JPH065692B2 - 半導体デバイス - Google Patents

半導体デバイス

Info

Publication number
JPH065692B2
JPH065692B2 JP57179672A JP17967282A JPH065692B2 JP H065692 B2 JPH065692 B2 JP H065692B2 JP 57179672 A JP57179672 A JP 57179672A JP 17967282 A JP17967282 A JP 17967282A JP H065692 B2 JPH065692 B2 JP H065692B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
auxiliary electrode
semiconductor device
channel stopper
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP57179672A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5877242A (ja
Inventor
イエンス・ペ−ル・シユテングル
ヘルム−ト・シユトラツク
イエネ・チハニ
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.)
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Corp filed Critical Siemens Corp
Publication of JPS5877242A publication Critical patent/JPS5877242A/ja
Publication of JPH065692B2 publication Critical patent/JPH065692B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
    • H10D64/111—Field plates
    • H10D64/112—Field plates comprising multiple field plate segments

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Element Separation (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、第1の導電型の基板と基板の表面に形成され
た反対導電型の少なくとも1個の領域に成る半導体素
体、埋込まれたこの領域のある表面上の絶縁層、この領
域に接触する電極、この領域外で絶縁層上の半導体素体
の端部に配置され、電気的に基板と接続されているチャ
ネルストッパ、および絶縁層上に配置され、この領域と
チャネルストッパ間に位置して電気的に前記領域と接続
されている補助電極を備えた半導体デバイスに関するも
のである。
〔従来の技術〕
第5図は従来の半導体デバイスの一例を示すもので、n
型の半導体領域51の表面に強p型のプレーナ領域52
が形成され、両領域51,52間にpn接合53が形成
されている。このpn接合53は、その水平部分と垂直
部分との間に湾曲した部分を有し、その部分は点54を
中心とする曲率半径rを有している。領域52は電極5
5と接触し、領域51は電極56と接触している。今電
極55,56間に図に示すような極性の電圧UEが加わ
ると、pn接合53の両側に空間電荷領域が形成され、
その境界面は57,58で示される。空間電荷領域の水
平部分においては領域52内に空間電荷Q1が存在し、
一方領域51内に空間電荷Q2が存在する。この両空間
電荷は互に等しい。同様のことは空間電荷領域の垂直部
分に対しても成立する。空間電荷領域の湾曲部分におい
ては、領域52内に空間電荷Q3が存在し、領域51内
には同じ大きさの負の空間電荷Q4が対向して存在す
る。pn接合の両側において相対する電荷は常に等しく
なければならないから、pn接合53の両側において空
間電荷領域の部分が占める容積も互いに一定の比を有す
る。すなわち容積の比V1/V2=V3/V4でなけれ
ばならない。それ故湾曲した部分の空間電荷領域の厚み
d4は、水平部分及び垂直部分の空間電荷領域の厚みd
2より小さくなければならない。したがって、湾曲した
部分の電界強度はpn接合の平坦な部分におけるそれよ
り大となる。それ故pn接合の湾曲した部分において内
部絶縁破壊が生じることになる。しかしこの内部絶縁破
壊は、半導体素体の表面におけるキャリアが動くために
低い電圧で表面絶縁破壊が生じるため一般には生じな
い。
冒頭に述べたような半導体デバイスは例えば"Siemens F
orschungs-und Entwicklungs-Berichten"、第9巻(1
980)第4号第186頁に記載されている。この刊行
