JPH04106979A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は等電位リング又はフィールドプレートを有する
半導体装置に関する。

［従来の技術］ ｐｎ接合やショットキバリアの外周側に等電位リングを
形成した半導体装置かある。例えば、特開昭５６−１１
２７５２号公報には等電位リングを有するトランジスタ
装置か開示されている。等電位リングはこの近傍の絶縁
膜の電位を固定し、結果とｋて、。接合やショットキバ
リアの周辺耐圧を安定化させる。

［発明か解決しようとする課題］ ところで、この種の半導体装置に対して執ストレスを頻
繁に加えると、等電位リンクの上面を被覆する保護膜に
亀裂か生しることか判明した。二の亀裂は、等電位リン
グを半導体基体の端縁から離間させることによっである
程度まて防什てきることが確認されたか、この様に設計
することは半導体基体の小型化又は高集積化の点て実用
的でない。半導体基体の外周側にフィールドプレートを
形成した場合にも同様の問題か生しる。

そこで、本発明は、小型化又は高集積化を損なうことな
しに保護膜の亀裂を防（ことか可能な等電位リング又は
フィールドプレートを有する半導体装置を提供すること
を目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本発明は、実施例を示す図面
の符号を参照して説明すると、略四角形の平面形状を存
する半導体基体１と、絶縁膜２と、等電位リング又はフ
ィールドプレートを構成する導電性膜４と、保護膜５と
を具備しており、前記半導体基体１はこの一方の主面に
露出する第１の半導体領域７と、前記一方の主面に露出
し且つ前記一方の主面において前記第１の半導体領域７
を隣接して包囲するように前記半導体基体１の端縁側に
環状に形成された第２の半導体領域９とを備えており、
前記半導体基体１の一方の主面に露出した前記第１の半
導体領域７と前記第２の半導体領域９の界面１１は前記
半導体基体１の端縁の辺部に対して略平行に延びている
直線状部分と、前記半導体基体１の一方の主面の角部と
の最短間隔が前記辺部と前記直線状部分との間隔よりも
大きくなるように形成された角部分とを有しており、前
記絶縁膜２は前記半導体基体１に対する前記導電性膜４
の接続領域を限定するように前記半導体基体１の前記一
方の主面上に形成されており、前記導電性膜４は前記絶
縁膜２の上に配置されてｔ）る第１の部分と前記第２の
半導体領域９に接続されている第２の部分とを有して環
状に形成されており、前記導電性膜４の前記第２の部分
は前記半導体基体１の前記角部の近傍にすくなくとも設
けられており、平面的に見て、前記第１及び第２の半導
体領域７．９間の界面１１の直線状部分における前記導
電性膜４の前記第１の半導体領域７に対向する領域の幅
Ｌ１か前記導電性膜４の前記第２の半導体領域９に対向
する領域のＬ２よりも大きくなっており、前記保護膜５
は前記絶縁膜２と前記導電性膜４とを覆うように形成さ
れていることを特徴とする半導体装置に係わるものであ
る。

なお、導電性膜４の第２の部分は、界面１１の直線状部
分Ｃ１〜Ｃ４及びこれ等の仮想延長線で形成される四角
形から外側に出ないように形成されていることが望まし
い。

また、本発明はｐｎ接合又はショットキバリア等の整流
障壁形成手段を有する半導体装置に好適である。

［作　用コ 本発明の第１及び第２の半導体領域７．９の界而１１の
角部分Ｃｌ−Ｃ４は半導体基体１の角部Ｂｌ−Ｂ４から
離間するように形成されている。

このため、界面１１の角部分Ｃｌ−Ｃ４の外側において
第２の半導体ｔｎ域９１；導電性膜４を容易に接続する
ことか可能になる。また、導電性膜の幅ＬｌがＢ２より
も小さくなっているので、半導体基体１の端縁と導電性
膜４との間隔が大きくなり、熱ストレスを加えた時に生
しる導電性膜４に基づく保護膜２に対するストレスを低
減し、二の亀裂を防ぐことができる。

また、ＬｌをＢ２よりも大きくすることによって導電性
膜４の第１の部分の面積Ｓ１を第２の部分の面積Ｓ２よ
りも大きくして等電位リング又はフィールドプレートの
効果を確実に得ることができる。

