DE19849902A1 - Halbleiterbauelement - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement mit einem sich in einer lateralen Richtung (x) erstreckenden Basisbereich (3) von einem ersten Leitfähigkeitstyp (n) und zwei von zumindest von dem Basisbereich (3) in lateraler Richtung (x) getrennten Anschlußbereichen (1, 2) zum Anschluß an elektrische Kontakte (A, K). DOLLAR A Um kostengünstig und mit relativ geringem Aufwand ein Halbleiterbauelement zu schaffen, das hohe Sperrspannungen aufnehmen kann, sind Kompensationsschichten (6, 7) von einem dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten zweiten Leitfähigkeitstyp (p) vorgesehen, die sich in lateraler Richtung (x) erstrecken, wobei ihre laterale Länge größer ist als ihre vertikale Dicke.
Description
Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement mit einem sich
in einer lateralen Richtung (x) erstreckenden niedrig dotierten
Basisbereich von einem ersten Leitfähigkeitstyp und zwei von
zumindest dem Basisbereich in lateraler Richtung getrennten An
schlußbereichen zum Anschluß an elektrische Kontakte.
Derartige Halbleiterbauelemente werden insbesondere in der Lei
stungselektronik zur Aufnahme von Sperrspannungen im Hochspan
nungsbereich, das heißt kV-Bereich verwendet. Dabei dient die
niedrig dotierte Basis, die insbesondere als n⁻-Basis ausgebildet
wird, zur Aufnahme der Sperrspannungen. Die an den Kontakten
anliegende Hochspannung verteilt sich entsprechend über das ge
samte Halbleiterbauelement, wobei sich ein Verlauf hoher elek
trischer Feldstärke im Basisbereich einstellt. Da sich die Span
nung als Integral der elektrischen Feldstärke über die laterale
Richtung ergibt und die zulässige Feldstärke im Halbleitermate
rial, im allgemeinen Silizium, durch die betreffende
Durchbruchfeldstärke begrenzt ist, werden derartige Bauelemente
mit großer lateraler Erstreckung des Basisbereichs hergestellt.
Zum Erreichen möglichst hoher Durchbruchsspannungen ist eine
möglichst geringe Steigung des Feldverlaufs der elektrischen
Feldstärke und damit eine möglichst geringe Dotierung des Basis
bereichs erforderlich. Die zulässige maximale Basisdotierung
fällt dabei mit steigender Durchbruchsspannung. Mit Hinblick auf
eine benötigte Höhenstrahlungsfestigkeit der Bauelemente sind
diese dabei so zu dimensionieren, daß die maximal erreichte elek
trische Feldstärke deutlich unterhalb der Durchbruchfeldstärke
des verwendeten Halbleitermaterials liegt, wodurch die praktisch
erreichbare Sperrspannung weiter abgesenkt wird. Eine weitere
Verringerung der mit einer vorgegebenen Dotierung realisierbaren
Sperrspannung ergibt sich bei einer sogenannten Punch-Through
Dimensionierung zur Verbesserung des Durchlaßverhaltens, bei der
die Basisweite der Bauelemente so gewählt ist, daß das elektri
sche Feld bei höheren Sperrspannungen bis an den Kathodenemitter
reicht. Eine Steigerung der zulässigen Sperrspannung ist somit
nur durch die Verwendung von Halbleitermaterial mit geringerer
Dotierung als das handelsübliche Ausgangsmaterial möglich, wobei
ein derartiges geringer dotiertes Halbleitermaterial jedoch
nicht kostengünstig hergestellt werden kann.
Somit lassen sich bei Verwendung handelsüblichen Ausgangsmateri-
als, wie zum Beispiel Silizium mit einer minimalen Dotierung von
etwa 5 × 1012 cm-3, Bauelemente mit Durchbruchspannungen bis ca. 10
kV herstellen. Höhere Sperrspannungen können nur durch eine
Reihenschaltung mehrerer Bauelemente, wie zum Beispiel Stapel
dioden, realisiert werden. Da im Durchlaß für jedes der in Reihe
geschalteten Bauelemente mindestens die Diffusionsspannung er
forderlich ist, weisen diese Bauelemente ein schlechtes Durch
laßverhalten mit entsprechend hohem Spannungsabfall auf.