物の第13図には冒頭において述べられた構成を持つM
OSパワートランジスタが示されている。トランジスタ
の端部にあるチャネルストッパは、空間電荷領域が基板
の端部迄広がるのを防止する。補助電極は、前述の第5
図で説明した湾曲部分の発生を防ぐことにより空間電荷
領域の厚みd4を増大させ、また絶縁層の領域において
は半導体基板内より臨界的な電界強度が本質的に高いか
ら絶縁層の領域において始めて湾曲を生成せしめること
に寄与するものである。等電位線はその場合専らチャネ
ルストッパと補助電極との間で半導体素体の表面を通過
する。チャネルストッパは、基板と接触しかつ絶縁層に
少し重なるアルミニウム導電路より成っている。このよ
うな簡単なチャネルストッパは半導体素体の表面範囲に
等電位線の鋭い湾曲を生じさせることが明らかとなっ
た。このことは高い電界強度を半導体素体の表面範囲に
生じ、この結果表面絶縁破壊を生ずることがある。その
際表面における絶縁破壊電圧は半導体素体自身中よりも
著しく僅少である。この問題はMOSパワートランジス
タにおいてのみならずすべてのプレーナ半導体デバイス
において現われる。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は、冒頭に記載したような半導体デバイスを、半
導体素体の表面範囲における等電位線の強い湾曲が避け
られるように改善することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上述の目的を達成するため、本発明によれば、第1の導
電型の基板と基板の表面に形成された反対導電型の少な
くとも1個の領域より成る半導体素体、前記領域のある
表面上の絶縁層、前記領域に接触する電極、前記領域外
で前記絶縁層上の半導体素体の端部に配置され、電気的
に基板と接続されているチャネルストッパ、および前記
絶縁層上に配置され前記領域とチャネルストッパ間に位
置して電気的に前記領域と接続されている補助電極を備
えた半導体デバイスにおいて、チャネルストッパは少な
くとも2個の段を有し、前記領域に近い方の段は半導体
素体の表面への間隔が遠い方が段より大きいようにした
ものである。
本発明の構成は特許請求の範囲第2項ないし第8項に示
されている。
〔実施例〕
本発明の実施例を図面について詳細に説明する。図は4
つの異なる実施例の半導体素体の一部および電極の断面
図ないし平坦図を示す。同じ部分は同じ符号を持ってい
る。
第1図aにおいて、半導体素体の基板は1で示す。基板
には基板と反対の導電型を持つ領域2が平坦に埋込まれ
ている。領域2と基板1はpn接合3において互に接し
ている。半導体素体の表面は、一般に行われるように二
酸化シリコンSiO2より成る絶縁層4を備えている。
この絶縁層はpn接合3を半導体素体の表面に現われる
所でおおい、半導体素体の端部5の近く迄達している。
端部5にはチャネルストッパ6が備えられており、これ
は絶縁層4上に載置されている。チャネルストッパ6は
電気的に基板1と接続されている。チャネルストッパ6
は2個の段7と8より成り、端部5から遠く離れた方の
段8は半導体素体の表面20からの間隔が端部に隣接す
る方の段7より大きい。チャネルストッパ6のこれらの
段7,8はドーピングされたポリシリコンの唯1個の層
から成ることができる。他の導電性材料も同様に可能で
ある。
チャネルストッパ6は2個以上の段から構成することも
できる。その場合第3の段は半導体素体の表面20から
の間隔が段8より大きい。第1図aによる実施例では第
3の段は、第2の段8に重なっている金属電極9より成
っている。金属電極9は同様に基板と接触されており、
これによりチャネルストッパ6の一部を形成する。絶縁
層4上には更に補助電極10があり、その目的は更に以
下で説明する。補助電極10は電極14を介して領域2
と電気的に接続されている。
図に示す極性をもつ電圧Uが印加されると、pn接合3
は逆方向にバイアスされる。これにより空間電荷領域が
構成され、その等電位線は17で示されている。表面2
0からのチャネルストッパ6の間隔が領域2の方に向っ
て増大することを前提として、チャネルストッパ6の下
を走る等電位線17は大きい湾曲半径を持っている。即
ち半導体素体の内部における電界強度は小さく保持され
る。更に等電位線17は互に大きい間隔をおいて半導体
素体の表面20を通過する。即ち表面電界強度は僅少に
保持される。設計を適当にすることによって、表面絶縁
破壊を半導体素体の内部における絶縁破壊に著しく近付
けることが可能である。
領域2およびチャネルストッパ6間の等電位線の変化
は、上記の補助電極10および補助電極15によって更
に改善することができる。補助電極15は半導体素体の
端部5に向かう方向において間隔を増大し、領域2とそ
の表面20に最も近い部分で重なっている。補助電極1
5は電極16によって電極14および補助電極10と接
触されている。補助電極10は複数個の部分から成り、
