JP6644690B2 - 表面電荷に対して低減された感度を有する構造及び方法 - Google Patents
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Description
2014年1月16日に出願された61/928,133からの優先権を主張し、これは、参照により本明細書に組み込まれる。
また、2015年1月12日に出願された62/102,357からの優先権を主張し、これは、参照により本明細書に組み込まれる。
本願は、高電圧半導体デバイスに関し、より具体的には、高電圧半導体デバイスのための終端領域に関する。
本願は、イノベーションの中でもとりわけ、表面電荷に対して低減された感度を有するパワー半導体デバイスを教示する。
上記イノベーションは、1以上のフィールドリミティングリング内でデバイスのアクティブエリア(複数可)からキャリアエミッション構造の部分を複製することによって、開示される種々の実施形態において実現される。フィールドリミティングリングはまた、隣接する誘電体の環を覆って延在しかつそれに容量結合されるフィールドプレートを含み得る。好ましくかつ特に有利なクラスの実施形態において、アクティブデバイスは、垂直対称性4端子2表面バイポーラトランジスタであり、そこにおいて、電流は、キャリアエミッション構造の近くのゲート端子を駆動することによって一方向にターンオンされ、キャリアエミッション構造は、その電流の方向に、エミッタとして動作する。
本願の多数の革新的な教示は、現在のところ好ましい実施形態を特に参照して(限定としてではなく例として)述べられる。本願は、いくつかの発明を説明するが、以下の記述のいずれも、特許請求の範囲を総じて限定するものと解釈されるべきではない。
図1のサンプル実施形態において、B−TRAN 100の両側のアクティブ領域102は、N−エミッタ領域108及びN+エミッタコンタクト領域110を含む。P−−バルクベース領域106に対するコンタクトは、ベース領域112及び対応するベースコンタクト領域114を通じてとられ、ベース領域112及び対応するベースコンタクト領域114は共に、好ましくは、それぞれ、エミッタ領域108及びエミッタコンタクト領域110より浅い。N型エミッタ領域108及び110は、最も好ましくは、ポリフィルドトレンチ116によって、p型ベース領域112及び114から分離される。ポリフィルドトレンチ116は、最も好ましくは、n型ソース領域110に電気的に接続される。
図5は、Trajkovicによって提案されるフィールドリミティングリング構造を示し、図6は、p型基板についての類似の構造を示す。図10A及び10Bは、それぞれ、Trajkovicによって提案される修正がない状態及び修正がある状態での、2つの隣接する終端リング間の絶縁破壊時の電界分布のTrajkovicのシミュレーションを示す。図10A及び10Bは共に、酸化物において正電荷の場合、負電荷の場合、無電荷の場合の電界分布を示す。
開示されるイノベーションは、種々の実施形態において、少なくとも以下の利点のうちの1以上を提供する。しかし、これらの利点の全てが、開示されるイノベーションのどれからも得られるわけではなく、この利点のリストは、クレームされる種々の発明を限定しない。
・既存の作製プロセスとの簡単な統合;
・更なるドーピングステップの使用なしに、センシティブな表面ロケーションにおいて低い正味ドーパント密度が達成される;
・両導電型の表面リングが、異なる複数極性の静電荷から生じ得る絶縁破壊エンハンスメントの両方を阻止するのに役立つ。
当業者によって認識されるように、本願で説明される革新的概念は、非常に広い範囲の用途にわたって修正され変更される可能性があり、したがって、特許で保護される主題の範囲は、示される特定の例示的な教示のいずれによっても限定されない。添付する特許請求の範囲の精神及び広い範囲内に入る全てのこうした代替、修正、及び変形を包含することが意図される。