Die DE 43 09 764 C2 zeigt ein Bauelement, dessen Basis aus meh
reren dünnen hintereinander angeordneten Schichten besteht, die
abwechselnd p- bzw. n-dotiert sind. Der Dotierstoffgehalt in
jeder einzelnen Schicht ist vom Betrag her gleich und so gering,
daß sie schon bei sehr geringen Sperrspannungen vollständig aus
geräumt sind. Hierzu ist entsprechend eine aufwendige Ausbildung
von hintereinanderfolgenden Schichten sehr geringer Dicke mit
relativ hoher Dotierung erforderlich, so daß die Herstellung
aufwendig und kostenträchtig ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Halbleiterbauele
ment mit geringem Aufwand und kostengünstig herstellen zu können
und dennoch die Verwendung bei hohen Sperrspannungen zu ermögli
chen.
Diese Aufgabe wird gelöst, indem Kompensationsschichten von ei
nem dem Leitfähigkeitstyp des Basisbereichs entgegengesetzten
Leitfähigkeitstyp vorgesehen sind, die sich in lateraler Rich
tung erstrecken, wobei ihre laterale Länge größer ist als ihre
vertikale Dicke.
Die Kompensationsschichten können dabei auf der Außenseite des
Basisbereichs oder auch innerhalb des Basisbereichs verlaufen.
Dabei ist es grundsätzlich auch möglich, daß die Kompensations
schichten sich nicht nur in lateraler Richtung erstrecken, son
dern in ihrem Verlauf auch etwas in vertikaler Richtung.
Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, die Raumladung in dem
Basisbereich durch im wesentlichen parallel hierzu verlaufende
Schichten entgegengesetzter Dotierung zumindest teilweise zu
kompensieren. Dabei können einzelne Abschnitte entlang der late
ralen Richtung ausgebildet werden, bei denen diese Kompensation
unterschiedlich groß ausfällt, wobei zum Teil auch eine voll
ständige Kompensation erreicht werden kann oder eine Überkompen
sation, bei der bei Integration über die vertikale Dicke ein
höherer Dotierstoffgehalt der Kompensationsschichten vorliegt.
Vorteilhafterweise ist in den Kompensationsschichten die Dotie
rstoffkonzentration dabei geringer als diejenige Durchbruchsdo
tierstoffkonzentration, die der Durchbruchsfeldstärke des ent
sprechenden Halbleitermaterials entspricht. Das Halbleitermate
rial kann dabei insbesondere das für Leistungshalbleiterbauele
mente übliche Silizium mit einer Dotierung von 1012-1013, ins
besondere 3 × 1012-1013 cm-3 verwendet werden. Somit können Halblei
terbauelemente für Verwendungen vorzugsweise im Bereich 10-30
kV geschaffen werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeich
nung an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1a eine Hochspannungsdiode mit Punch-Through-
Dimensionierung als eine erste Ausführungs
form der Erfindung;
Fig. 1b ein Diagramm des elektrischen Feldes in der
Diode aus Fig. 1a;
Fig. 2a eine Hochspannungsdiode mit Non-Punch-
Through-Dimensionierung als zweite Ausfüh
rungsform der Erfindung;
Fig. 2b ein Diagramm des elektrischen Feldes inner
halb der Diode aus Fig. 2a;
Fig. 3 eine Hochspannungsdiode als dritte Ausfüh
rungsform der Erfindung;
Fig. 4 eine Hochspannungsdiode als vierte Ausfüh
rungsform der Erfindung;
Fig. 5 einen lichtzündbaren Thyristor als fünfte
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 6 einen Gate-Turn-Off-Thyristor als sechste
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 7 eine Photodiode als siebte Ausführungsform
der Erfindung.
