WO2000017931A1 - Halbleiterbauelement mit feldformungsgebieten - Google Patents

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Jenö Tihanyi
Franz Auerbach
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    • H01L29/861—Diodes
    • H01L29/8611—Planar PN junction diodes

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor component with a semiconductor body of the one conductivity type, which has a doping concentration of more than 5 ⁇ 10 13 charge carriers cm "3 and is provided with at least one electrode on each of two opposite surfaces, at least one of these electrodes being a semiconductor zone of a second, contacted on the one hand, the opposite conductivity type; the invention relates in particular to an edge structure for such a semiconductor component.
  • the minimum basic doping of silicon power components is approximately 8 ⁇ 10 12 charge carriers cm -3 .
  • the volume blocking voltage of a semiconductor body having a pn junction at room temperature is in the order of magnitude of 10 kV.
  • the intrinsic or intrinsic density at 300 ° K, ie at room temperature, of thermally generated electron-hole pairs is approximately 1.38 x 10 10 charge carriers cm "3.
  • Such a concentration in the order of magnitude of 10 10 Charge carriers cm “3 are usually negligible compared to the basic doping of 8 x 10 12 charge carriers cm " 3, which is almost three orders of magnitude higher.
  • Doping the intrinsic density can reach the basic doping.
  • a basic doping of approximately 1 x 10 13 charge carriers cm “3 corresponds to an intrinsic density that is already reached at a temperature of 150 ° C. (in this case” intrinsic temperature ").
  • the temperature of the semiconductor component is in the mechanical range, the reverse current increases drastically as a result of the thermally generated electron-hole pairs.
  • a thyristor with a semiconductor body can be switched off, which has an n-emitter layer contacted by a cathode-like electrode with an adjacent p-base layer and a p-emitter layer contacted by an anode-side electrode with an adjacent n - Has base layer, the base layers being separated from one another by a pn junction which blocks in the blocking state of the thyristor.
  • One of the base layers is provided with a gate electrode, to which a quenching voltage pulse which switches off the thyristor can be supplied.
  • Inserted into the base layer not contacted by the gate electrode is at least one semiconductor layer that is not connected to external potentials, runs essentially parallel to the pn junction, and is doped in the opposite direction to this base layer, and its distance from the pn junction is thin compared to the thickness of the semiconductor body is chosen so small that the maximum field strength of the space charge zone building up at this pn junction when the thyristor is switched off is limited to a value which is below a critical value which leads to an avalanche breakthrough in terms of crizrr
  • the semiconductor layers inserted into a base layer and doped in the opposite direction are provided with continuous recesses whose dimensions in the lateral direction are small compared to the thickness of the respectively adjacent space charge zones which build up when the thyristor is switched off.
  • the recesses can be arranged in such a way that a lattice-like structure of these semiconductor layers results. The ignition behavior of the thyristor is to be improved by the recesses.
  • regions of the second conduction type are provided in the region of the semiconductor body at a distance from the zone of the second conduction type and regions of the second conduction type interrupted at least at one point by channels in the semiconductor body, and that the regions of the second line type are so highly doped that they are not completely cleared out in the case of blocking of the pn junction on charge carriers formed between the zone of the second line type and the semiconductor body.
  • the invention thus sees a semiconductor component with a
  • Semiconductor body of the first conductivity type Areas of the second conductivity type are embedded in this semiconductor body of the first conductivity type in such a way that any number of zones of the first conductivity type are present in the semiconductor body which have a basic doping that is greater than 5 x 10 13 La- manure carrier cm -3 . These zones of the first conduction type are connected to one another via channels which ran through the regions of the second conduction type.
  • the doping concentration in the regions of the second conductivity type is defined in such a way that these regions are not completely cleared of charge carriers when the semiconductor component is blocked.
  • the areas of the second conduction type are preferably arranged in a trough-like manner around the zone of the second conduction type and are interrupted by the channels of the first conduction type.
  • electrical fields then build up which have a trapezoidal shape, the length of such a "field strength trapezoid" being the length of the respective zones of the first conduction type, that is to say by the distance between two adjacent regions of the second line type.
  • the intrinsic temperature is significantly higher than in the case of a homogeneously doped semiconductor body if a comparable reverse voltage is present in each case. This clearly alleviates the above-mentioned limitation with regard to the operating temperature below a maximum of 100 ° C.