幾つかの代替実施形態において、本願の革新的な終端構造は、そのキャリアエミッション構造及び制御構造の複数部分を模倣することによって、他の両面デバイス又は片面デバイスと共に使用され得る。
幾つかの代替実施形態において、1以上のフィールドプレートは、終端領域の端部とダイのエッジとの間に配置され得る。
幾つかの実施形態において、フィールドプレートは金属である。他の実施形態において、フィールドプレートはポリシリコンである。更に他の実施形態では、他の導電性又は半導体材料が使用され得る。
Claims (22)
- 半導体デバイスであって、
半導体ダイの対向する第1及び第2の面上の第1及び第2の電荷キャリアエミッション構造と、
第1及び第2の半導体制御領域であって、前記第1及び第2の面上にそれぞれ位置付けられ、それぞれが、前記第1及び第2の電荷キャリアエミッション構造からの第1の極性の電荷キャリアのエミッションをそれぞれ制御するように配置された第1及び第2の半導体制御領域と、
前記第1の電荷キャリアエミッション構造を横方向に囲む、前記第1の面上の第1のフィールドリミティングリング構造と、
前記第2の電荷キャリアエミッション構造を横方向に囲む、前記第2の面上の第2のフィールドリミティングリング構造と、を備え、
前記第1の電荷キャリアエミッション構造及び前記第1の半導体制御領域は、少なくとも3つのドーピング構成要素であって、それぞれが前記第2のフィールドリミティングリング構造の対応するそれぞれのドーピング構成要素と同じプロファイルを有する、浅いp型及びn型構成要素を含む、少なくとも3つのドーピング構成要素を全体として含み、更には、前記第2のフィールドリミティングリング構造の任意の構成要素と同じプロファイルを有さない少なくとも1つの他のドーピング構成要素を含み、
前記第2の電荷キャリアエミッション構造及び前記第2の半導体制御領域は、少なくとも3つのドーピング構成要素であって、それぞれが前記第1のフィールドリミティングリング構造の対応するそれぞれのドーピング構成要素と同じプロファイルを有する、浅いp型及びn型構成要素を含む、少なくとも3つのドーピング構成要素を全体として含み、更には、前記第1のフィールドリミティングリング構造の任意の構成要素と同じプロファイルを有さない少なくとも1つの他のドーピング構成要素を含み、
それにより、前記フィールドリミティングリング構造は、組合せにおいて、前記電荷キャリアエミッション構造と前記半導体ダイのエッジとの間の横方向電圧プロファイルを平滑化し、
前記半導体ダイのバルクは、低濃度ドープのp型材料であり、前記フィールドリミティングリング構造のそれぞれは、n型ウェルを含むデバイス。 - 半導体デバイスであって、
半導体ダイの対向する第1及び第2の面上の第1及び第2の電荷キャリアエミッション構造と、
第1及び第2の半導体制御領域であって、前記第1及び第2の面上にそれぞれ位置付けられ、それぞれが、前記第1及び第2の電荷キャリアエミッション構造からの第1の極性の電荷キャリアのエミッションをそれぞれ制御するように配置された第1及び第2の半導体制御領域と、
前記第1の電荷キャリアエミッション構造を横方向に囲む、前記第1の面上の第1のフィールドリミティングリング構造と、
前記第2の電荷キャリアエミッション構造を横方向に囲む、前記第2の面上の第2のフィールドリミティングリング構造と、を備え、
前記第1の電荷キャリアエミッション構造及び前記第1の半導体制御領域は、少なくとも3つのドーピング構成要素であって、それぞれが前記第2のフィールドリミティングリング構造の対応するそれぞれのドーピング構成要素と同じプロファイルを有する、浅いp型及びn型構成要素を含む、少なくとも3つのドーピング構成要素を全体として含み、更には、前記第2のフィールドリミティングリング構造の任意の構成要素と同じプロファイルを有さない少なくとも1つの他のドーピング構成要素を含み、
