JPS61234073A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Publication number
JPS61234073A
JPS61234073A JP7430485A JP7430485A JPS61234073A JP S61234073 A JPS61234073 A JP S61234073A JP 7430485 A JP7430485 A JP 7430485A JP 7430485 A JP7430485 A JP 7430485A JP S61234073 A JPS61234073 A JP S61234073A
Authority
JP
Japan
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junction
layer
semiconductor device
semiconductor
mesa
Prior art date
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Pending
Application number
JP7430485A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuhiro Iwabuchi
岩渕 克弘
Toshiki Kurosu
黒須 俊樹
Yoichi Nakajima
中島 羊一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Hitachi Power Semiconductor Device Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Haramachi Electronics Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Hitachi Haramachi Electronics Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP7430485A priority Critical patent/JPS61234073A/ja
Publication of JPS61234073A publication Critical patent/JPS61234073A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor 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
    • H01L29/0657Semiconductor 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 the shape of the body
    • H01L29/0661Semiconductor 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 the shape of the body specially adapted for altering the breakdown voltage by removing semiconductor material at, or in the neighbourhood of, a reverse biased junction, e.g. by bevelling, moat etching, depletion etching

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ダイオードなどの半纏体装直に係り、特に接
合端部での耐圧が問題になる半導体装置に関する。
〔発明の背景〕
高圧のダイオード、サイリスタなどの半導体装置では、
その半導体基板の接合部で高電圧を阻止しているから、
この接合端部での電界強度を極力小さく保つようにする
会費がある。
そこで、このような点に配慮した従来の半導体装置のう
ちで、PNN+構造を有するダイオードの1例を巣2図
に示す。
半導体基板はn+エピタキシャルシリコン基板2上にn
エピタキシャル層lが設けられて得られ九もので、これ
にドナーとして働くリン等のvH元素を選択拡散し、素
子端部となるn+1層8及びn++層3を形成する。ま
た、エピタキシャル層1にはアクセプターとして働くホ
ウ素等の■族元素を選択拡散して2層5金形成し、これ
にエリPN接合6fc形成する。PN接合の表面繕出部
に表面保S膜7を形成し1両面に金属電極4を配置する
ところで、この第2図に示した半導体基板の酎電圧を支
配する因子は、逆電圧印加時の電界強度であり、局部的
なa 5’lL 強度増大がそのアバランシェブレーク
ダウンの開始点となる。従って、耐電圧を大きくするに
は、局部的に発生する最大逓昇強度を下げる事がX豐と
なる。