Eine Hochspannungsdiode weist gemäß Fig. 1a einen p⁺-leitenden
Anodenbereich 1 und einen n⁺-leitenden Kathodenbereich 2 auf, die
über einen niedrig dotierten n⁻-Basisbereich 3 in einer lateralen
Richtung x voneinander getrennt sind. Die laterale Länge 1 des
Basisbereichs 3 ist dabei größer als eine vertikale Dicke dB.
Erfindungsgemäß sind Kompensationsschichten 6 und 7 auf den Au
ßenseiten des Basisbereichs 3 vorgesehen, die einen dem Ladungs
trägertyp des Basisbereichs entgegengesetzten Ladungsträgertyp
haben, hier also p-leitend sind. Die Dotierstoffkonzentration NA
in den Kompensationsschichten 6, 7 ist dabei so gewählt, daß sie
der Dotierstoffkonzentration in dem Basisbereich 3 zwischen den
Kompensationsschichten entspricht oder etwas geringer ist. Fig.
1b zeigt den Verlauf der elektrischen Feldstärke in der Diode,
bei dem sich die Raumladung der n⁻-Basis und die Raumladung der
p-leitenden Kompensationsschichten 6, 7 bei entsprechender Inte
gration über die z-Richtung kompensieren. Die Feldstärke fällt
somit in dem Anodenbereich 1 auf einen Wert Em, bleibt über die
laterale Länge 1 des Basisbereichs 3 konstant, da die Flächenla
dungsdichte in x-Richtung ebenfalls konstant bleibt, und steigt
im Kathodenbereich 2 wieder auf Null an. Der gesamte Spannungs
abfall ergibt sich als Integral der Feldstärke E über die late
rale Ausdehnung x. Aufgrund des flachen Verlaufs der elektrischen
Feldstärke E über x kann die Feldstärke jederzeit geringer als
eine Durchbruchsfeldstärke des verwendeten Silizium-Materials
gewählt und dennoch ein großes Integral (Fläche unter der Kurve)
erreicht werden. Diese Diode kann insbesondere in Punch-Through-
Dimensionierung zur Verbesserung des Durchlaßverhaltens dimen
sioniert werden, bei der die Basisweite so gewählt ist, daß das
elektrische Feld bei höheren Sperrspannungen bis an den Katho
denbereich 2 reicht.
Fig. 2 zeigt eine Hochspannungsdiode, bei der im Gegensatz zu
Fig. 1 die Kompensationsschichten 6 und 7 in lateraler Richtung
x verändert werden. Somit werden Abschnitte a, b und c in late
raler Richtung hintereinander ausgebildet, bei denen unter
schiedliche Dotierstoffkonzentrationen in den Schichten 7a, 7b,
7c, 6a, 6b, 6c vorliegen. In dem in Diagramm 2b gezeigten Bei
spiel ist im Abschnitt a, das heißt im gesamten Volumen von 0
bis 1a die gesamte Dotierung der Kompensationsschichten 6a und
7a größer als die Dotierung des entsprechenden Abschnitts 3a des
Basisbereichs, so daß die Feldstärke im Bereich 3a zur Kathode
hin weiter abfällt. Im Abschnitt b (zwischen 1a und 1b) ist die
gesamte Dotierung der Kompensationsschichten 6b und 7b gleich
der Dotierung des Basisbereichs 3b, so daß die Feldstärke hier
konstant bleibt; in Abschnitt c ist die gesamte Dotierung der
Kompensationsschichten 6c und 7c kleiner als die gesamte Dotie
rung des entsprechenden Abschnitts 3c des Basisbereichs; eventu
ell können in diesem Abschnitt c die Kompensationsschichten 6c
und 7c auch gar nicht dotiert sein. Gemäß Fig. 2b kann somit
erreicht werden, daß die elektrische Feldstärke nicht bis zu dem
Kathodenbereich 2 gelangt, so daß sich eine Hochspannungsdiode
in Non-Punch-Through-Dimensionierung ergibt.