前記第2の電荷キャリアエミッション構造及び前記第2の半導体制御領域は、少なくとも3つのドーピング構成要素であって、それぞれが前記第1のフィールドリミティングリング構造の対応するそれぞれのドーピング構成要素と同じプロファイルを有する、浅いp型及びn型構成要素を含む、少なくとも3つのドーピング構成要素を全体として含み、更には、前記第1のフィールドリミティングリング構造の任意の構成要素と同じプロファイルを有さない少なくとも1つの他のドーピング構成要素を含み、
それにより、前記フィールドリミティングリング構造は、組合せにおいて、前記電荷キャリアエミッション構造と前記半導体ダイのエッジとの間の横方向電圧プロファイルを平滑化し、
前記半導体ダイのバルクは、低濃度ドープのp型材料であり、
前記フィールドリミティングリング構造のそれぞれは、n型ウェルを含み、
前記フィールドリミティングリング構造のそれぞれにおける前記浅いn型構成要素は、第2のp型構成要素がそれぞれの前記n型ウェルをカウンタドープすることによって電気的に実現されるデバイス。 - 半導体デバイスであって、
半導体ダイの対向する第1及び第2の面上の第1及び第2の電荷キャリアエミッション構造と、
第1及び第2の半導体制御領域であって、前記第1及び第2の面上にそれぞれ位置付けられ、それぞれが、前記第1及び第2の電荷キャリアエミッション構造からの第1の極性の電荷キャリアのエミッションをそれぞれ制御するように配置された第1及び第2の半導体制御領域と、
前記第1の電荷キャリアエミッション構造を横方向に囲む、前記第1の面上の第1のフィールドリミティングリング構造と、
前記第2の電荷キャリアエミッション構造を横方向に囲む、前記第2の面上の第2のフィールドリミティングリング構造と、を備え、
前記第1の電荷キャリアエミッション構造及び前記第1の半導体制御領域は、少なくとも3つのドーピング構成要素であって、それぞれが前記第2のフィールドリミティングリング構造の対応するそれぞれのドーピング構成要素と同じプロファイルを有する、浅いp型及びn型構成要素を含む、少なくとも3つのドーピング構成要素を全体として含み、更には、前記第2のフィールドリミティングリング構造の任意の構成要素と同じプロファイルを有さない少なくとも1つの他のドーピング構成要素を含み、
前記第2の電荷キャリアエミッション構造及び前記第2の半導体制御領域は、少なくとも3つのドーピング構成要素であって、それぞれが前記第1のフィールドリミティングリング構造の対応するそれぞれのドーピング構成要素と同じプロファイルを有する、浅いp型及びn型構成要素を含む、少なくとも3つのドーピング構成要素を全体として含み、更には、前記第1のフィールドリミティングリング構造の任意の構成要素と同じプロファイルを有さない少なくとも1つの他のドーピング構成要素を含み、
それにより、前記フィールドリミティングリング構造は、組合せにおいて、前記電荷キャリアエミッション構造と前記半導体ダイのエッジとの間の横方向電圧プロファイルを平滑化し、
前記フィールドリミティングリング構造の前記浅いp型及びn型構成要素は、前記電荷キャリアエミッション構造にも前記半導体制御領域にも接続されない局所的なメタライゼーション部分を通じて電気的に接続され、前記局所的なメタライゼーションは、複数の前記フィールドリミティングリング構造における隣接するフィールドリミティングリング構造を横方向に分離する前記半導体ダイの部分の、全てではないが一部に容量結合されるデバイス。 - 半導体デバイスであって、
半導体ダイの対向する第1及び第2の面上の第1及び第2の電荷キャリアエミッション構造と、
第1及び第2の半導体制御領域であって、前記第1及び第2の面上にそれぞれ位置付けられ、それぞれが、前記第1及び第2の電荷キャリアエミッション構造からの第1の極性の電荷キャリアのエミッションをそれぞれ制御するように配置された第1及び第2の半導体制御領域と、
前記第1の電荷キャリアエミッション構造を横方向に囲む、前記第1の面上の第1のフィールドリミティングリング構造と、
前記第2の電荷キャリアエミッション構造を横方向に囲む、前記第2の面上の第2のフィールドリミティングリング構造と、を備え、