  • the semiconductor body is designed in such a way that "field strength trapezoids" are connected in series in such a way that virtually any blocking voltages can be achieved without the basic doping of the semiconductor body and thus also to further reduce the intrinsic temperature.
  • This series connection of "field strength trapezes” is comparable to edge structures with field ring systems, which act as voltage dividers for the space charge zone.
  • the areas of the second conductivity type are preferably designed such that the space charge zones of the individual field strength trapezoids extend to the surface of the semiconductor body or to the next "layer" of the trough-shaped areas of the second conductivity type, around peak values of the electric field which are above the critical field strength to avoid in the volume of the semiconductor body.
  • the channels of the first conduction type which are routed between the areas of the second conduction type, connect, as explained above, the zones of the first conduction type created by these areas, so that the operating current can flow through the channels.
  • These channels should now be designed so that no peaks of the electrical field appear in them.
  • An insulation zone for example made of a silicon dioxide layer, can also be installed in the semiconductor body in order to shield charge carriers from the edge region of the semiconductor component.
  • the present invention is preferably applicable to diodes, thyristors, transistors, IGBTs and other known semiconductor power components.
  • FIG. 3 shows a section through a diode with a structured semiconductor body and continuous areas of the second conductivity type in the edge region and built-in insulation zone for shielding the charge carriers from the edge region
  • FIG. 4 shows a section through a MOS field-effect transistor with a structured semiconductor body and regions of the second conductivity type interrupted in the edge region
  • FIG. 5 shows a section through a MOS field-effect transistor with a structured semiconductor body and regions of the second conductivity type interrupted in the edge region, but in contrast to the MOS field-effect transistor from FIG. 4 no field plates are provided, and
  • Fig. 6 shows a section through a MOS field effect transistor with an injector.
  • FIG. 1 shows a semiconductor body 1 composed of an n + -lecting semiconductor substrate 2 and an n ⁇ -conducting semiconductor layer 3 with a basic doping which is 5 ⁇ 10 13 charge carriers cm ′′ 3 or higher.
  • a cathode K is connected to the semiconductor substrate 2, while an anode A is connected to a p + -leating zone 4
  • Field plates 5 are provided on the top of the semiconductor body 1 on or in an insulating layer made of, for example, silicon dioxide, which is not shown in detail.
  • an n + -conductive protective ring 6 is also embedded in the surface of the semiconductor body 1 facing the field plates 5. Like the field plates 5, this protective ring 6 serves to increase the breakdown strength of the diode in its edge region.
  • p-type regions 7 are now provided which surround zone 4 at a distance in the form of a trough and are interrupted in the drift region below zone 4 by channels 8 through which the operating current between anode A and cathode K can flow.
  • the regions 7 are so highly doped that they are not completely cleared of charge carriers when the reverse voltage between anode A and cathode K is applied to charge carriers in the event of blocking.
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of the invention, which differs from the exemplary embodiment of FIG. separates that here the areas 7 are interrupted in the edge area by a plurality of channels 8.
  • a "field strength trapezoid" is indicated schematically on one of the channels 8 by a broken line 9.
  • the length of this field strength trapezoid is determined by the length of the semiconductor body 1 between the regions 7, that is to say by the width of the channel 8 of the first conduction type. This means that the length of the field strength trapezoid depends on the distance between two adjacent areas of the second conduction type.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of the invention, in which - similarly to the exemplary embodiment of FIG. 1 - the p-type regions 7 are continuous in the edge region, so that channels 8 are only present in the drift region of the diode.
  • an insulation zone 10 made of, for example, silicon dioxide is provided here, which surrounds the area below zone 4 in a ring and shields charge carriers from the edge area. Accordingly, field plates 5 are not provided in this exemplary embodiment.
  • Fig. 4 shows a MOS field effect transistor with an emitter electrode E, a gate electrode G and a collector electrode C.
  • the collector electrode C is connected to a p + -le ⁇ - zone 11, while the emitter electrode E to a p-type zone 12 and n-conducting zone 13 is connected and the gate electrode G lies above the channel area formed by the zone 12 and is usually separated from the semiconductor body by an insulating layer, for example made of silicon dioxide.
  • the p-conducting regions 7 surround zones 12 and 13 at a distance in the manner of a trough and are each separated by channels 8 of the semiconductor body 2.
