JP2000124442A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JP2000124442A
JP2000124442A JP29927598A JP29927598A JP2000124442A JP 2000124442 A JP2000124442 A JP 2000124442A JP 29927598 A JP29927598 A JP 29927598A JP 29927598 A JP29927598 A JP 29927598A JP 2000124442 A JP2000124442 A JP 2000124442A
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Japan
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field
electric field
semiconductor device
ring
rings
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Junya Shimizu
順也 清水
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the manufacturing method of a high withstand voltage semiconductor device and a semiconductor device by alleviating the electric field of a PN junction curved part where electric field is concentrated. SOLUTION: A P-type anode diffusion layer 2 is provided on an N-base layer 1, P-type field limiting rings 3a to 3m are provided continuously in ring form surrounding the anode diffusion layer 2, and a silicon oxide film 5 is provided on the rings 3a to 3m. Aperture parts 5a to 5d are provided on the prescribed positions of the silicon oxide film 5 on the field limiting rings 3e to 3h, where electric field which is previously required is concentrated, and field plate rings 6a to 6d are arranged on the aperture parts 5a to 5d. Also, in order to enhance relaxation of electric field, a passivation film is provided on the above-mentioned field limiting rings 3a to 3m.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、高耐圧電力用半
導体、とくにサイリスタおよびダイオードの接合最終端
部分に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor for a high withstand voltage power, and more particularly to a thyristor and a junction final end portion of a diode.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の高耐圧電力用のプレーナ型電力用
半導体は、図6(この場合は、ダイオードを示す。)に
示すように、N+バッファ拡散層18上のN-ベース層1
9にP型のアノード拡散層16が設けられ、このアノー
ド拡散層16に接触するアノードアルミ電極11とN+
バッファ拡散層18の下方に設けられたカソードアルミ
電極13によりダイオードの電極が構成されている。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 6 (in this case, a diode is shown), a conventional planar power semiconductor for high withstand voltage power has an N base layer 1 on an N + buffer diffusion layer 18.
9 is provided with a P-type anode diffusion layer 16, and an anode aluminum electrode 11 in contact with the anode diffusion layer 16 and an N +
The cathode aluminum electrode 13 provided below the buffer diffusion layer 18 forms a diode electrode.

【0003】上記構成のダイオードは、上記N-ベース
層19と上記P型アノード領域16の接合の湾曲部にお
ける電界強度が、他の部分より高い為、接合のブレーク
ダウン電圧がこの部分によって決定され、耐圧値は平面
接合のそれと比べてかなり低いことが「Solid S
tate Electronics」第9巻(1966
年)にS.M.SzeとG.Gibbonsによって報
告されている。
In the diode having the above structure, the electric field intensity at the curved portion of the junction between the N base layer 19 and the P-type anode region 16 is higher than that of the other portions, so that the junction breakdown voltage is determined by this portion. , The withstand voltage is considerably lower than that of the planar junction.
state Electronics ”Vol. 9 (1966)
Year) M. Sze and G.S. Reported by Gibbons.

【0004】このため、上記接合湾曲部分の電界強度を
弱める方法として、さまざまな方法が提案されている。
たとえば、PN接合に逆バイアスが印加されたときに発
生する空乏層を基板内部、主に横方向に伸ばすことによ
り電界強度を弱めることができる。この空乏層を伸ばす
方法には、たとえば、4500V以上の耐圧を有する高
耐圧素子の場合には、低不純物濃度のシリコン基板上に
空乏層を広げる為のフィールド・リミティング・リング
を何重にも素子の接合部の外周に設ける方法がある。
[0004] For this reason, various methods have been proposed as a method of weakening the electric field strength of the above-mentioned curved joint portion.
For example, the electric field strength can be weakened by extending the depletion layer generated when a reverse bias is applied to the PN junction inside the substrate, mainly in the lateral direction. In the method of extending the depletion layer, for example, in the case of a high withstand voltage element having a withstand voltage of 4500 V or more, a field limiting ring for expanding the depletion layer on a silicon substrate having a low impurity concentration is applied in multiple layers. On the outer periphery of the joint.