前記第1の電荷キャリアエミッション構造及び前記第1の半導体制御領域は、少なくとも3つのドーピング構成要素であって、それぞれが前記第2のフィールドリミティングリング構造の対応するそれぞれのドーピング構成要素と同じプロファイルを有する、浅いp型及びn型構成要素並びに深いウェル構成要素を含む、少なくとも3つのドーピング構成要素を全体として含み、更には、前記第2のフィールドリミティングリング構造の任意の構成要素と同じプロファイルを有さない少なくとも1つの他のドーピング構成要素を含み、
前記第2の電荷キャリアエミッション構造及び前記第2の半導体制御領域は、少なくとも3つのドーピング構成要素であって、それぞれが前記第1のフィールドリミティングリング構造の対応するそれぞれのドーピング構成要素と同じプロファイルを有する、浅いp型及びn型構成要素並びに深いウェル構成要素を含む、少なくとも3つのドーピング構成要素を全体として含み、更には、前記第1のフィールドリミティングリング構造の任意の構成要素と同じプロファイルを有さない少なくとも1つの他のドーピング構成要素を含み、
更には、
前記第1の面上の第1のフィールドプレートであって、前記第1のフィールドリミティングリング構造の前記深いウェル構成要素に電気的に接続され、前記第1のフィールドリミティングリング構造の一部分に横方向に隣接する前記半導体ダイの部分の、全てではないが一部に、介在する誘電体層を通じて容量結合される第1のフィールドプレートと、
前記第2の面上の第2のフィールドプレートであって、前記第2のフィールドリミティングリング構造の前記深いウェル構成要素に電気的に接続され、前記第2のフィールドリミティングリング構造の一部分に横方向に隣接する前記半導体ダイの部分の、全てではないが一部に、前記介在する誘電体層を通じて容量結合される第2のフィールドプレートと、を備え、
それにより、前記フィールドリミティングリング構造は、組合せにおいて、前記電荷キャリアエミッション構造と前記半導体ダイのエッジとの間の横方向電圧プロファイルを平滑化するデバイス。 - 請求項4記載のデバイスであって、
前記半導体ダイのバルクは、低濃度ドープのp型材料であり、前記フィールドリミティングリング構造のそれぞれは、n型ウェルを含むデバイス。 - 請求項4記載のデバイスであって、
前記半導体ダイのバルクは、低濃度ドープのp型材料であり、
前記フィールドリミティングリング構造のそれぞれは、n型ウェルを含み、
前記フィールドリミティングリング構造のそれぞれにおける前記浅いn型構成要素は、第2のp型構成要素がそれぞれの前記n型ウェルをカウンタドープすることによって電気的に実現されるデバイス。 - 請求項4記載のデバイスであって、
前記半導体ダイのバルクはシリコンであるデバイス。 - 請求項4記載のデバイスであって、
前記フィールドリミティングリング構造の前記浅いp型及びn型構成要素は、メタライゼーションを通じて電気的に接続されるデバイス。 - 請求項4記載のデバイスであって、
前記フィールドリミティングリング構造の前記浅いp型及びn型構成要素は、前記電荷キャリアエミッション構造にも前記半導体制御領域にも接続されない局所的なメタライゼーション部分を通じて電気的に接続されるデバイス。 - 請求項4記載のデバイスであって、
前記フィールドリミティングリング構造の前記浅いp型及びn型構成要素は、前記電荷キャリアエミッション構造にも前記半導体制御領域にも接続されない局所的なメタライゼーション部分を通じて電気的に接続され、前記局所的なメタライゼーションは、複数の前記フィールドリミティングリング構造における隣接するフィールドリミティングリング構造を横方向に分離する前記半導体ダイの部分の、全てではないが一部に容量結合されるデバイス。 - 半導体デバイスであって、
半導体ダイの対向する第1及び第2の面上の第1及び第2の電荷キャリアエミッション構造と、
