JPH06244405A - 半導体素子 - Google Patents
半導体素子Info
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- JPH06244405A JPH06244405A JP2457893A JP2457893A JPH06244405A JP H06244405 A JPH06244405 A JP H06244405A JP 2457893 A JP2457893 A JP 2457893A JP 2457893 A JP2457893 A JP 2457893A JP H06244405 A JPH06244405 A JP H06244405A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】方形の半導体基板の一面の電極接触領域の面積
を大きくして有効電極面積を増す場合、領域角部のＲを
小さくしても耐圧耐量の低下しない半導体素子を提供す
る。 【構成】方形の電極接触領域を囲む角環状ガードリング
の角部の幅を広くして空乏層を伸びやすくすることによ
り、角部のＲを小さくしても辺部と同等に空乏層が伸び
るため、耐圧耐量が低下しない。
を大きくして有効電極面積を増す場合、領域角部のＲを
小さくしても耐圧耐量の低下しない半導体素子を提供す
る。 【構成】方形の電極接触領域を囲む角環状ガードリング
の角部の幅を広くして空乏層を伸びやすくすることによ
り、角部のＲを小さくしても辺部と同等に空乏層が伸び
るため、耐圧耐量が低下しない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、表面電界強度を緩和し
て耐圧を保持するためのガードリングを備えた半導体素
子に関する。
て耐圧を保持するためのガードリングを備えた半導体素
子に関する。
【０００２】
【従来の技術】耐圧保持のため、ＰＮ接合の表面露出部
を囲んでガードリングを設けることはよく知られてい
る。図２(a) 、(b) はガードリングを設けたダイオード
のシリコン基板の平面図および断面図を示し、ｎ+ サブ
ストレート２の上に積層されたｎ - エピタキシャル層１
には、表面からの不純物拡散により形成されたｐ+ アノ
ード領域３と、それを囲む複数段、この場合は２段のｐ
+ ガードリング４があり、縁部には電位固定のためのｎ
+ 拡散層５がある。このシリコン基板のアノード領域３
にアノード電極、ｎ+ 層２にカソード電極を接触させ
る。
を囲んでガードリングを設けることはよく知られてい
る。図２(a) 、(b) はガードリングを設けたダイオード
のシリコン基板の平面図および断面図を示し、ｎ+ サブ
ストレート２の上に積層されたｎ - エピタキシャル層１
には、表面からの不純物拡散により形成されたｐ+ アノ
ード領域３と、それを囲む複数段、この場合は２段のｐ
+ ガードリング４があり、縁部には電位固定のためのｎ
+ 拡散層５がある。このシリコン基板のアノード領域３
にアノード電極、ｎ+ 層２にカソード電極を接触させ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】半導体素子の半導体基
板は、ウエーハを縦横にダイシングすることにより分割
して得られるので通常正方形である。その基板に通電す
る電流容量を増すためには有効電極面積を大きくしなけ
ればならない。それ故、電極の接触する領域、すなわち
図２のダイオードの場合、アノード領域３の形状は、基
板外形と相似の正方形にするのが望ましい。しかし、角
部が直角では著しい電界集中が起きるので、図に示すよ
うにＲをつける。半導体素子の性能向上の要求は年々強
くなってきており、そのためには半導体基板の大きさを
変えずに有効電極面積を拡大する必要があった。その手
段として角部の曲率半径Ｒを小さくする方法がある。一
方、最近の半導体素子の高速化に伴い薄い接合形成が行
われる場合、Ｒを小さくすると電界集中により逆耐圧耐
量が著しく低くなるという問題がある。
板は、ウエーハを縦横にダイシングすることにより分割
して得られるので通常正方形である。その基板に通電す
る電流容量を増すためには有効電極面積を大きくしなけ
ればならない。それ故、電極の接触する領域、すなわち
図２のダイオードの場合、アノード領域３の形状は、基
板外形と相似の正方形にするのが望ましい。しかし、角
部が直角では著しい電界集中が起きるので、図に示すよ
うにＲをつける。半導体素子の性能向上の要求は年々強
くなってきており、そのためには半導体基板の大きさを
変えずに有効電極面積を拡大する必要があった。その手
段として角部の曲率半径Ｒを小さくする方法がある。一
方、最近の半導体素子の高速化に伴い薄い接合形成が行
われる場合、Ｒを小さくすると電界集中により逆耐圧耐
量が著しく低くなるという問題がある。
【０００４】本発明の目的は、この問題を解決して電極
接触領域の角部の曲率半径を小さくした場合の逆耐圧耐