【0005】このフィールド・リミッティング・リング
は、図6における符号17で示されるものであり、図7
の上記ダイオードの右上1/4平面図が示すように、前
記アノードアルミ電極11とアノード拡散層16を取り
囲むように等電位リング12近傍まで連続したリング状
に形成される。
This field limiting ring is indicated by reference numeral 17 in FIG.
As shown in the upper right quarter plan view of the above-mentioned diode, the diode is formed in a continuous ring shape to the vicinity of the equipotential ring 12 so as to surround the anode aluminum electrode 11 and the anode diffusion layer 16.

【0006】ところで、上記フィールド・リミッティン
グ・リング17で構成される領域は従来の構造では、素
子縦方向にSi/SiO2/Si34の3層構造にな
り、それぞれの膜中にはプロセス上、混入が免れない可
動イオンやトラップチャージが存在する場合が多く、特
にシリコンと酸化膜との間には界面固定電荷や界面準位
が存在してしまう。
In the conventional structure, the region constituted by the field limiting ring 17 has a three-layer structure of Si / SiO 2 / Si 3 N 4 in the element longitudinal direction. In the process, there are many mobile ions and trap charges which are inevitable to be mixed, and in particular, interfacial fixed charges and interface states exist between silicon and the oxide film.

【0007】図8(a)〜(c)は、上記電荷等による
空乏層の変化と電界の集中箇所を示す図であり、図中、
丸で囲まれている部分は電界が集中する箇所である。図
8(a)には、上記電荷等の影響を受けていないガード
リングとしてのフィールド・リミッティング・リング回
りの空乏層の図が示されている。一方、図8(b),
(c)が示すように、上記要素が含まれ、上記電荷等の
影響を受けたシリコン表面には、反転層が形成された
り、エンハンスト層が形成され、接合での空乏層の広が
り幅が変化し、表面近傍での電界集中が発生し、安定し
た耐圧が得られなくなるという問題点があった。
FIGS. 8A to 8C are diagrams showing the change of the depletion layer due to the above-mentioned electric charge and the location of the concentration of the electric field.
The part surrounded by a circle is where the electric field is concentrated. FIG. 8A shows a diagram of a depletion layer around a field limiting ring as a guard ring which is not affected by the charge and the like. On the other hand, FIG.
As shown in (c), an inversion layer or an enhanced layer is formed on the silicon surface affected by the charge and the like containing the above elements, and the spread width of the depletion layer at the junction changes. However, there is a problem that electric field concentration occurs near the surface, and a stable breakdown voltage cannot be obtained.

【0008】また、基板内部の空乏層を広がり易くする
とともに電位を安定させるために、すべてのフィールド
・リミティング・リング上にフィールド・プレート・リ
ングを設ける方法もある。図9(a)には、フィールド
・リミッティング・リング上にフィールド・プレート・
リングとしてのメタル電極を設けた一例が示されてい
る。この図が示すように、設けられたフィールド・プレ
ート・リングにより+イオンが電界近傍に移動すると、
図中の電子も自由に移動し高濃度領域が解消し、接合部
の電界集中が解除される。
There is also a method of providing a field plate ring on all the field limiting rings in order to make the depletion layer inside the substrate easier to spread and to stabilize the potential. FIG. 9 (a) shows a field plate on a field limiting ring.
An example in which a metal electrode as a ring is provided is shown. As shown in this figure, when the + ions move near the electric field by the provided field plate ring,
The electrons in the figure also move freely, the high concentration region is eliminated, and the electric field concentration at the junction is released.

【0009】さらにまた、素子の信頼性の向上を図るた
め、上記フィールド・リミッティング・リング上に吸湿
性が低くNaなどのアルカリ金属に対するブロッキング
特性に優れているシリコン窒化膜をパシベーション膜と
して用いる方法もある。
Further, in order to improve the reliability of the device, a method of using a silicon nitride film having low hygroscopicity and excellent blocking properties against an alkali metal such as Na as a passivation film on the field limiting ring. There is also.