第1及び第2の半導体制御領域であって、前記第1及び第2の面上にそれぞれ位置付けられ、それぞれが、前記第1及び第2の電荷キャリアエミッション構造からの第1の極性の電荷キャリアのエミッションをそれぞれ制御するように配置された第1及び第2の半導体制御領域と、
前記第1の電荷キャリアエミッション構造を横方向に囲む、前記第1の面上の第1のフィールドリミティングリング構造と、
前記第2の電荷キャリアエミッション構造を横方向に囲む、前記第2の面上の第2のフィールドリミティングリング構造と、を備え、
前記第1の電荷キャリアエミッション構造及び前記第1の半導体制御領域は、少なくとも3つのドーピング構成要素であって、それぞれが前記第2のフィールドリミティングリング構造の対応するそれぞれのドーピング構成要素と同じ空間プロファイルを有し電気的に等価である、浅いp型及びn型構成要素を含む、少なくとも3つのドーピング構成要素を全体として含み、更には、前記第2のフィールドリミティングリング構造の任意の構成要素と同じプロファイルを有さない少なくとも1つの他のドーピング構成要素を含み、
前記第2の電荷キャリアエミッション構造及び前記第2の半導体制御領域は、少なくとも3つのドーピング構成要素であって、それぞれが前記第1のフィールドリミティングリング構造の対応するそれぞれのドーピング構成要素と同じ空間プロファイルを有し電気的に等価である、浅いp型及びn型構成要素を含む、少なくとも3つのドーピング構成要素を全体として含み、更には、前記第1のフィールドリミティングリング構造の任意の構成要素と同じプロファイルを有さない少なくとも1つの他のドーピング構成要素を含み、
それにより、前記フィールドリミティングリング構造は、組合せにおいて、前記電荷キャリアエミッション構造と前記半導体ダイのエッジとの間の横方向電圧プロファイルを平滑化し、
前記半導体ダイのバルクは、低濃度ドープのp型材料であり、前記フィールドリミティングリング構造のそれぞれは、n型ウェルを含むデバイス。 - 半導体デバイスであって、
半導体ダイの対向する第1及び第2の面上の第1及び第2の電荷キャリアエミッション構造と、
第1及び第2の半導体制御領域であって、前記第1及び第2の面上にそれぞれ位置付けられ、それぞれが、前記第1及び第2の電荷キャリアエミッション構造からの第1の極性の電荷キャリアのエミッションをそれぞれ制御するように配置された第1及び第2の半導体制御領域と、
前記第1の電荷キャリアエミッション構造を横方向に囲む、前記第1の面上の第1のフィールドリミティングリング構造と、
前記第2の電荷キャリアエミッション構造を横方向に囲む、前記第2の面上の第2のフィールドリミティングリング構造と、を備え、
前記第1の電荷キャリアエミッション構造及び前記第1の半導体制御領域は、少なくとも3つのドーピング構成要素であって、それぞれが前記第2のフィールドリミティングリング構造の対応するそれぞれのドーピング構成要素と同じ空間プロファイルを有し電気的に等価である、浅いp型及びn型構成要素を含む、少なくとも3つのドーピング構成要素を全体として含み、更には、前記第2のフィールドリミティングリング構造の任意の構成要素と同じプロファイルを有さない少なくとも1つの他のドーピング構成要素を含み、
前記第2の電荷キャリアエミッション構造及び前記第2の半導体制御領域は、少なくとも3つのドーピング構成要素であって、それぞれが前記第1のフィールドリミティングリング構造の対応するそれぞれのドーピング構成要素と同じ空間プロファイルを有し電気的に等価である、浅いp型及びn型構成要素を含む、少なくとも3つのドーピング構成要素を全体として含み、更には、前記第1のフィールドリミティングリング構造の任意の構成要素と同じプロファイルを有さない少なくとも1つの他のドーピング構成要素を含み、
それにより、前記フィールドリミティングリング構造は、組合せにおいて、前記電荷キャリアエミッション構造と前記半導体ダイのエッジとの間の横方向電圧プロファイルを平滑化し、
前記半導体ダイのバルクは、低濃度ドープのp型材料であり、
前記フィールドリミティングリング構造のそれぞれは、n型ウェルを含み、