ストライプ状またはリング状の電極11を持つことがで
き、この電極は補助電極10とブリッジ部分12によっ
て電気的に接続されている。この部分については、第1
図aの実施例でストライプ状の電極11を有するものの
平面図を示す第1図bからさらによく理解することがで
きる。電極11はその際等電位線の形に影響を与え、こ
れにより補助電極の下の範囲においても等電位線の曲率
半径が小さくなるのを避けられるようにしている。等電
位線17はその際絶縁層4の表面を通過する。電極で被
われない絶縁層4の表面部分の安定化のためには、例え
ば蒸着された無定形のシリコンから成ることのできる表
面安定化層13が備えられている。
第1図に示した実施例はほぼ次の寸法を持つことができ
る。半導体素体の表面20からの段7の間隔=0.1μ
m、表面20からの段8の間隔=0.5〜1μm、表面2
0からの電極9の最小間隔=1〜2μm、ストライプ状
の電極11からの電極9の間隔=3〜15μm、電極1
1の幅=5〜10μm、電極11と補助電極10間の間
隔=略降伏電圧に応じて20〜50μm、チャネルスト
ッパ6に対応する補助電極15の間隔、領域2のドーピ
ング=1018〜10-3、基板1のドーピング=2.10
14cm-3。
このような半導体デバイスにより、逆降伏電圧が700
Vに達したにすぎない簡単なチャネルストッパを持つ半
導体デバイスに対して、1000Vの逆降伏電圧が得ら
れた。
第2図による半導体デバイスが第1図によるものと異な
っているのは、補助電極10に複数個のストライプ状電
極11および18が設けられていることである。電極1
1および18はブリッジ部分12および19によって補
助電極10と接続されている。ここでも等電位線の大き
い曲率半径と大きい間隔が半導体素体の表面20を通過
の際生ずる。電極11および18の下並びに補助電極1
0の下の等電位線が特に有利になるのは、電極11が持
つ補助電極10からの間隔が電極18が持つ電極11か
らの間隔より小さいときである。11と18間の間隔は
その際20〜50μm、または11と10間の間隔は1
0〜25μmとすることができる。すべてのその他の値
は第1図による実施例に対応して選ぶことができる。
特に安定した特性は、絶縁層4がほぼ完全に被われてい
る第3図による半導体デバイス、または絶縁層4が完全
に補助電極により被われている第4図による半導体デバ
イスにおいて得られる。第3図によるデバイスにおいて
はチャネルストッパの最も上の段9はブリッジ部分22
によって補助電極21と接続されている。チャネルスト
ッパ6の段7および8のみが基板電位にある。この実施
形式は、等電位線が補助電極とチャネルストッパ6の上
の段8間の間隙23において圧縮されるから、比較的低
い逆降伏電圧に対して適している。絶縁層4の材料、例
えば二酸化シリコンはシリコンより著しく高い絶縁破壊
電圧を持つが、補助電極とチャネルストッパ間の比較的
僅少な間隔は適用可能性を200ないし300Vの逆降
伏電圧に制限する。補助電極21により被われない、絶
縁層4の表面部分はこの場合も表面安定化層13により
被われており、この層は同様に蒸着されたシリコンより
成ることができる。極めて安定した特性は第4図による
実施例によって得られ、これにおいては補助電極24は
チャネルストッパ6に重なっている。ここでも電気力線
は補助電極24とチャネルストッパ6間の間隙23にお
いて圧縮され、従ってこの実施形式は同様に200およ
び300V間の逆降伏電圧に制限されている。
本発明はすべてのプレーナ半導体デバイス、例えばサイ
リスタ、バイポーラトランジスタ、MOSトランジスタ
およびダイオードに適している。半導体チップ上に唯1
個のシステムしか持たない半導体デバイスにおいては、
チャネルストッパは半導体素体の端部におけるこのシス
テムの囲りに配置されている。例えばパワーMOSトラ
ンジスタおよびサイリスタにおけるように複数個のシス
テムを持つ半導体チップにおいてはチャネルストッパは
それぞれ半導体チップの端部と端部に隣接したシステム
間にある。
【図面の簡単な説明】
第1図a、第2図、第3図および第4図はそれぞれ本発
明の異なる実施例の断面図、第1図bは第1図aの実施
例の平面図、第5図は従来の半導体デバイスの作用を説
明するための断面図を示す。 1…基板、2…基板と反対の導電形の領域、3…pn接
合、4…絶縁層、5…半導体素体の端部、6…チャネル
ストッパ、7,8…段、9…金属電極、10,21,2
4…補助電極、11,14,16,18…電極、12,
19,22…ブリッジ部分、13…表面安定化層、15
…補助電極、17…等電位線、20…半導体素体の表
面、23…間隙。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/91 (72)発明者 イエネ・チハニ ドイツ連邦共和国ミユンヘン71ウオルフラ −ツハウザ−シユトラ−セ179b (56)参考文献 特公 昭54−388(JP,B1) 特公 昭54−1558(JP,B1)

