · · ·
IZ
( O64P/G-971/72 '
Metallisation eine einfache Anordnung ergibt. Häufig wird jedoch die
einfache Ausbreitung der Metallisationsschicht für den Zweck der Unterdrückung parasitärer Feldeffektwirkungen begrenzt durch den
geometrischen Aufbau bei komplizierten Halbleiteranordnungen, insbesondere bei integrierten Schaltungen, Dementsprechend ist gemäß
der Erfindung eine undotierte Schicht aus polykristallinen! Silizium
mit hohem Widerstandswert auf der Halbleiteranordnung,wie vorausstehend beschrieben, angebracht. Es werden Vorkehrungen getroffen, d.h. öffnungen in dem polykristallinen Silizium und der ersten
passivierenden Oxydschicht vorgesehen, um Kontaktverbindungen mit dem darunterliegenden Silizium herstellen zu können. Eine sehr
dünne zweite passivierende Oxydßchicht hoher Qualität mit einer
Dicke von mehreren A wird auf der polykristallinen Siliziumschicht
aufgewachsen, um eine Verschlechterung des Widerstandswertes durch Verunreinigungen zu verhindern. Eine Metallisationsschicht
mit entsprechendem Muster wird anschließend aufgebracht, um die Kontaktverbindung zu den einzelnen Komponenten der integrierten
Schaltung herzustellen. Die polykristalline Siliziumschicht bestimmt das Potential auf der Oberfläche der ersten passivierenden Schicht
und kontrolliert dabei die Ausbildung parasitärer Feldeffektwirkungen. Der Widerstand der polykristallinen Siliziumschicht muß aus- «
reichend hoch sein, damit die sich zwischen benachbarten Meitalisationsstreifen ausbildenden Leckströme vernachlässigbar sind.
Andererseits muß die polykristalline Silizium schicht noch ausreichend Leitfähigkeit besitzen, um störende Ladungsansammlungen
auf der Oxydfläche zu neutralisieren und dadurch das Potential auf der Oxydoberfläche festzulegen. Sinnvolle Vergrößerungen bestimmter Metallisationelinien, die die gewünschten Spannungen während
• . ■ ι r t .1
Ü8 - ' dem
73i2S57is,t.7i
MO64P/G-971/72
dem normalen Betrieb der Schaltung führen, können Über kritische
Bereiche erstreckt werden, um das Potential auf der Oxydoberfläche
genauer einzustellen. Für einige Fälle kann die Erfindung sehr einfach dadurch verwirklicht werden, daß ein polykristallines Material
mit hohem Widerstand neben dem Emitter angebracht wird und als Kollektor für den Transistor wirkt, wobei ein isolierter N-leitender
+ als die Basis wirksam ist und wobei ein P -leitender diffundierter
Isolationsbereich und ein P-leitendes Substrat die Isolation der Halbleiteranordnung bewirken. Bei diesem Aufbau können zwei parasitäre
Feldeffekttransistoren entstehen durch das Vorhandensein von negativer Ladung auf der Oxydoberfläche, welche durch Ladungswanderung
von der normalerweise negativen Kollektorelektrode oder von dem Material des Gehäuses herrührt. Eine dieser Anordnungen entsteht
zwischen den P-Diffusionen für den Kollektor und den Emitter und kann üblicherweise leicht durch eine Vergrößerung des metallischen
EmiLtterkontaktes über den Emitterbasisübergang hinaus unterdrückt
werden, wodurch ein Potential auf der Oxydoberfläche aufgebaut wird,
welches das Einschalten der entsprechenden parasitären Feldeffekttransistoranordnung verhindert. Jedoch kann die andere parasitäre
Feldeffekttransistoranordnung, welche durch das Vorhandensein einer negativen Ladungsverteilung zwischen dem P-leitenden Kollektorring
und den darum verlaufenden P diffundierten Isolationsbereich eingeschaltet werden kann, nicht vollständig durch eine auf dem Übergang
liegende Metallschicht geschützt werden, da es notwendig ist, die Emittermetallisation mit Punkten außerhalb des lateralen PNiP-Traneistors zu verbinden. Die polykristalline Siliziumschicht mit hohem
Widerstand Über der ersten Oxydschicht, die mit einer darüberliegenden Metallschicht in Verbindung steht, ermöglicht gemäß der Er fin-
- 19 -
1β. β. 73
dung
;,. . MO64P/G-97i/72
dung die Ausbildung eines Potentials auf der Oxydoberfläche in den
kritischen Bereichen und bietet eine Möglichkeit, die metallische Emitterelektrode auszudehnen, ohne einen Kurzschluß zur metallischen