前記フィールドリミティングリング構造のそれぞれにおける前記浅いn型構成要素は、第2のp型構成要素がそれぞれの前記n型ウェルをカウンタドープすることによって電気的に実現されるデバイス。 - 半導体デバイスであって、
半導体ダイの対向する第1及び第2の面上の第1及び第2の電荷キャリアエミッション構造と、
第1及び第2の半導体制御領域であって、前記第1及び第2の面上にそれぞれ位置付けられ、それぞれが、前記第1及び第2の電荷キャリアエミッション構造からの第1の極性の電荷キャリアのエミッションをそれぞれ制御するように配置された第1及び第2の半導体制御領域と、
前記第1の電荷キャリアエミッション構造を横方向に囲む、前記第1の面上の第1のフィールドリミティングリング構造と、
前記第2の電荷キャリアエミッション構造を横方向に囲む、前記第2の面上の第2のフィールドリミティングリング構造と、を備え、
前記第1の電荷キャリアエミッション構造及び前記第1の半導体制御領域は、少なくとも3つのドーピング構成要素であって、それぞれが前記第2のフィールドリミティングリング構造の対応するそれぞれのドーピング構成要素と同じ空間プロファイルを有し電気的に等価である、浅いp型及びn型構成要素を含む、少なくとも3つのドーピング構成要素を全体として含み、更には、前記第2のフィールドリミティングリング構造の任意の構成要素と同じプロファイルを有さない少なくとも1つの他のドーピング構成要素を含み、
前記第2の電荷キャリアエミッション構造及び前記第2の半導体制御領域は、少なくとも3つのドーピング構成要素であって、それぞれが前記第1のフィールドリミティングリング構造の対応するそれぞれのドーピング構成要素と同じ空間プロファイルを有し電気的に等価である、浅いp型及びn型構成要素を含む、少なくとも3つのドーピング構成要素を全体として含み、更には、前記第1のフィールドリミティングリング構造の任意の構成要素と同じプロファイルを有さない少なくとも1つの他のドーピング構成要素を含み、
それにより、前記フィールドリミティングリング構造は、組合せにおいて、前記電荷キャリアエミッション構造と前記半導体ダイのエッジとの間の横方向電圧プロファイルを平滑化し、
前記フィールドリミティングリング構造の前記浅いp型及びn型構成要素は、前記電荷キャリアエミッション構造にも前記半導体制御領域にも接続されない局所的なメタライゼーション部分を通じて電気的に接続され、前記局所的なメタライゼーションは、複数の前記フィールドリミティングリング構造における隣接するフィールドリミティングリング構造を横方向に分離する前記半導体ダイの部分の、全てではないが一部に容量結合されるデバイス。 - 半導体デバイスであって、
半導体ダイの第1の面上の電荷キャリアエミッション構造と、
前記電荷キャリアエミッション構造からの第1の極性の電荷キャリアのエミッションを制御するように配置された半導体制御領域と、
前記電荷キャリアエミッション構造を横方向に囲む1以上のフィールドリミティングリング構造と、を備え、
前記電荷キャリアエミッション構造及び前記半導体制御領域は、少なくとも3つのドーピング構成要素であって、それぞれが前記フィールドリミティングリング構造の対応するそれぞれのドーピング構成要素と同じプロファイルを有する、浅いp型及びn型構成要素を含む、少なくとも3つのドーピング構成要素を全体として含み、更には、前記フィールドリミティングリング構造の任意の構成要素と同じプロファイルを有さない少なくとも1つの他のドーピング構成要素を含み、
それにより、前記フィールドリミティングリング構造は、前記電荷キャリアエミッション構造と前記半導体ダイのエッジとの間の横方向電圧プロファイルを平滑化し、
前記半導体ダイのバルクは、低濃度ドープのp型材料であり、前記フィールドリミティングリング構造のそれぞれは、n型ウェルを含むデバイス。 - 半導体デバイスであって、
半導体ダイの第1の面上の電荷キャリアエミッション構造と、