Somit ist es möglich, mit maximalen Feldstärken deutlich unter
halb der Durchbruchfeldstärke des Halbleitermaterials - hier
Silizium - Sperrspannungen zu erzielen, die nur noch vom Abstand
zwischen Anode und Kathode abhängig sind und somit beträchtlich
höher als die mit konventionellen Bauelementen erzielten Werte
liegen können. Geht man zum Beispiel von einem Ausgangsmaterial
mit einer Dotierung von 1013 cm-3 und einer Dicke von 200 µm aus,
so läßt sich mit einer maximalen Feldstärke von etwa 60% der
Durchbruchfeldstärke beim Abstand von 3 mm zwischen Anode und
Kathode eine Sperrspannung von 30 kV erreichen.
Fig. 3 und 4 entsprechen den Fig. 1 und 2, wobei hier der
Anodenbereich 1 und Kathodenbereich 2 sich nicht über die ganze
vertikale Dicke des Basisbereichs 3 erstrecken. Somit liegen der
Anodenbereich 1 und der Kathodenbereich 2 entweder auf gleicher
vertikaler Höhe wie in Fig. 3 oder sie sind vertikal zueinander
versetzt wie in Fig. 4.
In den gezeigten Beispielen der Fig. 1 bis 4 grenzen die Ano
den- und Kathodenbereiche direkt an die Kompensationsschichten 6
und 7 an, es können jedoch auch Abstände dazwischen sein. An dem
Anodenbereich 1 ist zur Kontaktierung ein Anodenanschluß 10 mit
Anodenkontakt A, am Kathodenbereich 2 ein Kathodenanschluß 11
mit Kathodenkontakt K angebracht. Die laterale Länge des Basis
bereichs 3 zwischen dem Anodenbereich 1 und Kathodenbereich 2
beträgt beispielsweise 2 mm, die laterale Länge des Anodenbe
reichs 1 und Kathodenbereichs 2 jeweils 0,3 mm, die vertikale
Breite des Basisbereichs 3 einschließlich der Kompensations
schichten 6 und 7 beispielsweise 0,4 mm. Somit beträgt die late
rale Länge des Basisbereichs 3 etwa das Fünffache seiner verti
kalen Breite. Die Dotierung des Basisbereichs beträgt beispiels
weise 3,5 × 1013 cm-3. Die p-leitenden Kompensationsschichten können
beispielsweise auch durch Ionenimplantation ausgebildet werden
und zeigen bezüglich der Dotierstoffkonzentration Konzen
trationsverläufe mit einer Oberflächenkonzentration von 1017 cm-3
und einer Eindringtiefe von 0,31 µm, was einer Dotierstoffflä
chenkonzentration von 7 × 1011 cm-2 pro Kompensationsschicht ent
spricht. Bei der Eindringtiefe entsprechen sich somit die
Dotierstoffflächenkonzentrationen des Basisbereichs und der Kom
pensationsschichten und betragen jeweils 2 × 7 × 1011 cm-2, dabei kann
die Eindringtiefe als vertikale Dicke d6, d7 der Kompensations
schichten angesehen werden. Weiterhin können die Kompensations
schichten auch epitaktisch mit entsprechender vertikaler Dicke
aufgebracht werden.
Bei dem lichtzündbaren Thyristor gemäß Fig. 5 ist zwischen dem
Kathodenbereich 2 und dem Basisbereich 3 zusätzlich ein p⁺-lei
tender vierter Bereich 17 vorgesehen, der teilweise auch mit dem
Kathodenanschluß 11 in Kontakt ist. Somit wird durch den Katho
denbereich 2, den vierten Bereich 17, den Basisbereich 3 und den
Anodenbereich 1 ein vierschichtiger Thyristor aufgebaut, wobei
in einen Teil des Basisbereichs 3 über einen lichtdurchlässigen
Verbindungsbereich 12 Licht einer LED 13 über deren dem Basisbe
reich zugewandten Seitenfläche 14 eingestrahlt werden kann. Er
findungsgemäß erstrecken sich dabei Kompensationsbereiche 6 und
7 zumindest über diesen Teil des Basisbereichs 3, der dem Licht
ausgesetzt ist, so daß auch hier eine zumindest teilweise Kom
pensation der Raumladungen des Basisbereichs 3 und der Kompensa
tionsschichten 6 und 7 eintritt.