  • field plates 5 are provided in the edge region of this MOS field effect transistor to increase the breakdown strength.
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of the invention with a MOS field-effect transistor which corresponds to the MOS field-effect transistor from FIG. 4 but does not have any field plates 5.
  • the field plates 5 can, as shown in FIGS. 1 and 2, be connected to the p-type regions 5. However, they can also be floating, as shown in FIG. 4.
  • 6 shows a further exemplary embodiment of the invention, in which the semiconductor body instead of the semiconductor layer 3 consists of a plurality of differently doped epitaxial layers 16, 17 and 18, between which the regions 7 are introduced, for example by ion implantation.
  • the individual regions 5 can also be produced by appropriate deposition of individual, equally doped layers and ion implantation steps.
  • 6 also shows a source metallization 19, an insulating layer 20 made of silicon dioxide, gate electrodes 21 made of, for example, doped polycrystalline silicon and a p-conducting zone 22.
  • a weak injector for example a Schottky barrier layer, can also be provided.
  • This zone 22 can have the same layer thickness as the substrate 2 or can be thicker than this.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper (1) des einen Leitungstyps, in den wenigstens eine Zone (4) des zweiten Leitungstyps eingebettet ist. Die Zone (4) ist im Abstand von Gebieten (7) des zweiten Leitungstyps wannenartig umgeben, wobei diese Gebiete (7) an wenigstens einer Stelle durch einen Kanal (8) des Halbleiterkörpers (1) unterbrochen und so hoch dotiert sind, daß sie im Sperrfall nicht ausgeräumt werden.

Description

Beschreibung
HALBLEITERBAUELEMENT MIT FELDFORMUNGSGEBIETEN
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper des einen Leitungstyps, der eine Dotierungskonzentration über 5 x 1013 Ladungsträger cm"3 aufweist und auf zwei einander gegenüberliegenden Oberflächen mit jeweils wenigstens einer Elektrode versehen ist, wobei wenigstens eine dieser Elektroden eine Halbleiterzone eines zweiten, zum einen Leitungstyp entgegengesetzten Leitungstyps kontaktiert; die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Randstruktur für ein solches Halbleiterbauelement.
Bekanntlich beträgt die minimale Grunddotierung von Silizium- Leistungsbauelementen etwa 8 x 1012 Ladungsträger cm-3. Bei einer solchen Grunddotierung liegt die Volumensperrspannung eines einen pn-Übergang aufweisenden Halbleiterkörpers bei Raumtemperatur in der Größenordnung von 10 kV.
Bei monokristallinem Silizium beträgt die eigenleitende bzw. intrinsische Dichte bei 300°K, also bei Raumtemperatur, von thermisch generierten Elektron-Loch-Paaren etwa 1,38 x 1010 Ladungsträger cm"3. Eine solche Konzentration in der Größen- Ordnung von 1010 Ladungsträger cm"3 ist gewöhnlich vernachlässigbar gegenüber der um nahezu drei Größenordnungen höheren Grunddotierung von 8 x 1012 Ladungsträger cm"3.
Es ist jedoch zu bedenken, daß die intrinsische Dichte expo- nentiell mit der Temperatur ansteigt, so daß bei niedrigen
Dotierungen die intrinsische Dichte die Grunddotierung erreichen kann. So entspricht beispielsweise einer Grunddotierung von etwa 1 x 1013 Ladungsträger cm"3 eine intrinsische Dichte, die bereits bei einer Temperatur von 150°C (in diesem Fall "intrinsische Temperatur") erreicht wird. Mit anderen Worten, liegt die Temperatur des Halbleiterbauelements im mtnnsi- schen Bereich, so erhöht sich der Sperrstrom drastisch infolge der thermisch generierten Elektron-Loch-Paare.
Diese physikalischen Vorgaben schranken die Emsatzmoglich- keiten von Halbleiterbauelementen m der Starkstromtechnik, in der Spannungen bis zu 20 kV und darüber auftreten, an sich ein. Um dennoch so hohe Spannungen beherrschen zu können, werden Reihenschaltungen mehrerer Halbleiterbauelemente em- gesetzt. Außerdem wird darauf geachtet, bei Halbleiterbauele- menten mit niedriger Grunddotierung unter beispielsweise 1 x 1013 cm-3 Ladungsträger in Silizium die maximale Betriebstemperatur nicht über etwa 100°C ansteigen zu lassen, um so hohe Sperrstrome infolge steigender mtπnsischer Dichte zu ver- meiden.
