JPH04106981A - 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］ 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シクを有するトランンスタ
装置か開示されている。等電位リングは二の近傍の絶縁
膜の電位を固定し、結果としてｐｎ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、二の種の半導体装置に対して熱ストレスを頻
繁に加えると、等電位リンクの上面を被覆する保護膜に
亀裂か生じる二とか判明した。二の亀裂は、等電位リン
クを半導体基体の端縁がら離間させることによっである
程度まで防止で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ぐ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は二の一方の主面に
露出する一方の導電形の第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、前記絶縁膜２は前記半導体基体１の一方
の主面に露出した前記第１の半導体領域７と第２の半導
体領域９の界面１１に跨って前記第１の半導体領域７と
前記第２の半導体領域９の表面を被覆するように前記半
導体基体１の前記一方の主面上に形成されており、前記
絶縁膜２の外周端は前記半導体基体１の前記一方の主面
の辺部に対して所定の間隔を有して略平行に延びている
直線状部分と、前記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Ｅ１〜Ｅ４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の前記角部と前記絶
縁膜２の前記角部分との間において前記第２の半導体領
域９に接続されており、平面的に見て前記導電性膜４の
前記第１の部分の前記第１の半導体領域７に対向してい
る幅Ｌ１が前記導電性膜４の前記第１の部分の前記第２
の半導体領域９に対向している領域の幅Ｌ２よりも大き
くなるように前記第１の部分か形成されており、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、絶縁膜２の直線状部
分Ｅ１〜Ｅ４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］ 本発明の絶縁膜２の角部分Ｆ１〜Ｆ４は半導体基体１の
角部Ｂ１〜Ｂ４から離間するように形成されている。こ
のため、絶縁膜２の角部分Ｆｌ〜Ｆ４の外側において第
２の半導体領域９に導電性膜４を容易に接続することか
可能になる。導電性膜４は環状の第２の半導体領域９に
対して環状に接続されずに半導体基体１の角部において
のみ接続される。

また、導電性膜４の第１の半導体領域７に対向している
領域の幅Ｌ１は第２の半導体領域９に対向している領域
の幅Ｌ２よりも大きいので、Ｂ２を小さくしたのにも拘
らず有効に機能する等電位リンク又はフィールドプレー
トを得ることかできる。

また、Ｂ２を小さくすることによって導電性膜４と半導
体基体１の端縁との間隔か大きくなり、熱ストレスを加
えた時に生しる導電性膜４に基つく保護膜２に対するス
トレスを低減し、この亀裂を防くことかできる。

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の端縁まての間隔か
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。

この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、その上面か半導体基体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
の上面か半導体基体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
面か半導体基体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、その下面か半導体基体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、Ｃ
４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Ｄ１〜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
ｐ十形領域８とｎ影領域７の界面１２即ちｐｎ接合を越
えてｐ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、Ｈ３、Ｈ４と、
これ等の間の円弧状角部分Ｆｌ、Ｆ２、Ｈ３、Ｈ４とを
有する。なお絶縁膜２の外周端の円弧状角部分Ｆｌ−Ｆ
４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ｐ十形領域８か露出し、
絶縁膜２の外側に第１のｎ十形領域９か露出している。

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Ｇ１〜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Ｆｌ
−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、
Ｈ２、Ｈ３、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、この内側端
縁１４は絶縁１１！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０１〜Ｃ４との
間隔即ち幅Ｌｌ　よりも小さい。

導電性膜４は平面的に見てｐ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
リングを構成し、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が、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を通してｐ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ｌ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はリンかドー
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
縁よりも若干内側に位置し、保護膜５の外側には第１の
ｎ十形領域９の外周部が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か得られ
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かできる。

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

（２）　導電性膜４のうちｎ影領域７側に延在する幅を
小さくする二となしに導電性膜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
位リンクとして良好に機能する。

（３）　導電性膜４かアノード電極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張係数が保護膜５や
半導体基体１の線膨張係数に近いポリシリコンによって
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の熱膨張の影響をより効果
的に緩和できる。

（４）　保護膜５の亀裂が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ｐ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
亀裂も生しない。

（５）　導電性Ｈ４か平面的に見て半導体基体１の端縁
の４つの辺部Ａｌ−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か小型化している。

［他の実施例］ 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。こ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
成るケート電極２６が接続され、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２９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。

プ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によって被覆さ
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２９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つの角部て第
８図に示すようにｐ影領域２２に接続されているか、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は２］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か第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］ 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Ｂｌ　−Ｂ４に対向
する部分の絶縁膜２の外周端の円弧状角部分Ｆ１〜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の角取りをと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ｐ十形領域８の代りにガードリング構
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、絶縁ケート型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。しかしなか
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０角部にのみ導電
性膜４を接続させてもよい。

［発明の効果］ 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か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ｎ
−ｎ線断面図、 第３図は第１図のｍ−ｍ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図に対応する部分で示す断面図、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影領域、８・・・ｐ十形領域、
９・・・第１のｎ十形領域。

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、 前記絶縁膜（２）は前記半導体基体（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）に跨って前記第１の半導
   体領域（７）と前記第２の半導体領域（９）の表面を被
   覆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、 前記絶縁膜（２）の外周端は前記半導体基体（１）の前
   記一方の主面の辺部に対して所定の間隔を有して略平行
   に延びている直線状部分と、前記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（Ｅ１〜Ｅ４）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）の前記角部と前記絶縁膜（２）の前記角部分との
   間において前記第２の半導体領域（９）に接続されてお
   り、 平面的に見て前記導電性膜（４）の前記第１の部分の前
   記第１の半導体領域（７）に対向している領域の幅（Ｌ
   １）が前記導電性膜（４）の前記第１の部分の前記第２
   の半導体領域（９）に対向している領域の幅（Ｌ２）よ
   りも大きくなるように前記第１の部分が形成されており
   、 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、前記絶
   縁膜（２）の前記直線状部分（Ｅ１〜Ｅ４）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。