そこで、この第2図に示した半導体amでは、接合端部
での空乏層を広げ″′C尚EE餠化を得るようにしてあ
り、このため、いわゆるk” P (FieldPla
te )を設けである。
このFPは第2図から明らかなように、P/1115に
対する金属電像4の周辺部を表面株峡腺7の上にまで張
り出させたもので、これKより逆電圧印加時にこのF 
P Kよって現われる電界により空乏+mが広げられ、
接合端部に発生する電界強度を低下させ、高耐圧を得る
ことかでさるようにし次ものである。
しかしながら、金属′1極4をより多く表面保賎換7の
上に張り出すのは、この端部とチャンネルストッパーと
して働りn++層8との間の沿面距離を短くすることに
なり、ついにはこの間で放′亀が生じてしまうため、高
耐圧化に限匿がある。
一方、この接合端部での空乏層を伸ばす手段として理論
的に可能な方法としては、表面保sM7と半導体基板と
の間の界面電荷鴇度N2.の調整による方法も知られて
いるが、しかしながら、笑除には、この界面電荷密度N
□は使用材料に工って成る程度、その甑が限定され、か
つ、製作時に受は易い異物の付着などにより大きな変動
を生じるため、その制御が困難でほとんど実用性がない
次に、第3図はこの第2図の半尋体装tit′を改良し
たもので、PN接合6の端部とチャンネルストッパーと
なるn ++層8との間に、このPN接合6とは分離し
た接合y1(F L几(Fteld Lim1tin 
Ring )9によって形成したものである。
そして、このF L R9を設は几ことKより、逆電圧
印加時に現われる空乏層13の端部はこのk” i、 
i(9の外側にまで広げられ、11L介強度が低下され
て高耐圧が得られることになる。
ところで、これまで述べfc第2因、第3図の構造は、
接合端部が円状を描いてシリコン表面に蕗出し友プレー
ナー接合構造であり、表面保@膜7は、一般に気体の保
饅膜材料を半i体基板上に析出させる方法等で形成する
ため数μm程度の厚みしか得られず、このため、半導体
基板をプラスチ7/%−81材で憶9友際7・こ0ゞ−
′ド材0・祇荷の影響を受けやすい構造となる為特に直
流電源の下で使用される場合は、その耐1出に対する十
分な信頼性を確保する上では、まだ多少の問題点があっ
た。
一方、このようなプレーナ接合候遺によるものに対して
、第4図に示す半導体装置も知られている。
この第4図に示す半導体装置は、平面接合を形成したの
ち、その端部にn十エピタキシャル基取2まで達する溝
10を掘り、接合端部の嬉出部に表面保礁膜7を形成し
た、いわゆるメサ似カラスパッシベーション構造の例で
ある。
従って、この第4図の構造によれば、溝10の中に表面
保+1!1層7を埋める構造のため、この表面保腫膜7
の厚さを数10μmと厚く形成する事が出来、第2図、
第3図の半導体装置で問題になつfc耐′隠圧に対する
信頼性を向上できる。
しかしながら、この8g4図の溝を施つ九構造では、纂
3図の様なに’ L )tを、選択的拡散方法、によっ
て形成することは不可能であり、このため、第2図と同
様の接合端部付近の局部的な電界集中が起こり、高耐圧
を得る事が出来なかった。
なお、この樵の*皺として、籍に纂4因に関連するもの
としては、例えば、実開昭56−40662号公報が挙
げられる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を除き、PN
N”(又はNPI”)構造で、かつメサ型構造の半尋体
#装置において、光分な耐圧を高い信頼性のもとで得ら
れるようにした千尋体装置を提供するにある。
〔発明の概要〕
この目的を達成する友め、本発明は、仮数のメサ#i塊
状5をPlr定の閑さで連続して設け、かつ、このとき
、これらの溝の連続部分での位置を特定の深さに限定し
、これによりメサ型構造でありながらチャンネルストッ
パーと14’ L Rとを備え得るようにした点を%敵
とする。
〔発明の実施例〕
以下、本発明による半導体装置について、図示の実施例
により詳細に説明する。
か1図は本発明の一実施例で、まず、半導体基板のnエ
ピタキシャル層1にアクセプターとして働く■族元素の
ホウ素を拡散して9層5とし、これにより接合6を形成
する。
次に、こうして得た基板の端部に図の様に深さの異る2
段の酵14.15を掘り、これらの溝全体に表面保護膜
7全形成し、かつ2段の溝の間に前に形成し7tPN接
合がそのまま分離されて残った形の突起16が形成され
るようにする。このとさ、これら2段の溝のうち、接合
内部の方の蒋15の抵は、エピタキシャル層1に遅し、
他方、外側の害14の底はn+エピタキシャル基板2に
達するようKする。従って、突起16は第3図の半導体
装直におけるF L凡9と同じ4Mきをする。
そこで、この第1図の半導体装置に迎隠圧が印加される
と、1’N接合が空乏化し、nエピタキシャル層1側の
空乏層13は、n+エピタキシャル基板2の方向に向か
って伸びるが、このとき、空乏797113の端部は、
まず浅い溝15の底の下を通って1!’ L Rとして