Kollektorelektrode zu bewirken. Der Transistor kann weiter verbessert werden, indem der metallische Kollektorkontakt soweit
als möglich um den P-leitenden ringförmigen Kollektor herumgeführt wird, ohne einen Kurzschluß mit der Emitterelektrode zu
bewirken. Da der Kollektor üüicherweise negativ ist, bewirkt das negative Potential auf der ersten Oxydoberfläche einen vergrößerten
Kollektorraumladungsbereich und begünstigt das Einfangen der injezierten Minioritätsträger, was zu einer Verbesserung
des Übertragungsfrequenzgangs des Transistors führt. Die Metallisierung für den Basiskontakt, welche normalerweise
negativ ist, kann über die polykristalline Silizium schicht erstreckt
werden und mit dieser über die dünne zweite Oxydschicht hoher Güte in Verbindung stehen, wobei sich die Schicht über die den
P-leitenden Kollektorringbereich umgebenden N-leitenden Bereich soweit wie möglich erstreckt, ohne mit metallischen Emitter- oder
Kollektoranschlußleitungen einen Kurzschluß herzustellen. Dadurch wird die darunterliegende erste Oxydschicht auf einem hierzu relativ
positiven Pptentialwert gehalten, der eine parasitäre Kanalbildung
zwischen dem1 Kollektor und den. P -leitenden Isolationsbereichen
verhindert.!
Eine weitere Anwendung dieser Metallisationserstreckung bzw. Ausbreitung
der Metallisationsschicht kann bei integrierten MOS-Schal-
- 2O -
tungen
73125S716.8.73
MO64P/G-971/7S
tungen Verwendung finden, seitdem es bekannt Int, daß schädliche
paraeltftre MOS-Anordnungen auftreten kennen, Für diesen Fall
sieht die Erfindung eine stark dotierte polykristalline Silizium schicht
über der gesamten Halbleiterscheibe nach der Metallisation und nach
allen folgenden Passivierungsschritten vor, wodurch die gesamte
Halbleiterscheibe außer den öffnungen für die Kontaktlerungsflflchen
bedeckt wird. Diese Schicht kann mit dem Substrat, auf welchem die
MOS-Anordnungen angebracht sind, oder einer Stromversorgungeleitung in Verbindung stehen. Damit wird eine elektrische Erdungsebene
über dem gesamten Halbleiterplättchen außer den Kontaktlerungsbereichen angeordnet, wodurch das Potantial auf der Oxydflftche Über
das gesamte Halbleiterplättchen auf einen Wert festgelegt wird, der
das Einschalten irgendwelcher parasitärer MOS-Anordnungen auf dem Halbleiterplftttchen zu verhindern hilft.
Claims (1)
- 2.S.Schutz ansprücheHochspannungs-Halbleiteranordnung mit einem ersten Bereich einer gegebenen Leitffthigkeit und einem angrenzenden zweiten Bereich einer entgegengesetzten Leitfähigkeit, wobei ein an der Oberfläche der Halbleiteranordnung auetretender erster PN-Übergang entsteht, der durch eine auf der Oberfläche der Halbleiteranordnung angebrachten ersten Passivierungsschicht bedeckt ist und mit einer auf der Passivierungsschicht vorgesehenen Widerstandsschicht hohen Widerstands, die in elektrischer Kontaktverbindung mit dem ersten und zweiten Bereich steht« dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Passivierungsschicht hoher Vollständigkeit auf der Widerstands -schicht angebracht ist, um diese Widerstandsschicht vor einer Verschlechterung des Widerstandswertes zu schützen.Hochepannungs-Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht hohen Widerstandes aus polykristallinem Silizium besteht.Hochspannungs-Ha.ibleiteranordnung nach Anspruch ι odor 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Passivierungsschicht aus Siliziumdioxyd besteht.7ri2IS7itf.7iMO64P/G-971/724. Hochspannungs-Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche J bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Halbleiterschutzringe der entgegengesetzten Leitfähigkeit innerhalb des ersten Bereiches vorgesehen sind und mit diesem einen zweiten PN-Übergang bilden, der an der Oberfläche der Halbleiteranord· nung austritt, daß die Schutzringe den zweiten Bereich in einem Abstand umgeben,und daß in der ersten Passivierungsschicht eine den Schu*zring freilegende öffnung vorhanden ist, in welcher die Widerstandsschicht mit dem Schutzring in Kontaktberührung steht, um das Potential des Schutzringes auf einem Wert festzuhalten, der zwischen dem Potential des ersten Bereiches und dem Potential des zweiten Bereiches liegt.78125571M.7«