量の低下を防止した半導体素子を提供することにある。
接触領域の角部の曲率半径を小さくした場合の逆耐圧耐
量の低下を防止した半導体素子を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、方形の半導体基板全面の第一導電形層
の表面層に四辺が基板の四辺に平行で角部が円弧状の輪
郭をもつ第二導電形の領域が形成され、この第二導電形
領域を囲んで１段あるいは複数段の角環状の第二導電形
のガードリングが設けられる半導体素子において、ガー
ドリングの幅が角部において、辺部より広くされたもの
とする。そして，ガードリングが角部で均一な幅を持つ
ことも、辺部の幅より次第に広くされた幅を持つことも
有効である。
めに、本発明は、方形の半導体基板全面の第一導電形層
の表面層に四辺が基板の四辺に平行で角部が円弧状の輪
郭をもつ第二導電形の領域が形成され、この第二導電形
領域を囲んで１段あるいは複数段の角環状の第二導電形
のガードリングが設けられる半導体素子において、ガー
ドリングの幅が角部において、辺部より広くされたもの
とする。そして，ガードリングが角部で均一な幅を持つ
ことも、辺部の幅より次第に広くされた幅を持つことも
有効である。
【０００６】
【作用】角環状ガードリングの幅を辺部と角部で変え、
角部の幅を広くすることにより、第一導電形層と第二導
電形領域との間に逆耐圧を印加したときに生ずる空乏層
が伸びやすくなる。これは、ガードリングの幅が広くな
ることにより、第二導電形領域に接触する電極とガード
リングとの間およびガードリング相互間の距離が辺部よ
り狭くなるため、同一逆電圧では辺部より角部の方が伸
び易くなり、またガードリングの幅が広くなった分だけ
空乏層が余計に伸びるためである。この結果、角部の曲
率半径を小さくすることにより辺部より狭くなる空乏層
の伸びが辺部と同等となることから、空乏層の伸びに起
因する角部への電界集中が弱まり、逆耐圧耐量の低下を
招くことなしに第二導電形領域輪郭の角部の曲率半径を
小さくすることができる。
角部の幅を広くすることにより、第一導電形層と第二導
電形領域との間に逆耐圧を印加したときに生ずる空乏層
が伸びやすくなる。これは、ガードリングの幅が広くな
ることにより、第二導電形領域に接触する電極とガード
リングとの間およびガードリング相互間の距離が辺部よ
り狭くなるため、同一逆電圧では辺部より角部の方が伸
び易くなり、またガードリングの幅が広くなった分だけ
空乏層が余計に伸びるためである。この結果、角部の曲
率半径を小さくすることにより辺部より狭くなる空乏層
の伸びが辺部と同等となることから、空乏層の伸びに起
因する角部への電界集中が弱まり、逆耐圧耐量の低下を
招くことなしに第二導電形領域輪郭の角部の曲率半径を
小さくすることができる。
【０００７】
【実施例】以下、図２と共通の部分に同一の符号を付し
た図を引用して本発明の実施例のダイオード素子につい
て説明する。図１の平面図(a) と(a) のＡ−Ａ線断面図
(b) に示すように、7.５mm角の大きさのシリコン基板の
30μｍの厚さのｎ- エピタキシャル層の表面層に形成さ
れた方形の輪郭をもつ6.３mm角のｐ+ アノード領域３を
囲むｐ+ ガードリング４の幅は、辺部では10μｍである
が角部では20μｍに広くされている。このような角部の
幅を広くしたガードリングを５段に設けたダイオードで
は、ｐ+ 領域３の角部のＲを従来の0.５mmより小さくし
ても、2000Ｖの耐圧が得られた。
た図を引用して本発明の実施例のダイオード素子につい
て説明する。図１の平面図(a) と(a) のＡ−Ａ線断面図
(b) に示すように、7.５mm角の大きさのシリコン基板の
30μｍの厚さのｎ- エピタキシャル層の表面層に形成さ
れた方形の輪郭をもつ6.３mm角のｐ+ アノード領域３を
囲むｐ+ ガードリング４の幅は、辺部では10μｍである
が角部では20μｍに広くされている。このような角部の
幅を広くしたガードリングを５段に設けたダイオードで
は、ｐ+ 領域３の角部のＲを従来の0.５mmより小さくし
ても、2000Ｖの耐圧が得られた。
【０００８】図１の実施例では、ガードリング４の幅は
角部で一様に20μｍにされているが、図３に示す実施例
では、ガードリング４の幅が辺部から角部に向けて連続
的に変化している。この方が空乏層の伸びが急に変化す
るおそれがなくなり、耐圧の安定性が向上する。本発明
は、上記実施例のダイオードに限らず、ガードリングに
よる耐圧保持構造を持ったすべての半導体素子に対して
実施することができる。
角部で一様に20μｍにされているが、図３に示す実施例
では、ガードリング４の幅が辺部から角部に向けて連続
的に変化している。この方が空乏層の伸びが急に変化す
るおそれがなくなり、耐圧の安定性が向上する。本発明
は、上記実施例のダイオードに限らず、ガードリングに
よる耐圧保持構造を持ったすべての半導体素子に対して
実施することができる。
【０００９】
【発明の効果】本発明は、方形の基板形状をもつ半導体