【0010】図9(b)にはフィールド・プレート・リ
ングの上にパシベーション膜としての半絶縁保護膜を設
けた一例が示されている。この図が示すように、フィー
ルド・プレート・リングを半絶縁保護膜で連結すること
により、フィールド・プレート・リングで覆われていな
い部分も、+イオンが電界近傍に移動することにより、
電子も自由に移動し、高濃度領域が解消し、接合部の電
界集中が解除される。つまり、フィールド・プレート・
リングを設けていない部分にも、設けた場合と同様な効
果を奏し、素子全体にフィールド・リミッティング・リ
ングの効果を広げることができる。
FIG. 9B shows an example in which a semi-insulating protective film as a passivation film is provided on the field plate ring. As shown in this figure, by connecting the field plate ring with a semi-insulating protective film, even in the portion not covered by the field plate ring, + ions move to the vicinity of the electric field.
The electrons also move freely, the high concentration region is eliminated, and the electric field concentration at the junction is released. In other words, the field plate
The same effect as in the case where the ring is provided can be obtained even in a portion where the ring is not provided, and the effect of the field limiting ring can be extended to the entire device.

【0011】また、上記シリコン窒化膜の組成を、さら
にシリコン・リッチなものに変えることで、抵抗率が絶
縁性から、より導電性に変化し、酸化膜中のイオン性の
不純物を引き付けることにより、シリコン基板の表面近
傍に発生したエンハンスト層をキャンセルすることがで
きる。
Further, by changing the composition of the silicon nitride film to a silicon-rich one, the resistivity changes from insulating to more conductive, thereby attracting ionic impurities in the oxide film. In addition, the enhanced layer generated near the surface of the silicon substrate can be canceled.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記述
べたいずれの方法でも、空乏層自体は素子中の横方向に
向けて広がるが、素子のフィールド・リミッティング・
リング領域内における電界強度の分布を考慮していない
ため、基板中の電界集中の強弱によらず一律に空乏層が
広げられ、素子の設計面積が増大する一方で効果的な耐
圧向上効果は得られなかった。
However, in any of the above-described methods, the depletion layer itself extends in the lateral direction in the device, but the field limiting of the device.
Since the distribution of the electric field strength in the ring region is not taken into account, the depletion layer is expanded uniformly regardless of the strength of the electric field concentration in the substrate, and the effective design of the device is increased while the design area of the device is increased. I couldn't.

【0013】われわれの実験結果からは、図6におい
て、空乏層が横方向に向けて広がり過ぎ、フィールド・
リミッティング・リング領域の最外周に形成されている
+ストッパ層10で電界が集中するという結果になっ
た。
From our experimental results, it can be seen from FIG. 6 that the depletion layer spreads too much laterally and
As a result, the electric field was concentrated at the N + stopper layer 10 formed on the outermost periphery of the limiting ring region.

【0014】また、逐次増幅タイプ(素子外周に行くほ
どフィールド・リミッティング・リング間の間隔が広く
なる構造:空乏層が効果的に広がるため、高耐圧が得ら
れる。)のフィールド・リミッティング・リングを用い
た場合、内周部のフィールド・リミッティング・リング
はその前後のフィールド・リミッティング・リングとの
間隔が狭く、フィールド・プレート・リングを形成した
場合、放電が発生する恐れもあった。
Further, a field amplification type of a successive amplification type (a structure in which the distance between the field limiting rings becomes wider toward the outer periphery of the element: a high breakdown voltage is obtained because the depletion layer is effectively spread). When a ring is used, the distance between the inner and outer field limiting rings is narrow, and when a field plate ring is formed, discharge may occur. .