Bei dem Gate-Turn-Off-Thyristor gemäß Fig. 6 sind zwischen dem
n⁺-leitenden Kathodenbereich 2 und dem als Anodenemitter ausge
bildeten p-leitenden Anodenbereich 1, eine p-Basis 5, eine n⁻-
Basis 3 und ein n⁺-Buffer 15 ausgebildet. Der Gateanschluß 9 mit
Gatekontakt G ist über einen p⁺-leitenden Gatebereich 18 eben
falls mit der p-Basis 5 verbunden. Erfindungsgemäß sind Kompen
sationsschichten 8 aus p-leitendem Silizium als Streifen oder
Kanäle außerhalb und/oder innerhalb der n⁻-Basis 3 in in der Zei
chnung nach oben zeigender lateraler Richtung ausgebildet. Dabei
erstrecken sich Streifen über die ganze Dicke des Halbleiterbau
elements (y⁻Richtung), Kanäle sind von dem n⁻-Basisbereich umge
ben. Somit lassen sich durch Ausbilden mehrerer Schichten höhere
Ströme durch den Basisbereich 3 erreichen. Die laterale Er
streckung der Kompensationsstrukturen beträgt zum Beispiel 2
µm, die Zellenbreite 300 µm, durch Anordnung mehrerer Zellen
nebeneinander können große Flächen ausgebildet werden.
Die Kompensationsschichten 8 können dabei bis an den Bufferbe
reich 15 heranreichen oder aber - je nach gewünschten Feldver
lauf - vorher enden. Die Herstellung kann durch Ätzen von Nuten
oder Kanälen und anschließende Dotierung, zum Beispiel durch
Auffüllen mit dotiertem Poly-Silizium oder durch Diffusion er
folgen. In Fig. 6 ist eine einzelne Strukturzelle dargestellt,
die in laterale Richtung periodisch fortgesetzt werden kann, um
zum Beispiel Bauelementflächen von 50 bis 70 cm2 zu erreichen.
Die Photodiode zur Erzeugung von Hochspannungspulsen gemäß Fig.
7 weist einen ähnlichen Aufbau wie die Diode aus Fig. 3 auf.
Der einer äußeren Lichtstrahlung ausgesetzte Teil des Basisbe
reichs 3 ist dabei entsprechend von Kompensationsschichten 6 und
7 umgeben, so daß auch hier eine vollständige oder teilsweise
Kompensation der Raumladung des n⁻-leitenden Basisbereichs 3 und
der p-leitenden Kompensationsschichten 6 und 7 erreicht sind.
Diese Photodiode kann entsprechend auch mit vertikal zueinander
versetztem Anodenbereich 1 und Kathodenbereich 2 gemäß Fig. 4
aufgebaut werden. Die Einkoppelung von Lichtsignalen kann über
einen lichtdurchlässigen Verbindungsbereich 12 und einen Licht
leiter 16 erfolgen. Das Bauelement ist vorzugsweise so zu dimen
sionieren, daß die elektrische Feldstärke in der Raumladungszone
bei anliegender Sperrspannung 60% bis 70% der Durchbruchsfeld
stärke des Siliziums beträgt. Durch entsprechende Bestrahlung
wird erreicht, daß im bestrahlten Raum der Raumladungszone eine
hohe Konzentration freier Ladungsträger generiert wird. Diese
Ladungsträger führen einen Strom, der in dem nicht bestrahlten
Bereichen der Raumladungszone als Verschiebungsstrom fließt.
Dies führt zu einem Anstieg der Feldstärke im nicht beleuchteten
Bereich der Raumladungszone, der schließlich bei Erreichen der
Durchbruchfeldstärke eine starke Ionisation zur Folge hat. Die
Diode wird dadurch schlagartig mit Ladungsträgern überschwemmt
und leitend. Die Spannung über die Diode bricht fast vollständig
zusammen. Da diese Vorgänge sehr schnell ablaufen, lassen sich
an einer in Reihe geschalteten Last damit Spannungsanstiegsge
schwindigkeiten von mehr als 100 kV/µs erreichen. Aufgrund der
restlichen Spannung an der Diode fließen die erzeugten Ladungs
träger ab, nach diesem Strompuls geht die Diode wieder in ihren
Sperrzustand über.