前記電荷キャリアエミッション構造からの第1の極性の電荷キャリアのエミッションを制御するように配置された半導体制御領域と、
前記電荷キャリアエミッション構造を横方向に囲む1以上のフィールドリミティングリング構造と、を備え、
前記電荷キャリアエミッション構造及び前記半導体制御領域は、少なくとも3つのドーピング構成要素であって、それぞれが前記フィールドリミティングリング構造の対応するそれぞれのドーピング構成要素と同じプロファイルを有する、浅いp型及びn型構成要素を含む、少なくとも3つのドーピング構成要素を全体として含み、更には、前記フィールドリミティングリング構造の任意の構成要素と同じプロファイルを有さない少なくとも1つの他のドーピング構成要素を含み、
それにより、前記フィールドリミティングリング構造は、前記電荷キャリアエミッション構造と前記半導体ダイのエッジとの間の横方向電圧プロファイルを平滑化し、
前記半導体ダイのバルクは、低濃度ドープのp型材料であり、
前記フィールドリミティングリング構造のそれぞれは、n型ウェルを含み、
前記フィールドリミティングリング構造のそれぞれにおける前記浅いn型構成要素は、第2のp型構成要素が前記それぞれのn型ウェルをカウンタドープすることによって電気的に実現されるデバイス。 - 半導体デバイスであって、
半導体ダイの第1の面上の電荷キャリアエミッション構造と、
前記電荷キャリアエミッション構造からの第1の極性の電荷キャリアのエミッションを制御するように配置された半導体制御領域と、
前記電荷キャリアエミッション構造を横方向に囲む1以上のフィールドリミティングリング構造と、を備え、
前記電荷キャリアエミッション構造及び前記半導体制御領域は、少なくとも3つのドーピング構成要素であって、それぞれが前記フィールドリミティングリング構造の対応するそれぞれのドーピング構成要素と同じプロファイルを有する、浅いp型及びn型構成要素を含む、少なくとも3つのドーピング構成要素を全体として含み、更には、前記フィールドリミティングリング構造の任意の構成要素と同じプロファイルを有さない少なくとも1つの他のドーピング構成要素を含み、
それにより、前記フィールドリミティングリング構造は、前記電荷キャリアエミッション構造と前記半導体ダイのエッジとの間の横方向電圧プロファイルを平滑化し、
前記フィールドリミティングリング構造の前記浅いp型及びn型構成要素は、前記電荷キャリアエミッション構造にも前記半導体制御領域にも接続されない局所的なメタライゼーション部分を通じて電気的に接続され、前記局所的なメタライゼーションは、複数の前記フィールドリミティングリング構造における隣接するフィールドリミティングリング構造を横方向に分離する前記半導体ダイの部分の、全てではないが一部に容量結合されるデバイス。 - 半導体デバイスであって、
半導体ダイの対向する第1及び第2の面上の第1及び第2の電荷キャリアエミッション構造と、
第1及び第2のゲート制御構造であって、前記第1及び第2の面上にそれぞれ位置付けられ、それぞれが、前記第1及び第2の電荷キャリアエミッション構造からの第1の極性の電荷キャリアのエミッションをそれぞれ制御するように配置された第1及び第2のゲート制御構造と、
前記第1の電荷キャリアエミッション構造を横方向に囲む、前記第1の面上の第1のフィールドリミティングリング構造と、
前記第2の電荷キャリアエミッション構造を横方向に囲む、前記第2の面上の第2のフィールドリミティングリング構造と、を備え、
前記第1の電荷キャリアエミッション構造及び前記第1のゲート制御構造は、少なくとも3つのドーピング構成要素であって、それぞれが前記第2のフィールドリミティングリング構造の対応するそれぞれのドーピング構成要素と同じプロファイルを有する、浅いp型及びn型構成要素を含む、少なくとも3つのドーピング構成要素を含み、更には、前記第2のフィールドリミティングリング構造の任意の構成要素と同じプロファイルを有さない少なくとも1つの構成要素であって、前記第2のフィールドリミティングリング構造の対応するそれぞれのドーピング構成要素と同じプロファイルを有するドーピング構成要素の少なくとも1つに容量結合される少なくとも1つの構成要素を含み、