【0015】そこで、本発明は、上記問題が生じること
のないように、半導体装置中の電界集中箇所の電界のみ
を効果的に緩和し、高耐圧な半導体装置を提供すること
を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a semiconductor device having a high withstand voltage by effectively relaxing only an electric field at an electric field concentrated portion in a semiconductor device so that the above problem does not occur.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為に
請求項1に記載の半導体装置の製造方法によれば、P−
N接合を有する半導体装置の電極の回りを円周上に取り
囲むように複数のフィールド・リミッティング・リング
を形成し、前記フィールド・リミッティング・リング上
にフィールド・プレート・リングを配置する半導体装置
の製造方法において、あらかじめ、前記フィールド・リ
ミッティング・リングの電界が集中する電界集中領域を
求め、次に、前記求めた電界集中領域に応じて、前記フ
ィールド・リミッティング・リングを配置する、ことを
特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of:
A plurality of field limiting rings are formed so as to surround a periphery of an electrode of a semiconductor device having an N junction on a circumference, and a field plate ring is arranged on the field limiting ring. In the manufacturing method, in advance, an electric field concentration area where the electric field of the field limiting ring is concentrated is determined, and then, the field limiting ring is arranged according to the determined electric field concentration area. Features.

【0017】また、請求項2に記載の半導体装置の製造
方法によれば、前記P−N接合に逆バイアスを印加する
ことにより、前記電界集中領域を求める、ことを特徴と
する。
According to a second aspect of the present invention, the electric field concentration region is obtained by applying a reverse bias to the PN junction.

【0018】また、請求項3に記載の半導体装置の製造
方法によれば、請求項1または請求項2に記載の構成で
あって、前記フィールド・プレート・リングを配置した
後に、さらに、前記フィールド・プレート・リングを含
めて前記フィールド・リミッティング・リング上にパシ
ベーション膜を形成する、ことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first or second aspect, after disposing the field plate ring, the method further comprises: Forming a passivation film on the field limiting ring including the plate ring;

【0019】また、請求項4に記載の半導体装置によれ
ば、P−N接合を有する半導体装置の電極の回りを円周
上に取り囲むように形成されたフィールド・リミッティ
ング・リングを複数有する半導体装置において、前記フ
ィールド・リミッティング・リングの電界が集中する電
界集中領域のみにフィールド・プレート・リングを形成
することを特徴とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device having a plurality of field limiting rings formed so as to surround a circumference of an electrode of a semiconductor device having a PN junction. The apparatus is characterized in that a field plate ring is formed only in an electric field concentration region where the electric field of the field limiting ring is concentrated.

【0020】また、請求項5に記載の半導体装置によれ
ば、請求項4に記載の構成であって、前記フィールド・
プレート・リングを含めて前記フィールド・リミッティ
ング・リング上にさらにパシベーション膜を形成するこ
とを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the semiconductor device according to the fourth aspect, wherein
A passivation film is further formed on the field limiting ring including the plate ring.

【0021】したがって、本発明の請求項1、2または
請求項4に記載の発明によれば、前記フィールド・リミ
ッティング・リングの電界が集中する電界集中領域のみ
にフィールド・プレート・リングを形成するので、半導
体装置中で均等な電界の分担が行われ、電界強度の強弱
に応じて半導体装置中の空乏層が広がる。
Therefore, according to the first, second or fourth aspect of the present invention, the field plate ring is formed only in the electric field concentration region where the electric field of the field limiting ring is concentrated. Therefore, an even electric field is shared in the semiconductor device, and the depletion layer in the semiconductor device expands according to the strength of the electric field.