Durch eine entsprechend großflächige Beleuchtung des Basisbe
reichs und der Diode aus Fig. 7 lassen sich Zündzeiten im Nano
sekundenbereich realisieren.
1
Anodenbereich
2
Kathodenbereich
3
Basisbereich
5
zweiter Basisbereich
6
,
6
a, b, c Kompensationsschicht
7
,
7
a, b, c Kompensationsschicht
8
Kompensationsschicht
9
Gateanschluß
10
Anodenanschluß
11
Kathodenanschluß
12
lichtdurchlässiger Verbindungsbereich
13
LED
14
Seitenfläche der LED
15
Bufferbereich
16
Lichtleiter
17
vierter Bereich
18
Gatebereich
A Anodenkontakt
K Kathodenkontakt
G Gatekontakt
a, b, c Abschnitte des Halbleiterbauelements in lateraler Rich tung
E elektrische Feldstärke
x laterale Richtung
Z vertikale Richtung
A Anodenkontakt
K Kathodenkontakt
G Gatekontakt
a, b, c Abschnitte des Halbleiterbauelements in lateraler Rich tung
E elektrische Feldstärke
x laterale Richtung
Z vertikale Richtung
Claims (22)
1. Halbleiterbauelement, insbesondere für Hochspannungsanwen
dungen, mit einem sich in einer lateralen Richtung (x) er
streckenden niedrig dotierten Basisbereich (3) von einem
ersten Leitfähigkeitstyp (n) und zwei von zumindest dem
Basisbereich (3) in lateraler Richtung (x) getrennten An
schlußbereichen (1, 2) zum Anschluß an elektrische Kontakte
(A, K),
dadurch gekennzeichnet, daß
Kompensationsschichten (6, 6a, 6b, 6c, 7, 7a, 7b, 7c, 8)
von einem dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten
zweiten Leitfähigkeitstyp (p) vorgesehen sind, die sich
innerhalb oder außerhalb des Basisbereichs in lateraler
Richtung (x) erstrecken, wobei ihre laterale Länge (lK) grö
ßer ist als ihre vertikale Dicke (d6, d7).
2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß eine laterale Länge (L) des Basisbereichs (3)
größer als eine vertikale Dicke (d) des Basisbereichs ist.
3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß in ersten Abschnitten (a) entlang der
lateralen Richtung (x) die durch Integration der Dotier
stoffkonzentration über die vertikale Dicke ermittelte Do
tierstoffflächenkonzentration der Kompensationsschichten
(6a, 7a) größer ist als die durch Integration der Dotier
stoffkonzentration über die vertikale Dicke ermittelte Do
tierstoffflächenkonzentration des Basisbereichs (3a).
4. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß in zweiten Abschnitten (b) ent
lang der lateralen Richtung (x) die durch Integration der
Dotierstoffkonzentration über die vertikale Dicke ermittel
te Dotierstoffflächenkonzentration der Kompensationsschich
ten (6b, 7b) der durch Integration der Dotier
stoffkonzentration über die vertikale Dicke ermittelte Do
tierstoffflächenkonzentration des Basisbereichs (3b) ent
spricht.
5. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß in dritten Abschnitten (c) ent
lang der lateralen Richtung (x) die durch Integration der
Dotierstoffkonzentration über die vertikale Dicke ermittel
te Dotierstoffflächenkonzentration der Kompensations
schichten (6c, 7c) kleiner ist als die durch Integration
der Dotierstoffkonzentration über die vertikale Dicke er
mittelte Dotierstoffflächenkonzentration des Basisbereichs
(3c).
6. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß es in lateraler Richtung (x) meh
rere aufeinanderfolgende Abschnitte (a, b, c) mit unter
schiedlicher Dotierstoffkonzentration der Kompensations
schichten (6a, 6b, 6c; 7a, 7b, 7c) aufweist.
7. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da
durch gekennzeichnet, daß die Anschlußbereiche (1, 2) aus
einem hochdotierten Halbleitermaterial bestehen.
8. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da
durch gekennzeichnet, daß in den Kompensationsschichten (6,
7) die durch Integration der Dotierstoffkonzentration über
die vertikale Dicke ermittelte Dotierstoffflächenkonzentra
tion (NA) geringer ist als eine der Durchbruchsfeldstärke
des Halbleitermaterials entsprechende Durchbruchsdotier
stofflächenkonzentration.
9. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da
durch gekennzeichnet, daß das Basismaterial n-leitendes
Silizium ist, vorzugsweise mit einer Dotierstoffkonzentra
tion von 1012 bis 5 × 1014, vorzugsweise 4 × 1012 bis 4 × 1014, ins
besondere 8 × 1012 bis 1014 cm-3.
10. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da
durch gekennzeichnet, daß die Kompensationsschichten (6,
6a, 6b, 6c, 7, 7a, 7b, 7c) auf den Außenflächen des Basis
bereichs (3) ausgebildet sind.
11. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da
durch gekennzeichnet, daß die Kompensationsschichten (8)
innerhalb des Basisbereichs angeordnet sind und vorzugswei
se den Basisbereich (3) in mehrere Teilbereiche untertei
len.
12. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußbereiche ein Ano
denbereich (1) aus p⁺-leitenden Halbleitermaterial und einen
Kathodenbereich (2) aus n⁺-leitendem Halbleitermaterial
sind.
13. Halbleiterbauelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich
net, daß der Anodenbereich (1) und/oder der Kathodenbereich
(2) an die Kompensationsschichten (6, 7) angrenzen.
14. Halbleiterbauelement nach Anspruch 12 oder 13, dadurch ge
kennzeichnet, daß sich der Anodenbereich (1) und/oder der
Kathodenbereich (2) nur teilweise über die vertikale Dicke
des Basisbereichs (3) erstrecken.
15. Halbleiterbauelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich
net, daß der Anodenbereich (1) und der Kathodenbereich (2)
auf gleicher vertikaler Höhe angeordnet sind.
16. Halbleiterbauelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich
net, daß der Anodenbereich (1) und der Kathodenbereich (2)
vertikal zueinander versetzt angeordnet sind.
17. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 12 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß es als Diode, vorzugsweise
Hochspannungsdiode ausgebildet ist.
18. Halbleiterbauelement nach Anspruch 17, dadurch ge
kennzeichnet, daß es als Photodiode ausgebildet ist, wobei
in einem einer Lichtstrahlung aussetzbaren Teil des Basis
bereichs (3) Kompensationsschichten (6, 7) vorgesehen sind.
19. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 12 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß es als Thyristor ausgebildet
ist, wobei zwischen dem n⁺-leitenden Kathodenbereich (2) und
dem n-leitenden Basisbereich (3) ein p-leitender vierter
Bereich (5, 17) ausgebildet ist.
20. Halbleiterbauelement nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich
net, daß es als lichtzündbarer Thyristor ausgebildet ist,
wobei ein einem Lichtstrahl aussetzbarer Teil des Basisbe
reichs (3) Kompensationsschichten (6, 7) aufweist.
21. Halbleiterbauelement nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich
net, daß es als Thyristortriode ausgebildet ist, wobei der
p-leitende vierte Bereich als zweiter Basisbereich (5) aus
gebildet ist und ein Gatebereich (18) aus p⁺-leitenden Halb
leitermaterial zum Anschluß an einen Gatekontakt (G) an den
zweiten Basisbereich (5) angrenzt.
22. Halbleiterbauelement nach Anspruch 21, dadurch gekennzeich
net, daß zwischen dem Basisbereich (4) und dem Anodenbe
reich (1) ein n⁺-leitender Bufferbereich ausgebildet ist.
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| DE19849902A DE19849902A1 (de) | 1998-10-29 | 1998-10-29 | Halbleiterbauelement |
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