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US24063472A | 1972-04-03 | 1972-04-03 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE7312557U true DE7312557U (de) | 1973-08-16 |
Family
ID=22907317
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19737312557 Expired DE7312557U (de) | 1972-04-03 | 1973-04-03 | Hochspannungs-halbleiteranordnung |
DE19732316599 Pending DE2316599A1 (de) | 1972-04-03 | 1973-04-03 | Hochspannungs-halbleiteranordnung |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19732316599 Pending DE2316599A1 (de) | 1972-04-03 | 1973-04-03 | Hochspannungs-halbleiteranordnung |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS4917686A (de) |
DE (2) | DE7312557U (de) |
FR (1) | FR2178932A1 (de) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS541431B2 (de) * | 1973-12-26 | 1979-01-24 | ||
JPS5598856A (en) * | 1979-01-24 | 1980-07-28 | Mitsubishi Electric Corp | Method of fabricating semiconductor device |
US4412242A (en) * | 1980-11-17 | 1983-10-25 | International Rectifier Corporation | Planar structure for high voltage semiconductor devices with gaps in glassy layer over high field regions |
JPS6351533A (ja) * | 1986-08-21 | 1988-03-04 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | パワ−シヨベル |
JPH07175063A (ja) * | 1994-08-08 | 1995-07-14 | Seiko Epson Corp | 投写型表示装置 |
DE102014107287A1 (de) * | 2014-05-23 | 2015-11-26 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Vorrichtung und Verfahren zur Überbrückung eines elektrischen Energiespeichers |
US20210064074A1 (en) | 2019-09-03 | 2021-03-04 | Renesas Electronics America Inc. | Low-voltage collector-free bandgap voltage generator device |
-
1973
- 1973-03-29 FR FR7311426A patent/FR2178932A1/fr not_active Withdrawn
- 1973-04-02 JP JP3682073A patent/JPS4917686A/ja active Pending
- 1973-04-03 DE DE19737312557 patent/DE7312557U/de not_active Expired
- 1973-04-03 DE DE19732316599 patent/DE2316599A1/de active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2178932A1 (de) | 1973-11-16 |
JPS4917686A (de) | 1974-02-16 |
DE2316599A1 (de) | 1973-10-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE4013643C2 (de) | Bipolartransistor mit isolierter Steuerelektrode und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE69025990T2 (de) | Bipolarer Transistor mit isolierter Steuerelektrode und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE102010000531B4 (de) | Halbleiterbauelement, elektronische Komponente und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements | |
DE69305909T2 (de) | Leistungsanordnung mit isoliertem Gate-Kontakt-Gebiet | |
DE2611338C3 (de) | Feldeffekttransistor mit sehr kurzer Kanallange | |
DE2559360A1 (de) | Halbleiterbauteil mit integrierten schaltkreisen | |
CH668505A5 (de) | Halbleiterbauelement. | |
DE1944793C3 (de) | Verfahren zur Herstellung einer integrierten Halbleiteranordnung | |
DE3411020C2 (de) | ||
DE2832154C2 (de) | ||
DE19528998C2 (de) | Bidirektionaler Halbleiterschalter und Verfahren zu seiner Steuerung | |
DE2234973A1 (de) | Mis-halbleitervorrichtung | |
DE4026121B4 (de) | Leitfähigkeitsmodulations-MOSFET | |
DE1614300B2 (de) | Feldeffekttransistor mit isolierter Steuerelektrode | |
DE69930715T2 (de) | Elektronische Halbleiterleistung mit integrierter Diode | |
DE4228832C2 (de) | Feldeffekt-gesteuertes Halbleiterbauelement | |
DE69122902T2 (de) | Halbleiteranordnung mit einem Thyristor | |
DE7312557U (de) | Hochspannungs-halbleiteranordnung | |
DE2227697A1 (de) | Halbleiteranordnung mit einem transistoraufbau | |
DE2349938A1 (de) | Halbleitervorrichtung | |
DE1539070A1 (de) | Halbleiteranordnungen mit kleinen Oberflaechenstroemen | |
EP0656659B1 (de) | ESD-Schutzstruktur für integrierte Schaltungen | |
DE19518339C2 (de) | Halbleitereinrichtung und ein Verfahren zur Benutzung derselben | |
DE19936636A1 (de) | Schutzstruktur für eine integrierte Halbleiterschaltung zum Schutz vor elektrostatischer Entladung | |
DE4234152A1 (de) | In seiner leitfaehigkeit modulierter mosfet-typ |