働く突起16に達する。しかして、この突起16は、こ
の場合P型であるため、空乏層13は、突起16の直下
のnエピタキシャルNIlを通過し、更に広がってゆく
ことになり、このため、主PN接合6とF 1. Rと
して働く突起16で形成されたPN接合とで印加越圧紫
分担する41になり、電界強度の緩和が光分に得られ、
尚耐圧化が得られることになる。
一方、界面′電荷vfi度Nnの変動により、n側空乏
)−13が更に伸び、ついにはn+エピタキシャル基板
2に達してしまり九場合でも、深い縛14の底はこのn
+エピタキシャル基板2に運しているため、洩れ1九が
不安定になる属れはない。
史に、溝形状を2段にしているため、第4図の1段溝の
場合に比べ、各段毎の溝の曲率が小さくなり、表面保護
膜7の厚みをさらに厚くする事ができる。即ち、例えは
、第1図の浅い方の溝15について言えば、突起16が
あるため、表面保護膜7の形成時に、この表面保護膜7
の受は皿が形成されている事になるためである。特にこ
の浅い方の溝15に表面保護膜7が厚く形成できる点は
、9層5のP側の空乏層が伸び几際の保護として大きな
効果がある。
@5図は上記本発明の一実施例の製造工程を藺年に示し
たものである。
まず、シリコン酸化膜12 をマスキング材として。
婢14を形成したのち(第5図(a))、その再14の
外側にシリコン酸化膜の窓17を明ける(同(b))。
次に、この窓17により再度溝15を形成し、二ムにな
った溝形状を得るのである(同(C))。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれは、メサ形構造であ
りながらにL、l(、i形成させることができるから、
従米拉術の欠点を隊さ、光分な一耐圧特性を尚信粗性の
もとで備えた半導体装置全容易に得ることができる。
まk、本発明によれば、界面゛i荷密度N?肩の変動を
受は難い友め、外部電荷の影響が少なく、洩れ゛岨流叢
鯛が少なく、動作が安全な半導体装置全容易に得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による半導体装置の一実施例を示す断面
図、第2しI及び第3図はそれぞれプレーナー型半導体
装置の従来例金示す断面図、駆4図はメサ型半導体装置
の従来例を示す断面図、第5図(a)〜(C)は本発明
の一実施例による半導体装置の製造工程の一例を示す説
明図である。 1・・・・・・nエピタキシャル層、2・・・・・・n
+エピタキシャル基板、3・・・・・・’n+十層土層
・・・・・・金鵜゛電極、5・・・・・・9層、6・・
・・・・PN接合、7・−・・・・表面保B腺。 8・・・・・・チャンネルストッパー19・・・・・・
k”L几、12・・・・・・シリコン腋化膜、 13・
・・・・・空乏層、 14.15・・・・・・蒋、 1
6・・・・・・突起。 第1国 43 2  l 第2国 l3rIJ 第4図 第5国

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、半導体基板の一方の主表面から厚さ方向に順次形成
    された第1、第2、第3の少くとも3層の半導体層を備
    え、上記第1の半導体層が第1の導電型を、そして第2
    及び第3の半導体層が第2の導型をそれぞれ有し、かつ
    、この第3の半導体層が第2の半導体層よりも高導電度
    となるように不純物濃度を制御されている半導体装置に
    おいて、上記半導体基板の一方の主表面から上記第2の
    半導体層に達する深さの第1のメサ型環状溝と、この第
    1のメサ型環状溝の外側に連続して上記第3の半導体層
    に達する深さの第2のメサ型環状溝とを設け、これら第
    1と第2のメサ型環状溝の間の連続部の深さが上記第1
    の半導体層内に位置するように構成したことを特徴とす
    る半導体装置。
JP7430485A 1985-04-10 1985-04-10 半導体装置 Pending JPS61234073A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6246534A (ja) * 1985-08-23 1987-02-28 Sanken Electric Co Ltd ガラス被覆半導体チツプの製造方法
JP2008186922A (ja) * 2007-01-29 2008-08-14 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置および半導体装置の製造方法
CN104952909A (zh) * 2014-09-03 2015-09-30 安徽省祁门县黄山电器有限责任公司 一种二极管芯片的结终端结构
CN106910769A (zh) * 2017-03-28 2017-06-30 常州银河世纪微电子股份有限公司 台面型半导体器件及其制造方法

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