素子のガードリングの幅を空乏層の伸びにくい角部で広
くすることにより、基板一面の電極接触領域の角部に形
成される円弧状形状の曲率半径を小さくしても逆耐圧耐
量を低下させることがなくなり、有効電極面積を拡大し
て性能を向上させた半導体素子が得られた。
素子のガードリングの幅を空乏層の伸びにくい角部で広
くすることにより、基板一面の電極接触領域の角部に形
成される円弧状形状の曲率半径を小さくしても逆耐圧耐
量を低下させることがなくなり、有効電極面積を拡大し
て性能を向上させた半導体素子が得られた。
【図１】本発明の一実施例のダイオードのシリコン基板
を示し、(a) が平面図、(b) が(a) のＡ−Ａ線断面図
を示し、(a) が平面図、(b) が(a) のＡ−Ａ線断面図
【図２】従来のガードリング付きダイオードのシリコン
基板を示し、(a) が平面図、(b) が(a) のＢ−Ｂ線断面
図
基板を示し、(a) が平面図、(b) が(a) のＢ−Ｂ線断面
図
【図３】本発明の別の実施例のダイオード基板の平面図
１ ｎ- エピタキシャル層 ２ ｎ+ サブストレート ３ ｐ+ アノード領域 ４ ｐ+ ガードリング
Claims (3)
- 【請求項１】方形の半導体基板全面の第一導電形層の表
面層に四辺が基板の四辺に平行で角部が円弧状の輪郭を
もつ第二導電形の領域が形成され、この第二導電形領域
を囲んで１段あるいは複数段の角環状の第二導電形のガ
ードリングが設けられるものにおいて、ガードリングの
幅が角部において辺部より広くされたことを特徴とする
半導体素子。 - 【請求項２】ガードリングが角部で均一な幅を持つ請求
項１記載の半導体素子。 - 【請求項３】ガードリングが角部で辺部の幅より次第に
広くされた幅を持つ請求項１記載の半導体素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2457893A JPH06244405A (ja) | 1993-02-15 | 1993-02-15 | 半導体素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2457893A JPH06244405A (ja) | 1993-02-15 | 1993-02-15 | 半導体素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06244405A true JPH06244405A (ja) | 1994-09-02 |
Family
ID=12142052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2457893A Pending JPH06244405A (ja) | 1993-02-15 | 1993-02-15 | 半導体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06244405A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005209843A (ja) * | 2004-01-22 | 2005-08-04 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 半導体装置 |
| US7265436B2 (en) * | 2004-02-17 | 2007-09-04 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Non-repeated and non-uniform width seal ring structure |
| JP4500891B1 (ja) * | 2010-02-16 | 2010-07-14 | 株式会社三社電機製作所 | Ｐｉｎダイオード |
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| US20100225632A1 (en) * | 2009-03-06 | 2010-09-09 | Beijing Boe Optoelectronics Technology Co., Ltd. | Liquid crystal display |
| WO2014049806A1 (ja) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | 株式会社日立製作所 | 炭化珪素半導体装置およびその製造方法 |
| CN108766999A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-11-06 | 盛廷微电子（深圳）有限公司 | 用于半导体功率器件的终端 |
| JP6438175B1 (ja) * | 2017-08-31 | 2018-12-12 | 新電元工業株式会社 | 半導体装置 |
| CN112542507A (zh) * | 2019-09-20 | 2021-03-23 | 株式会社东芝 | 半导体装置 |