【0022】また、本発明の請求項3または請求項5に
記載の発明によれば、上記フィールド・リミッティング
・リング上にさらにパシベーション膜を形成するので、
全てのフィールド・リミッティング・リング上にフィー
ルド・プレート・リングを配置した場合と同様に、半導
体装置中で均等な電界の分担が行われ、電界強度の強弱
に応じて半導体装置中の空乏層が広がる。
According to the third or fifth aspect of the present invention, a passivation film is further formed on the field limiting ring.
As in the case where the field plate rings are arranged on all the field limiting rings, an equal electric field is shared in the semiconductor device, and a depletion layer in the semiconductor device is formed according to the strength of the electric field. spread.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。以下に述べる第1、第2の実施形態
は、半導体装置の中間部に電界の集中領域が存在する場
合を示すものである。図1には、本発明の第1の実施形
態であるダイオードの一部断面図が示されている。図1
において、本実施形態における半導体装置は、N-ベー
ス層1上にP型のアノード拡散層2が設けられ、これを
取り囲むように連続したリング状にP型のフィールド・
リミッティング・リング3a〜3mが設けられている。
また、上記アノード拡散層2に接触する主電極である電
極4と、N-ベース層1下方に設けられた図示しない電
極によりダイオードの電極が構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The first and second embodiments described below show a case where an electric field concentration region exists in an intermediate portion of a semiconductor device. FIG. 1 is a partial sectional view of a diode according to a first embodiment of the present invention. FIG.
In the semiconductor device according to the present embodiment, a P-type anode diffusion layer 2 is provided on an N base layer 1 and a P-type field diffusion layer is formed in a continuous ring shape so as to surround the P-type anode diffusion layer 2.
Limiting rings 3a to 3m are provided.
The electrode of the diode is constituted by the electrode 4 which is the main electrode in contact with the anode diffusion layer 2 and an electrode (not shown) provided below the N - base layer 1.

【0024】上記フィールド・リミッティング・リング
3a〜3m上には、シリコン酸化膜5が設けられ、下記
に示すシュミレーション等に基づいてあらかじめ求めた
電界が集中する電界集中領域のフィールド・リミッティ
ング・リング3e〜3hに対応したシリコン酸化膜5の
所定位置には、開口部5a〜5dが設けられており、こ
の開口部5a〜5dには、電界集中領域のフィールド・
リミッティング・リング3e〜3hを覆うように、フィ
ールド・プレート・リング6a〜6dが配置される。
A silicon oxide film 5 is provided on the field limiting rings 3a to 3m, and a field limiting ring in an electric field concentration region where an electric field determined in advance based on the following simulation or the like is concentrated. Openings 5a to 5d are provided at predetermined positions of the silicon oxide film 5 corresponding to 3e to 3h.
Field plate rings 6a to 6d are arranged so as to cover limiting rings 3e to 3h.

【0025】上記第1の実施形態の半導体装置は、電界
が集中しているフィールド・リミッティング・リング3
e〜3hのみをフィールド・プレート・リング6a〜6
dによって覆うことにより各フィールド・リミッティン
グ・リングでより均等な電界の分担が行われ、電界集中
の強弱に応じて空乏層を広げることができ、結果として
半導体装置を高耐圧化することができる。
In the semiconductor device of the first embodiment, the field limiting ring 3 in which the electric field is concentrated
e to 3h only for field plate rings 6a to 6
By covering with d, a more even distribution of the electric field is performed in each field limiting ring, and the depletion layer can be expanded according to the strength of the electric field concentration. As a result, the breakdown voltage of the semiconductor device can be increased. .

【0026】図2は、本発明の第2の実施形態が示され
ている。なお、図1と同様な構成には、同一符号を付し
てその説明を省略する。この第2の実施形態において
は、前記した第1の実施形態の構造の電界集中領域のフ
ィールド・プレート・リング6a〜6dを含めてフィー
ルド・リミッティング・リング3a〜3m上にさらにシ
リコンリッチ−シリコン窒化膜に代表される抵抗性(半
絶縁性)パシベーション膜7で覆う。
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In the second embodiment, silicon-rich silicon is further provided on the field limiting rings 3a to 3m including the field plate rings 6a to 6d in the electric field concentration region of the structure of the first embodiment. It is covered with a resistive (semi-insulating) passivation film 7 represented by a nitride film.