Aus EP-B1-0 344 514 ist ein abschaltbarer Thyristor mit einem Halbleiterkorper bekannt, der eine von einer kathodense tigen Elektrode kontaktierte n-Emitterschicht mit einer angrenzen- den p-Basisschicht und eine von einer anodenseitigen Elektrode kontaktierte p-Emitterschicht mit einer angrenzenden n- Basisschicht aufweist, wobei die Basisschichten durch einen im blockierenden Zustand des Thyristors sperrenden pn-Uber- gang voneinander getrennt sind. Eine der Basisschichten ist mit einer Gateelektrode versehen, der ein die Abschaltung des Thyristors bewirkender Loschspannungsimpuls zufuhrbar ist. In die von der Gateelektrode nicht kontaktierte Basisschicht ist wenigstens eine nicht mit äußeren Potentialen beschaltete, im wesentlichen parallel zum pn-Ubergang verlaufende, zu dieser Basisschicht entgegengesetzt dotierte, im Vergleich zu der Dicke des Halbleiterkorpers dünne Halbleiterschicht eingefugt, deren Abstand von dem pn-Ubergang so klein gewählt ist, daß die maximale Feldstarke der sich beim Abschalten des Thyristors an diesem pn-Ubergang aufbauenden Raumladungszone auf einen Wert begrenzt w rd, der unter einem kritischen Wert liegt, welcher zu einem Lawinendurchbruch bezüglich der beirr
Abschalten auszuräumenden Ladungsträger fuhrt. Die in eine Basisschicht eingefugten, zu dieser entgegengesetzt dotierten Halbleiterschichten sind mit durchgehenden Ausnehmungen ver- sehen, deren Abmessungen in lateraler Richtung klein gegenüber der Dicke der jeweils angrenzenden, sich bei Abschaltung des Thyristors aufbauenden Raumladungszonen sind. Die Ausnehmungen können dabei so angeordnet sein, daß sich eine gitter- formige Struktur dieser Halbleiterschichten ergibt. Durch die Ausnehmungen soll das Zundverhalten des Thyristors verbessert werden.
Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Halblei- terbauelement zu schaffen, das sich durch eine hohe mtnnsi- sehe Temperatur auszeichnet und so m der Lage ist, trotz hohen anliegenden Spannungen große Sperrstrome zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird bei einem Halbleiterbauelement der eingangs genannten Art erfmdungsgemaß dadurch gelost, daß m dem Halbleiterkorper im Abstand zur Zone des zweiten Leitungstyps diese Zone des zweiten Leitungstyps wannenartig umgebende und jeweils an wenigstens einer Stelle durch Kanäle des Halbleiterkorpers unterbrochene Gebiete des zweiten Leitungstyps vorgesehen sind, und daß die Gebiete des zweiten Lei- tungstyps so hoch dotiert sind, daß sie im Sperrfall des zwischen der Zone des zweiten Leitungstyp und dem Halbleiterkorper gebildeten pn-Uberganges an Ladungsträgern nicht voll- standig ausgeräumt sind.
Die Erfindung sieht also ein Halbleiterbauelement mit einem
Halbleiterkorper des ersten Leitungstyps vor. In diesem Halbleiterkorper des ersten Leitungstyps sind Gebiete des zweiten Leitungstyps so eingebettet, daß eine beliebige Anzahl von Zonen des ersten Leitungstyps im Halbleiterkorper vorliegt, die eine Grunddotierung haben, die großer als 5 x 1013 La- dungstrager cm-3 ist. Diese Zonen des ersten Leitungstyps sind über Kanäle, die durch die Gebiete des zweiten Leitungstyps fuhren, miteinander verbunden. Die Dotierungskonzentration in den Gebieten des zweiten Leitungstyps ist so festge- legt, daß diese Gebiete im Sperrfall des Halbleiterbauelements nicht vollständig an Ladungsträgern ausgeräumt werden.