| US11842895B2 (en) | 2019-04-11 | 2023-12-12 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device and power conversion device |
-
1993
- 1993-02-15 JP JP2457893A patent/JPH06244405A/ja active Pending
Cited By (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2011101956A1 (ja) * | 2010-02-16 | 2011-08-25 | 株式会社三社電機製作所 | Ｐｉｎダイオード |
| CN102714226A (zh) * | 2010-02-16 | 2012-10-03 | 株式会社三社电机制作所 | Pin二极管 |
| US8564105B2 (en) | 2010-02-16 | 2013-10-22 | Sansha Electric Manufacturing Co., Ltd. | Pin diode |
| JP4500891B1 (ja) * | 2010-02-16 | 2010-07-14 | 株式会社三社電機製作所 | Ｐｉｎダイオード |
| WO2011101958A1 (ja) * | 2010-02-17 | 2011-08-25 | 株式会社三社電機製作所 | Ｐｉｎダイオード |
| JP2011171401A (ja) * | 2010-02-17 | 2011-09-01 | Sansha Electric Mfg Co Ltd | Ｐｉｎダイオード |
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| JP5799176B2 (ja) * | 2012-09-28 | 2015-10-21 | 株式会社日立製作所 | 炭化珪素半導体装置およびその製造方法 |
| WO2014049806A1 (ja) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | 株式会社日立製作所 | 炭化珪素半導体装置およびその製造方法 |
| US11152465B2 (en) | 2017-08-31 | 2021-10-19 | Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. | Semiconductor device comprising surface semiconductor region for increased breakdown strength |
| JP6438175B1 (ja) * | 2017-08-31 | 2018-12-12 | 新電元工業株式会社 | 半導体装置 |
| WO2019043867A1 (ja) * | 2017-08-31 | 2019-03-07 | 新電元工業株式会社 | 半導体装置 |
| NL2021436A (en) * | 2017-08-31 | 2019-03-07 | Shindengen Electric Mfg | SEMICONDUCTOR DEVICE |
| CN110447096A (zh) * | 2017-08-31 | 2019-11-12 | 新电元工业株式会社 | 半导体装置 |
| CN108766999A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-11-06 | 盛廷微电子（深圳）有限公司 | 用于半导体功率器件的终端 |
| CN108766999B (zh) * | 2018-08-02 | 2024-04-16 | 盛廷微电子（深圳）有限公司 | 用于半导体功率器件的终端 |
| US11842895B2 (en) | 2019-04-11 | 2023-12-12 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device and power conversion device |
| CN112542507A (zh) * | 2019-09-20 | 2021-03-23 | 株式会社东芝 | 半导体装置 |
| US11094786B2 (en) | 2019-09-20 | 2021-08-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device |
| US11728386B2 (en) | 2019-09-20 | 2023-08-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device |
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