前記第2の電荷キャリアエミッション構造及び前記第2のゲート制御構造は、少なくとも3つのドーピング構成要素であって、それぞれが前記第1のフィールドリミティングリング構造の対応するそれぞれのドーピング構成要素と同じプロファイルを有する、浅いp型及びn型構成要素を含む、少なくとも3つのドーピング構成要素を含み、更には、前記第1のフィールドリミティングリング構造の任意の構成要素と同じプロファイルを有さない少なくとも1つの構成要素であって、前記第1のフィールドリミティングリング構造の対応するそれぞれのドーピング構成要素と同じプロファイルを有するドーピング構成要素の少なくとも1つに容量結合される少なくとも1つの構成要素を含み、
それにより、前記フィールドリミティングリング構造は、組合せにおいて、前記電荷キャリアエミッション構造と前記半導体ダイのエッジとの間の横方向電圧プロファイルを平滑化するデバイス。 - 請求項17記載のデバイスであって、
前記半導体ダイのバルクは、低濃度ドープのp型材料であり、前記フィールドリミティングリング構造のそれぞれは、n型ウェルを含むデバイス。 - 請求項17記載のデバイスであって、
前記半導体ダイのバルクは、低濃度ドープのp型材料であり、
前記フィールドリミティングリング構造のそれぞれは、n型ウェルを含み、
前記フィールドリミティングリング構造のそれぞれにおける前記浅いn型構成要素は、第2のp型構成要素が前記それぞれの前記n型ウェルをカウンタドープすることによって電気的に実現されるデバイス。 - 請求項17記載のデバイスであって、
前記半導体ダイのバルクはシリコンであるデバイス。 - 請求項17記載のデバイスであって、
前記電荷キャリアエミッション構造にも前記ゲート制御構造にも接続されない少なくとも1つの局所的なメタライゼーション部分を更に備え、前記局所的なメタライゼーションは、複数の前記フィールドリミティングリング構造における隣接するフィールドリミティングリング構造を横方向に分離する前記半導体ダイの部分の、全てではないが一部に容量結合されるデバイス。 - パワー半導体デバイスを動作させる方法であって、
選択的に、半導体ダイの第1の面上で第1の制御端子を駆動することに応答して、第1の電荷キャリアエミッション構造から第1の極性の電荷キャリアを放出する又は放出しないことであって、それにより第1の方向への電流のバイポーラ導電を開始する、前記放出する又は放出しないことと、
選択的に、半導体ダイの第2の面上で第2の制御端子を駆動することに応答して、前記第2の面上の第2の電荷キャリアエミッション構造から第1の極性の電荷キャリアを放出する又は放出しないことであって、それにより、第1の方向と反対方向への電流のバイポーラ導電を開始する、前記放出する又は放出しないことと、
前記第1の電荷キャリアエミッション構造を横方向に囲む複数の第1のフィールドリミティングリング構造を横断するように前記第1の電荷キャリアエミッション構造の電圧を横方向に分布させることと、
前記第2の電荷キャリアエミッション構造を横方向に囲む複数の第2のフィールドリミティングリング構造を横断するように前記第2の電荷キャリアエミッション構造の電圧を横方向に分布させることと、を含み、
前記第1のフィールドリミティングリング構造のそれぞれは、少なくとも3つのドーピング構成要素であって、それぞれが前記第2の電荷キャリアエミッション構造のそれぞれのドーピング構成要素と同じプロファイルを有する少なくとも3つのドーピング構成要素を含み、
前記第2のフィールドリミティングリング構造のそれぞれは、少なくとも3つのドーピング構成要素であって、それぞれが前記第1の電荷キャリアエミッション構造のそれぞれのドーピング構成要素と同じプロファイルを有する少なくとも3つのドーピング構成要素を含む方法。
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