Die Gebiete des zweiten Leitungstyps sind vorzugsweise im Abstand wannenförmig um die Zone des zweiten Leitungstyps ange- ordnet und sind durch die Kanäle des ersten Leitungstyps unterbrochen. In den Zonen des ersten Leitungstyps bauen sich dann im Sperrfall elektrische Felder auf, die einen trapezförmigen Verlauf haben, wobei die Lange eines solchen "Feldstarketrapezes" durch die Lange der jeweiligen Zonen des er- sten Leitungstyps, also durch den Abstand zwischen zwei benachbarten Gebieten des zweiten Leitungstyps, festgelegt wird. Durch Erhöhung der Anzahl der Gebiete des zweiten Leitungstyps, die jeweils durch die die Zonen des ersten Leitungstyps miteinander verbindenden Kanäle des ersten Leitung- styps unterbrochen sind, können beliebig viele "Feldstarketrapeze" aneinander gereiht werden, was zu einer entsprechenden Vergrößerung der Sperrspannung fuhrt.
Durch die höhere Grunddotierung im Halbleiterkorper, also in den Zonen des ersten Leitungstyps, liegt die intrinsische Temperatur bedeutend höher als bei einem homogen dotierten Halbleiterkorper, wenn jeweils eine vergleichbare Sperrspannung anliegt. Dadurch wird die oben erwähnte Einschränkung hinsichtlich der Betriebstemperatur unterhalb maximal 100 °C deutlich entschärft.
Bei dem erfindungsgemaßen Halbleiterbauelement ist also der Halbleiterkorper durch Reihenschaltung von "Feldstarketrapezen" so gestaltet, daß praktisch beliebige Sperrspannungen erreicht werden können, ohne die Grunddotierung des Halblei- terkorpers und damit auch die intrinsische Temperatur weiter zu reduzieren. Diese Reihenschaltung von "Feldstarketrapezen" ist bei Randstrukturen mit Feldringsystemen vergleichbar, welche als Spannungsteiler für die Raumladungszone wirken.
Vorzugsweise sind die Gebiete des zweiten Leitungstyps so ausgelegt, daß die Raumladungszonen der einzelnen Feldstarketrapeze an die Oberflache des Halbleiterkorpers bzw. bis zur nächsten "Schicht" der wannenformig angeordneten Gebiete des zweiten Leitungstyps reichen, um Spitzenwerte des elektrischen Feldes, welche über der kritischen Feldstarke liegen, im Volumen des Halbleiterkorpers zu vermeiden.
Die Kanäle des ersten Leitungstyps, die zwischen den Gebieten des zweiten Leitungstyps gefuhrt sind, verbinden, wie oben erläutert wurde, die durch diese Gebiete geschaffenen Zonen des ersten Leitungstyps, so daß der Betriebsstrom durch die Kanäle fließen kann. Diese Kanäle sollten nun so ausgelegt sein, daß in ihnen keine Spitzen des elektrischen Feldes auf- treten.
In den Halbleiterkorper kann noch eine Isolierzone, beispielsweise aus einer Siliziumdioxidschicht , eingebaut werden, um Ladungsträger vom Randbereich des Halbleiterbauele- mentes abzuschirmen.
Die vorliegende Erfindung ist in bevorzugter Weise auf Dioden, Thyristoren, Transistoren, IGBT's und sonstige bekannte Halbleiter-Leistungsbauelemente anwendbar .
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen naher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Diode mit struktu- nertem Halbleiterkorper und im Randbereich durchgehenden Gebieten des zweiten Leitungstyps,
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Diode mit struktu- riertem Halbleiterkorper und im Randbereich unterbrochenen Gebieten des zweiten Leitungstyps,
Fig. 3 einen Schnitt durch eine Diode mit struktu- riertem Halbleiterkorper und im Randbereich durchgehenden Gebieten des zweiten Leitungstyps sowie eingebauter Isolierzone zur Abschirmung der Ladungsträger vom Randbereich,
Fig. 4 einen Schnitt durch einen MOS-Feldeffekttran- sistor mit strukturiertem Halbleiterkorper und im Randbereich unterbrochenen Gebieten des zweiten Leitungstyps,
Fig. 5 einen Schnitt durch einen MOS-Feldeffekttran- sistor mit strukturiertem Halbleiterkorper und im Randbereich unterbrochenen Gebieten des zweiten Leitungstyps, wobei jedoch im Gegensatz zu dem MOS-Feldeffekttransistor von Fig. 4 keine Feldplatten vorgesehen sind, und
Fig. 6 einen Schnitt durch einen MOS-Feldeffekttransistor mit einem Injektor.