請求項２に示すように導電性膜４の形状を決定すれば、
半導体基体１の端縁から導電性膜４の端縁まての間隔が
全領域において大きくなる。

［実施例］ 以下、第１図〜第５図に示す本発明の一実施例のｐｎ接
合ダイオードを説明する。

二のｐｎ接合ダイオードは、第２図に示すようにシリコ
ン半導体から成る半導体基体１と、半導体基体１の一方
の主面に形成されたシリコン酸化膜から成る絶縁膜２と
、半導体基体１の一方の主面に形成されたアルミニウム
から成るアノード電極３と、半導体基体１の一方の主面
に形成されたポリシリコン（多結晶シリコン）から成る
導電性膜４と、これらを被覆するように半導体基体１の
一方の主面に形成された保護膜５と、半導体基体１の他
方の主面に形成されたニッケルから成るカソード電極６
とを有する。

半導体基体１は、その上面が半導体基体１の一方の主面
に露出しているｎ影領域（第１の半導体領域）７と、そ
の上面が半導体基体１の一方の主面に露出し且つｎ影領
域７に隣接して包囲されているｎ十形領域８と、その上
面が半導体基体１の一方の主面に露出し且つｎ影領域７
の外周側に隣接されている第１のｎ十形領域（第２の半
導体領域）９と、その下面が半導体基体１の他方の主面
に露出し且つｎ影領域７の下面に隣接している第２のｎ
十形領域１０とを有する。

半導体基体１の一方の主面を示す第４図から明らかなよ
うに、半導体基体１は略正方形の平面形状を有しており
、第１のｎ十形領域９はこの半導体基体１の端縁に沿っ
て環状に形成されている。

半導体基体１の中央側に配されたｎ十形領域８はｎ影領
域７に隣接して包囲されている。ｎ影領域７は半導体基
体１の一方の主面のｎ十形領域８と第１のｎ十形領域９
との間に環状に露出していると共に、これ等の下面に隣
接している。半導体基体１の一方の主面は、第４図に示
すように４つの辺部Ａｌ　、Ａ２　、Ａ３　、Ａ４と４
つの角部Ｂｌ。

Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４を有する。半導体基体１の一方の主面
において、ｎ影領域７と第１のｎ十形領域９の界面１１
は、半導体基体１の端縁に一致するように四角形に形成
されておらず、角が取られた形状になっており、半導体
基体１の４つの辺部Ａ１〜Ａ４に平行に延びている４つ
の直線状部分Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４とこれ等の間の４
つの円弧状部分Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４を有している。

なお、円弧状部分ＤＩ−Ｄ４は４つの直線状部分０１〜
Ｃ４とこの延長線とによって囲まれる四角形の内側に位
置している。

ｎ十形領域８、第１及び第２のｎ十形領域９．１０は出
発母材のｎ影領域７に通常の不純物拡散を行うことによ
って形成されており、第１及び第２のｎ十形領域９．１
０の不純物濃度はｎ影領域７の不純物濃度よりも大きく
なっている。

絶縁膜２は第５図から特に明らかなように、半導体基体
１の一方の主面に露出したｎ影領域７の全部を被覆する
ように環状に形成れており、その外周端は半導体基体１
の一方の主面に露出したｎ影領域７と第１のｎ十形領域
９の界面１１を越えて第１のｎ十形領域９の上面に位置
し、その内周端は半導体基体１の一方の主面に露出した
ｎ十形領域８とｎ影領域７の界面１２即ちｐｎ接合を越
えてｎ十形領域８の上面に位置する。また、絶縁膜２は
ｎ十形領域９を形成するための拡散マスクとして使用さ
れたものであり、この絶縁膜２の外周端は、半導体基体
１の一方の主面側から見て、ｎ影領域７と第１のｎ十形
領域９の界面１１に沿って形成されている。結果として
、絶縁膜２の外周端は、半導体基体１の端縁の辺部Ａ１
〜Ａ４に平行な直線状部分Ｅｌ　、Ｅ２’、Ｆ３　、Ｆ
４と、これ等の間の円弧状角部分ＦＬ、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ
４とを有する。なお絶縁膜２の外周端の円弧状角部分Ｆ
１〜Ｆ４は界面１１の円弧状部分Ｄ１〜Ｄ４に沿って屈
曲している。半導体基体１の一方の主面において、絶縁
膜２の内側に形成された開口１３内にｎ十形領域８が露
出し、絶縁膜２の外側に第１のｎ十形領域９が露出して
いる。なお、絶縁膜２は通常の熱酸化によって形成され
ている。