【0027】上記第2の実施形態の構成の半導体装置
は、全てのフィールド・リミッティング・リング上にフ
ィールド・プレート・リングを配置した場合と同様な効
果をもたらすことができ、かつ、フィールド・プレート
・リングの本来の働きを引き出すことができる。つま
り、酸化膜中のイオン性の不純物を引き付け、シリコン
基板の表面近傍に発生したエンハンスト層等をキャンセ
ルする働きを効果的に引き出すことができ、この本来の
働きが、直接電圧が印加されていないすべてのフィール
ド・プレート・リングで起こり、それも外周部に行くほ
ど、その分担電圧が弱まり効果的に空乏層を外側に伸ば
すことができ、結果として半導体装置を高耐圧化するこ
とができる。
The semiconductor device having the structure of the second embodiment can provide the same effect as the case where the field plate rings are arranged on all the field limiting rings, and can provide the field plate.・ The original function of the ring can be brought out. That is, the function of attracting ionic impurities in the oxide film and canceling the enhanced layer or the like generated near the surface of the silicon substrate can be effectively brought out, and the original function is that no voltage is directly applied. This occurs in all the field plate rings, and as the distance to the outer peripheral portion increases, the shared voltage is weakened, and the depletion layer can be effectively extended outward. As a result, the breakdown voltage of the semiconductor device can be increased.

【0028】次に、上記第1、第2の実施形態で述べた
フィールド・プレート・リングをフィールド・リミッテ
ィング・リングの電界集中箇所のみに効率的に配置する
場合のシュミレーション結果の一例を説明する。
Next, an example of a simulation result in the case where the field plate ring described in the first and second embodiments is efficiently arranged only at the electric field concentrated portion of the field limiting ring will be described. .

【0029】以下に示す、表1におけるaは初期間隔
(アノード領域と1本目のフィールド・リミッティング
・リングまでの間隔)、bは増幅ピッチ(例えば、1本
目と2本目の間隔がa+b、2本目と3本目の間隔がa
+2b、…)であり、表1は、上記a,bをパラメータ
として、拡散窓10μm、深さ17μmで作成したフィ
ールド・リミティング・リングの耐圧値とブレークダウ
ンの場所の分類を示している。また、表1内の括弧内に
示された数値は、フィールド・リミッティング・リング
の本数を示しており、素子面積の低減という観点からす
べての設計が1500μm以内に納まるようにしてあ
る。
In Table 1 below, a is the initial interval (the interval between the anode region and the first field limiting ring), and b is the amplification pitch (for example, the interval between the first and second lines is a + b, 2 The distance between the third and the third line is a
+ 2b,...), And Table 1 shows the breakdown voltage values and breakdown locations of the field limiting ring created with a diffusion window of 10 μm and a depth of 17 μm, using the parameters a and b as parameters. Numerical values shown in parentheses in Table 1 indicate the number of field limiting rings, and all designs are set within 1500 μm from the viewpoint of reducing the element area.

【0030】[0030]

【表1】 [Table 1]

【0031】図3(a)〜(c)には、それぞれ3つの
ブレークダウン領域(フィールド・リミッティング・リ
ングの初段側、中間部、最終段)の中の代表的な結果が
示されている。図中、丸で囲まれている領域は他の領域
よりも電界が強い場所である。
FIGS. 3A to 3C show typical results in three breakdown regions (the first stage, the middle portion, and the last stage of the field limiting ring). . In the figure, a region surrounded by a circle is a place where the electric field is stronger than other regions.

【0032】上記表1および図3(a)〜(c)のシュ
ミレーションの一例が示すように、フィールド・リミッ
ティング・リングの設計値によってブレークダウンを起
こす場所、すなわち電界が集中する場所が、フィールド
・リミッティング・リングの初段側、中間部、最終段と
3つに分類される。このシュミレーション結果に代表さ
れる電界集中領域に基づいて、本発明の各実施形態にお
いては、フィールド・プレート・リングを効率的に配置
する。
As shown in Table 1 and an example of the simulations shown in FIGS. 3A to 3C, the place where breakdown occurs due to the design value of the field limiting ring, that is, the place where the electric field is concentrated is determined by the field.・ The ring is divided into three stages: the first stage, the middle, and the last stage of the limiting ring. In each embodiment of the present invention, the field plate ring is efficiently arranged based on the electric field concentration region represented by the simulation result.