In den Figuren werden einander entsprechende Teile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Auch sind in den Figuren zur besseren Darstellung nicht alle geschnittenen Teile tatsachlich schraffiert gezeichnet. Außerdem können m den dargestellten Ausfuhrungsbeispielen selbstverständlich die jeweiligen Leitungstypen umgekehrt sein.
Fig. 1 zeigt einen Halbleiterkorper 1 aus einem n+-leιtenden Halbleitersubstrat 2 und einer n~-leitenden Halbleiterschicht 3 mit einer Grunddotierung, die 5 x 1013 Ladungsträger cm"3 betragt oder hoher ist.
Eine Kathode K ist mit dem Halbleitersubstrat 2 verbunden, wahrend eine Anode A an eine p+-leιtende Zone 4 angeschlossen
Feldplatten 5 sind auf der Oberseite des Halbleiterkorpers 1 auf bzw. in einer nicht naher dargestellten Isolierschicht aus beispielsweise Siliziumdioxid vorgesehen. Außerdem ist noch ein n+-leitender Schutzring 6 in die den Feldplatten 5 zugewandte Oberflache des Halbleiterkorpers 1 eingebettet. Dieser Schutzring 6 dient wie die Feldplatten 5 zu einer Er- hohung der Durchbruchsfestigkeit der Diode in deren Randbereich.
Erfmdungsgemaß sind nun p-leitende Gebiete 7 vorgesehen, die die Zone 4 im Abstand wannenformig umgeben und im Driftbe- reich unterhalb der Zone 4 durch Kanäle 8 unterbrochen sind, durch die der Betriebsstrom zwischen Anode A und Kathode K fließen kann.
Die Gebiete 7 sind so hoch dotiert, daß sie bei Anlegen der Sperrspannung zwischen Anode A und Kathode K an Ladungsträgern im Sperrfall nicht vollständig von Ladungsträgern ausgeräumt werden.
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung, das sich vom Ausfuhrungsbeispiel der Fig. 1 dadurch unter- scheidet, daß hier die Gebiete 7 auch im Randbereich durch eine Vielzahl von Kanälen 8 unterbrochen sind. Auch ist hier schematisch an einem der Kanäle 8 durch eine Strichlinie 9 ein "Feldstarketrapez" angedeutet. Die Lange dieses Feldstar- ketrapezes wird durch die Lange des Halbleiterkorpers 1 zwischen den Gebieten 7, also durch die Breite des Kanales 8 des ersten Leitungstyps bestimmt. Das heißt, die Lange des Feldstarketrapezes hangt von dem Abstand zwischen zwei benachbarten Gebieten des zweiten Leitungstyps ab. Durch entsprechende Erhöhung der Anzahl der Gebiete 7 des zweiten Leitungstyps können so praktisch beliebig viele Feldstarketrapeze aneinandergereiht werden, was zu einer entsprechenden Erhöhung der Sperrspannung fuhrt.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung, bei dem - ähnlich wie im Ausfuhrungsbeispiel von Fig. 1 - im Randbereich die p-leitenden Gebiete 7 durchgehend sind, so daß Kanäle 8 lediglich im Driftbereich der Diode vorhanden sind. Außerdem ist hier noch eine Isolierzone 10 aus bei- spielsweise Siliziumdioxid vorgesehen, die ringförmig den Bereich unterhalb der Zone 4 umgibt und Ladungsträger vom Randbereich abschirmt. Entsprechend sind Feldplatten 5 bei diesem Ausfuhrungsbeispiel nicht vorgesehen.
Fig. 4 zeigt einen MOS-Feldeffekttransistor mit einer Emitterelektrode E, einer Gateelektrode G und einer Kollektorelektrode C. Die Kollektorelektrode C ist mit einer p+-leι- tenden Zone 11 verbunden, wahrend die Emitterelektrode E an eine p-leitende Zone 12 und eine n-leitende Zone 13 ange- schlössen ist und die Gateelektrode G oberhalb von dem durch die Zone 12 gebildeten Kanalbereich liegt und m üblicher Weise von dem Halbleiterkorper durch eine Isolierschicht, beispielsweise aus Siliziumdioxid, getrennt ist. Bei diesem Ausfuhrungsbeispiel umgeben ähnlich wie in Fig. 2 die p-lei- tenden Gebiete 7 im Abstand wannenformig die Zonen 12 und 13 und sind dabei jeweils durch Kanäle 8 des Halbleiterkorpers 2 getrennt. Außerdem sind im Randbereich dieses MOS-Feldeffekt- transistors noch Feldplatten 5 zur Erhöhung der Durchbruchsfestigkeit vorgesehen.
Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem MOS-Feldeffekttransistor, der dem MOS-Feldeffekt- transistor von Fig. 4 entspricht, jedoch keine Feldplatten 5 aufweist .
Die Feldplatten 5 können, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, mit den p-leitenden Gebieten 5 verbunden werden. Sie können aber auch floatend sein, wie dies in der Fig. 4 dargestellt ist.
Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Halbleiterkorper anstelle der Halbleiterschicht 3 aus mehreren, verschieden dotierten epitaktischen Schichten 16, 17 und 18 besteht, zwischen denen jeweils die Gebiete 7 beispielsweise durch Ionenimplantation eingebracht sind. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, daß auch bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 5 die einzelnen Gebiete 5 durch entsprechende Abscheidung einzelner, gleich dotierter Schichten und Ionenimplantationsschritte erzeugt werden können. Außerdem sind im Ausführungsbeispiel der Fig. 6 noch eine Source-Metallisierung 19, eine Isolierschicht 20 aus Siliziumdioxid, Gateelektroden 21 aus beispielsweise dotiertem polykristallinem Silizium und eine p- leitende Zone 22 gezeigt. Anstelle dieser p-leitenden Zone 22 kann auch ein schwacher Injektor, beispielsweise eine Schott- ky-Sperrschicht vorgesehen werden. Diese Zone 22 kann die gleiche Schichtdicke wie das Substrat 2 haben oder dicker als dieses sein.

Claims

Patentansprüche
1. Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkorper (1) des einen Leitungstyps, der eine Dotierungskonzentration über 5 x 1013 Ladungsträger cm"3 aufweist und auf zwei einander gegenüberliegenden Oberflächen mit jeweils wenigstens einer Elektrode (A, K) versehen ist, wobei wenigstens eine dieser Elektroden (A) eine Halbleiterzone (4) eines zweiten, zum einen Leitungstyps entgegengesetzten Leitungs- typs kontaktiert, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in dem Halbleiterkorper (1) im Abstand zur Zone (4) des zweiten Leitungstyps diese Zone (4) des zweiten Leitungstyps wannenartig umgebende und jeweils an wenigstens ei- ner Stelle durch Kanäle (8) des Halbleiterkorpers (1) unterbrochene Gebiete (7) des zweiten Leitungstyps vorgesehen sind, und die Gebiete (7) des zweiten Leitungstyps so hoch dotiert sind, daß sie im Sperrfall des zwischen der Zone (4) des zweiten Leitungstyps und dem Halbleiterkorper (1) gebildeten pn-Überganges an Ladungsträgern nicht vollständig ausgeräumt sind.
2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Erhöhung der Sperrspannung die Gebiete (7) des zweiten Leitungstyps an mehreren Stellen durch die Kanäle (8) des Halbleiterkorpers (1) unterbrochen sind.
3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kanäle (8) so ausgelegt sind, daß an ihnen keine Spitzen des elektrischen Feldes bei Anlegung der Sperrspannung auftreten. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kanäle (8) im Driftbereich des Halbleiterkorpers
(1) vorgesehen sind.
Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kanäle (8) im Randbereich des Halbleiterkorpers (1) vorgesehen sind.
i. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Isolierzone (10) zur Abschirmung von Ladungsträgern von der Randzone.
Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in wenigstens einer Oberflache ein Injektor (22) vorgesehen ist.
8. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß auf der die Zone (4) des anderen Leitungstyps umgebenden Oberflache des Halbleiterkorpers (1) Feldplatten (5) vorgesehen sind.
9. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, g e k e n n z e i c h n e t durch eine den Rand des Halbleiterkorpers umgebende hochdotier- te Schutzringzone (6) des einen Leitungstyps.
10. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der eine Leitungstyp der n-Leitungstyp ist.
1. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Halbleiterbauelement eine Diode, ein MOS-Transistor oder ein Thyristor ist.
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