第１図で斜線を付して説明的に示す導電性膜４は、半導
体基体１の端縁近傍に環状に形成されている。導電性膜
４の外周端は半導体基体１の辺部Ａ１〜Ａ４に平行な４
つの辺部Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４を有し、四角形になっ
ている。従って、導電性膜４の外周端と半導体基体１の
端縁との間隔は導電性膜４の全周にわたってほぼ均一と
なっている。導電性膜４の辺部Ｇｌ〜Ｇ４の大部分は絶
縁膜２の外周端の直線状部分Ｅ１〜Ｅ４よりも少し内側
に位置している。絶縁膜２の外周端か円弧状角部分Ｆ１
〜Ｆ４を有するのに対して導電性膜４の外周端は円弧状
部分を有さないので、導電性膜４の外周端の角部Ｈ１、
Ｆ２　、Ｆ３　、Ｈ４は絶縁膜２の外周端よりも外側に
突出して第１のｎ十形領域９に電気的に接続されている
。また、導電性膜４は半導体基体１の一方の主面に露出
したｎ影領域７と第１のｎ十形領域９の界面１１を越え
て半導体基体１の中央側に向って延在しており、二の内
側端縁１４は絶縁膜２を介してｎ影領域７に対向してい
る。第１図及び第３図から明らかなように平面的に見て
導電性膜４の外側端縁の辺部Ｇ１〜Ｇ４と界面１１の直
線状部分０１〜Ｃ４との間隔即ち幅Ｌ２は、導電性膜４
の内側端縁１４と界面１１の直線状部分Ｃ１−Ｃ４との
間隔即ち幅Ｌ１よりも小さい。

導電性膜４は平面的に見てｎ十形領域８とｎ影領域７の
界面即ちｐｎ接合１２に離間してこれを包囲する等電位
リンクを構成し、後述のアノード電極３のフィールドプ
レート効果によるｐｎ接合の周辺耐圧の向上を補助する
。導電性膜４はポリシリコンから成るか、リンがドープ
されてその導電性が十分に高められているから第１のｎ
十形領域９と低抵抗接続するし、その近傍の絶縁膜２の
電位を固定する効果も十分に高く得られ、等電位リング
として良好に機能する。

第１図で斜線を付して説明的に示すアノード電極３は第
５図に示した開口１３を通じてｎ十形領域８に電気的に
接続されており、その外周側は絶縁膜２を介してｎ影領
域と対向してフィールドプレートとして機能する。なお
、アノード電極３と導電性膜４は互いに電気的に離間し
ている。また、カソード電極６は半導体基体１の下面側
の略全面に形成されている。

第２図及び第３図に示されている保護膜５はリンがドー
プされたシリコン酸化膜から成り、アノード電極３の外
周側、絶縁膜２、導電性膜４及び第１のｎ十形領域９の
表面を被覆する。保護膜５の外周端は半導体基体１の端
縁よりも若モ内側に位置し、保護膜５の外側には第１の
ｎ十形領域９の外周部か幅狭に露出している。

上記のｐｎ接合ダイオードによれば以下の効果が得られ
る。

（１）　導電性膜４の角部Ｈ１−Ｈ４のみを第１のｎ十
形領域９に接続する構成であるので、導電性膜４の幅を
小さくてき、導電性膜４を小面積化することができる。

従って、保護膜５に対する導電性膜４の熱膨張の影響が
緩和され、保護膜５の亀裂が防止され、信頼性の高い半
導体装置を提供することができる。

（２）　導電性膜４のうちｎ影領域７側に延在する幅を
小さくすることなしに導電性膜４の面積を減少できる。

従って、導電性膜４は小面積化したにもかかわらず等電
位リングとして良好に機能する。

（３）　導電性膜４がアノード電極３やカソード電極６
を形成する金属膜に比べてその線膨脹係数が保護膜５や
半導体基体１の線膨脹係数に近いポリノリコンによって
形成されているので、導電性膜４の小面積化と相俟って
保護膜５に対する導電性膜４の熱膨脹の影響をより効果
的に緩和できる。