【0033】図4は、本発明の第3の実施形態が示され
ている。なお、図1、図2と同様の構成には、同一符号
を付してその説明を省略する。この第3の実施形態が示
すように、本発明は、上記第1、第2の実施形態のよう
な増幅ピッチが1次の式(たとえば、a、a+b、a+
2b)で表される値だけではなく、2乗、3乗…の項を
含む設計のものに関しても適用することができる(例え
ば、図5に示すような、1本目のフィールド・リミッテ
ィング・リングまでの間隔およびそれぞれのフィールド
・リミッティング・リングの間隔をlnとすれば、ln
=a+(n−1)b+(n−1)2c+(n−1)3dで
表されるものである。)。なお、図4、図5中に示され
る数値は一例であり、これに限定されるものではない。
FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted. As shown in the third embodiment, according to the present invention, as in the first and second embodiments, the amplification pitch is a linear expression (eg, a, a + b, a +
The present invention can be applied not only to the value represented by 2b) but also to a design including terms of squares, cubes,... (For example, the first field limiting ring as shown in FIG. 5). And ln the spacing between each field limiting ring, then ln
= A + (n-1) b + (n-1) 2 c + (n-1) is represented as being at 3 d. ). Note that the numerical values shown in FIGS. 4 and 5 are examples, and the present invention is not limited thereto.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上述べたように本発明の請求項1、2
の半導体装置の製造方法および請求項4の半導体装置に
よれば、前記フィールド・リミッティング・リングの電
界が集中する電界集中領域のみにフィールド・プレート
・リングを形成するので、半導体装置中で均等な電界の
分担が行われ、電界強度の強弱に応じて半導体装置中の
空乏層が広がり、電界集中領域の電界のみを効果的に緩
和することができ、半導体装置を高耐圧化することがで
きるという効果を奏する。
As described above, the first and second aspects of the present invention are described.
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the first aspect and the semiconductor device of the fourth aspect, the field plate ring is formed only in the electric field concentration region where the electric field of the field limiting ring is concentrated. An electric field is shared, a depletion layer in the semiconductor device expands according to the strength of the electric field, and only the electric field in the electric field concentration region can be effectively relaxed, so that the withstand voltage of the semiconductor device can be increased. It works.

【0035】また、本発明の請求項3の半導体装置の製
造方法および請求項5の半導体装置によれば、上記効果
を有するとともに、上記フィールド・リミッティング・
リング上にさらにパシベーション膜を形成するので、全
てのフィールド・リミッティング・リング上にフィール
ド・プレート・リングを配置した場合と同様の効果を奏
する。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the third aspect of the present invention and the semiconductor device of the fifth aspect, the above-described effects can be obtained and the field limiting method can be used.
Since the passivation film is further formed on the ring, the same effect as when the field plate ring is arranged on all the field limiting rings can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施形態の半導体装置の一部断面図であ
る。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment.

【図2】第2の実施形態の半導体装置の一部断面図であ
る。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment.

【図3】(a)〜(c)は、フィールド・リミッティン
グ・リング内における代表的な電界強度分布を示す図で
あり、(a)は最終段で電界が集中する場合の一例を示
す図(表1における領域)、(b)は初段で電界が集中
する場合の一例を示す図(表1における領域)、(c)
は中間部で電界が集中する場合の一例を示す図(表1に
おける領域)である。
FIGS. 3A to 3C are diagrams illustrating a typical electric field intensity distribution in a field limiting ring, and FIG. 3A is a diagram illustrating an example of a case where an electric field is concentrated at a final stage; (Area in Table 1), (b) shows an example of a case where an electric field is concentrated at the first stage (Area in Table 1), (c)
FIG. 4 is a diagram (an area in Table 1) showing an example of a case where an electric field is concentrated at an intermediate portion.

【図4】(a)〜(d)は、第3の実施形態の半導体装
置の一部断面図である。
FIGS. 4A to 4D are partial cross-sectional views of a semiconductor device according to a third embodiment.

【図5】第3の実施形態のフィールド・リミッティング
・リング本数と、1本目のフィールド・リミッティング
・リングまでの間隔およびそれぞれのフィールド・リミ
ッティング・リングの間隔の関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the number of field limiting rings, the distance to the first field limiting ring, and the distance between each field limiting ring according to the third embodiment.

【図6】従来の半導体装置の一部断面図である。FIG. 6 is a partial cross-sectional view of a conventional semiconductor device.

【図7】上記従来の半導体装置の右上1/4平面図であ
る。
FIG. 7 is a top-right quarter plan view of the conventional semiconductor device.

【図8】(a)〜(c)は、上記従来の半導体装置にお
ける表面電荷による空乏層の変化を説明する図である。
FIGS. 8A to 8C are diagrams illustrating changes in a depletion layer due to surface charges in the conventional semiconductor device.

【図9】(a),(b)は、フィールド・プレート・リ
ングの効果を説明する図である。
FIGS. 9A and 9B are diagrams illustrating the effect of a field plate ring.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…N-ベース層 2…アノード拡散層 3a〜3m…フィールド・リミッティング・リング 4…アノードアルミ電極 5…シリコン酸化膜 6a〜6d…フィールド・プレート・リング1 ... N - base layer 2 ... anode diffusion layer 3A~3m ... field limiting ring 4 ... anode aluminum electrode 5 ... silicon oxide film 6 a to 6 d ... field plate rings

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 P−N接合を有する半導体装置の電極の
回りを円周上に取り囲むように複数のフィールド・リミ
ッティング・リングを形成し、前記フィールド・リミッ
ティング・リング上にフィールド・プレート・リングを
配置する半導体装置の製造方法において、 あらかじめ、前記フィールド・リミッティング・リング
の電界が集中する電界集中領域を求め、 次に、前記求めた電界集中領域に応じて、前記フィール
ド・リミッティング・リングを配置する、 ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A plurality of field limiting rings are formed so as to surround a periphery of an electrode of a semiconductor device having a PN junction, and a field plate ring is formed on the field limiting ring. In a method of manufacturing a semiconductor device in which a ring is arranged, an electric field concentration region where an electric field of the field limiting ring is concentrated is determined in advance, and then, the field limiting region is determined according to the determined electric field concentration region. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: arranging a ring.
【請求項2】 前記P−N接合に逆バイアスを印加する
ことにより、前記電界集中領域を求める、 ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方
法。
2. The method according to claim 1, wherein the electric field concentration region is obtained by applying a reverse bias to the PN junction.
【請求項3】 前記フィールド・プレート・リングを配
置した後に、さらに、前記フィールド・プレート・リン
グを含めて前記フィールド・リミッティング・リング上
にパシベーション膜を形成する、 ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導
体装置の製造方法。
3. The method according to claim 1, further comprising, after disposing the field plate ring, further forming a passivation film on the field limiting ring including the field plate ring. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2.
【請求項4】 P−N接合を有する半導体装置の電極の
回りを円周上に取り囲むように形成されたフィールド・
リミッティング・リングを複数有する半導体装置におい
て、 前記フィールド・リミッティング・リングの電界が集中
する電界集中領域のみにフィールド・プレート・リング
を形成することを特徴とする半導体装置。
4. A field device formed so as to surround a periphery of an electrode of a semiconductor device having a PN junction.
A semiconductor device having a plurality of limiting rings, wherein a field plate ring is formed only in an electric field concentration region where an electric field of the field limiting ring is concentrated.
【請求項5】 前記フィールド・プレート・リングを含
めて前記フィールド・リミッティング・リング上にさら
にパシベーション膜を形成することを特徴とする請求項
4に記載の半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 4, wherein a passivation film is further formed on the field limiting ring including the field plate ring.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102610635A (en) * 2012-03-26 2012-07-25 大连理工大学 High-density graded field limiting ring structure and manufacturing process thereof

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