（４）　保護膜５の亀裂か生し難い半導体基体１の中央
側に配置されるアノード電極３はアルミニウムから成る
のて、アノード電極３とｎ十形領域９のオーミックコン
タクトか良好にとれる。もちろんこれによる保護膜５の
亀裂も生じない。

（５）　導電性膜４が平面的に見て半導体基体１の端縁
の４つの辺部Ａ１〜Ａ４に対向する絶縁膜２の４つの外
周端の直線状部分Ｅ１〜Ｅ４とこれ等の延長線によって
形成される四角形領域の内側に配置され、かつ導電性膜
４の外周端の辺部Ｇ１〜Ｇ４がｎ影領域７と第１のｎ十
形領域９の界面１１の近傍に配置されるので、半導体基
体１が小型化している。

［他の実施例コ 第８図及び第９図は本発明の別の実施例に係わるフィー
ルドプレートを有するトライアックの一部を第２図及び
第３図に対応させて示す。二のトライアックの半導体基
体２０は、ｎ影領域２１、ｐ影領域２２と、ｐ影領域２
３と、ｎ影領域２４と、ｎ影領域２５とから成り、四角
形の平面形状を有している。ｎ影領域２４にはＡＩから
成るゲート電極２６か接続され、ｎ影領域２５及びｐ影
領域２２には主電極２７が接続され、ｐ影領域２２にＡ
Ｉから成るフィールドプレート２つか接続され、ｐ影領
域２３にもフィールドプレート２８が接続されている。

ブレーナ構造であるので、基体２１の表面においてｎ影
領域２１を環状に囲むようにｐ影領域２２が配設されて
いる。基体２１の表面におけるｎ影領域２１とｐ影領域
２２とのｐｎ接合はシリコン酸化膜３０にょつて被覆さ
れ、この上にフィールドプレート２９が設けられている
。なお、フィールドプレート２つは第１のダイオードの
場合と同様に基体２１の四角形の表面の４つの角部で第
８図に示すようにｐ影領域２２に接続されているが、そ
の他の領域では第９図に示すようにｐ影領域２２に接続
されていない。このフィールドプレート２９はリンドー
プドシリコン酸化膜３１によって被覆されている。第８
図及び第９図のトライアックと特許請求の範囲及び第１
図〜第５図のダイオードとの対応関係を説明すると、ｎ
影領域２１が第１の半導体領域又はｎ影領域７に対応し
、ｐ影領域２２が第２の半導体領域又はｎ十形領域９に
対応し、シリコン酸化膜３０が絶縁Ｍ２に対応し、リン
ドープトシリコン酸化膜３１が保護膜５に対応する。

［変形例コ 本発明は上述の実施例に限定されるものでなく、例えば
次の変形が可能なものである。

（１）　半導体基体１の端縁の角部Ｂ１〜Ｂ４に対向す
る部分の絶縁膜２の外周端の円弧状角部分Ｆｌ−Ｆ４を
直線状にして絶縁膜２の外周端縁を全体として８角形又
は１６角形等の多角形にすることができる。要するに絶
縁膜２の角取りをどのような形状に行ってもよい。

（２）　第６図及び第７図に示すようにショットキバリ
アダイオードに本発明を適用することができる。第２図
及び第３図に対応する部分を示す第６図及び第７図にお
いて、第２図及び第３図と共通する部分には同一の符号
を付してその説明を省略する。第６図及び第７図では第
２図及び第３図のｎ十形領域８の代りにガートリング構
成のｐ＋形領領域８ａ設けられ、これに囲まれたｎ影領
域７にショットキバリア電極３が接続されている。

その他は第２図及び第３図と同一であるので、同一の作
用効果を得ることができる。なお、本発明は、勿論、バ
イポーラトランジスタ、絶縁ゲート型ＦＥＴ、サイリス
ク等にも適用できる。

（３）　半導体基体１の端縁の角部に対向する部分の導
電性膜４の外周端は、半導体基体１の端縁の辺部に対向
する部分の絶縁膜２の外周端の延長上又はそれよりも半
導体基体１の端縁側に位置していても良い。しかしなが
ら、保護膜５への熱応力の影響を有効に緩和するために
は実施例のように導電性膜４の外周端は上記延長上より
も半導体基体１の中央側に位置させるのが良い。この場
合、半導体基体１の端縁の角部に対向する導電性膜４の
外周端に曲部やテーパーを形成しても良い。

（４）　半導体基体１の角部Ｂｌ−Ｂ４から選択された
１つ又は複数に対応するｎ十形領域９の角部にのみ導電
性膜４を接続させてもよい。

（５）　絶縁膜２を半導体基体１の一方の主面のほぼ全
体に設け、半導体基体１の角部Ｂ１〜Ｂ４の近傍に貫通
孔又は切欠き等の開口を設け、この開口を通して導電性
膜４をｎ十形領域９に接続するようにしてもよい。

（６）　界面１１の直線状部分０１〜Ｃ４の外側のｎ十
形領域９の極めて狭い幅の領域に導電性膜４を接続する
ことができる。

［発明の効果コ 以上のように、本発明によれば等電位リング又はフィー
ルドプレートを有し且つこの上面が保護膜で被覆された
半導体装置の信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係わるｐｎ接合ダイオードを
保護膜形成前の状態で示す平面図、第２図は第１図のＩ
Ｉ−ＩＩ線断面図、第３図は第１図のＩ［Ｉ−Ｉ線断面
図、第４図は第１図の半導体基体の主面を示す平面図、 第５図は第４図の半導体基体の主面に絶縁膜を形成した
状態を示す平面図、 第６図は変形例のショットキバリアダイオードを第２図
に対応して示す断面図、 第７図は第６図のショットキバリアダイオードを第３図
に対応して示す断面図、 第８図は本発明の別の実施例のトライアックの一部を第
２図に対応する部分て示す断面図、第９図は第８図のト
ライアックを第３図に対応する部分で示す断面図である
。 １・・・半導体基体、２・・絶縁膜、３−・アノード電
極、４・・・導電性膜、５・・保護膜、６・・・カソー
ド電極、７・・・ｎ形鎮域、８・ｐ十形領域、９・第１
のｎ十形領域。 代　　理　　人　　　高　　野　　則　　次特フ−１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］略四角形の平面形状を有する半導体基体（１）と
   、絶縁膜（２）と、等電位リング又はフィールドプレー
   トを構成する導電性膜（４）と、保護膜（５）とを具備
   しており、 前記半導体基体（１）はこの一方の主面に露出する第１
   の半導体領域（７）と、前記一方の主面に露出し且つ前
   記一方の主面において前記第１の半導体領域（７）を隣
   接して包囲するように前記半導体基体（１）の端縁側に
   環状に形成された第２の半導体領域（９）とを備えてお
   り、 前記半導体基体（１）の一方の主面に露出した前記第１
   の半導体領域（７）と前記第２の半導体領域（９）の界
   面（１１）は前記半導体基体（１）の端縁の辺部に対し
   て略平行に延びている直線状部分と、前記半導体基体（
   １）の一方の主面の角部との最短間隔が前記辺部と前記
   直線状部分との間隔よりも大きくなるように形成された
   角部分とを有しており、 前記絶縁膜（２）は前記半導体基体（１）に対する前記
   導電性膜（４）の接続領域を限定するように前記半導体
   基体（１）の前記一方の主面上に形成されており、 前記導電性膜（４）は前記絶縁膜（２）の上に配置され
   ている第１の部分と前記第２の半導体領域（９）に接続
   されている第２の部分とを有して環状に形成されており
   、 前記導電性膜（４）の前記第２の部分は前記半導体基体
   （１）の前記角部の近傍にすくなくとも設けられており
   、 平面的に見て、前記第１及び第２の半導体領域（７）（
   ９）間の界面（１１）の直線状部分における前記導電性
   膜（４）の前記第１の半導体領域（７）に対向する領域
   の幅（Ｌ１）が前記導電性膜（４）の前記第２の半導体
   領域（９）に対向する領域の幅（Ｌ２）よりも大きくな
   っており、前記保護膜（５）は前記絶縁膜（２）と前記
   導電性膜（４）とを覆うように形成されていることを特
   徴とする半導体装置。 ［２］前記導電性膜（４）の前記第２の部分は、前記界
   面（１１）の前記直線状部分（Ｃ１〜Ｃ４）及びこれ等
   の延長線で形成される四角形から外側に出ないように形
   成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装
   置。 ［３］更に、前記導電性膜（４）よりも内側に電極（３
   ）を有する整流障壁形成手段が設けられていることを特
   徴とする請求項１又は２記載の半導体装置。