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1の導電型の基板(1)と基板(1)の
    表面に形成された反対導電型の少なくとも1個の領域
    (2)より成る半導体素体、前記領域(2)のある表面
    上の絶縁層(4)、前記領域(2)に接触する電極(1
    4)、前記領域(2)外で前記絶縁層(4)上の半導体
    素体の端部に配置され、電気的に基板(1)と接続され
    ているチャネルストッパ(6)、および前記絶縁層
    (4)上に配置され前記領域(2)とチャネルストッパ
    (6)間に位置して電気的に前記領域(2)と接続され
    ている補助電極(10)を備えた半導体デバイスにおい
    て、チャネルストッパ(6)は少なくとも2個の段
    (7、8)を有し、前記領域(2)に近い方の段は半導
    体素体の表面への間隔が遠い方の段より大きいことを特
    徴とする半導体デバイス。
  2. 【請求項2】チャネルストッパ(6)は、重り合って電
    気的に互に接続されている複数個の部分電極(7,8;
    9)より成ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の半導体デバイス。
  3. 【請求項3】補助電極(10)とチャネルストッパ
    (6)間の絶縁層(4)上に、電気的に補助電極(1
    0)と接続されている別のストライプ状電極(11)が
    配置されていることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    または第2項記載の半導体デバイス。
  4. 【請求項4】チャネルストッパ(6)を基点として補助
    電極(10)への方向において互に小さくなる間隔をお
    いて配置されている複数個のストライプ状の別の電極
    (11、18)が備えられていることを特徴とする特許
    請求の範囲第3項記載の半導体デバイス。
  5. 【請求項5】補助電極(24)は絶縁層(4)を完全に
    覆い単一部分より成る金属層であることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の半導体デバイス。
  6. 【請求項6】補助電極(21、24)はチャネルストッ
    パ(6)に重なることを特徴とする特許請求の範囲第5
    項記載の半導体デバイス。
  7. 【請求項7】補助電極(24)は単一部分より成る金属
    層であることを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし
    第6項のいずれか1項に記載の半導体デバイス。
  8. 【請求項8】補助電極(10)は、ブリッジ部分(1
    9,13)によって互に接続されかつ同一平面にある複
    数個の金属層(11,18)より成ることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の半導体デバイス。
JP57179672A 1981-10-16 1982-10-13 半導体デバイス Expired - Lifetime JPH065692B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19813141203 DE3141203A1 (de) 1981-10-16 1981-10-16 Planares halbleiterbauelement
DE31412033 1981-10-16
DE3141203.3 1981-10-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5877242A JPS5877242A (ja) 1983-05-10
JPH065692B2 true JPH065692B2 (ja) 1994-01-19

Family

ID=6144287

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57179672A Expired - Lifetime JPH065692B2 (ja) 1981-10-16 1982-10-13 半導体デバイス

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5311052A (ja)
EP (1) EP0077481B1 (ja)
JP (1) JPH065692B2 (ja)
DE (2) DE3141203A1 (ja)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0341453B1 (de) * 1988-05-11 1993-08-25 Siemens Aktiengesellschaft MOS-Halbleiterbauelement für hohe Sperrspannung
DE4042699B4 (de) * 1989-08-03 2007-04-12 Fuji Electric Co., Ltd., Kawasaki MOS-Halbleitereinrichtung
DE4024728B4 (de) * 1989-08-03 2004-09-30 Fuji Electric Co., Ltd., Kawasaki MOS-Halbleitereinrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE59010855D1 (de) * 1990-06-05 1998-12-24 Siemens Ag Herstellverfahren für einen Leistungs-MISFET
DE59009155D1 (de) * 1990-11-12 1995-06-29 Siemens Ag Halbleiterbauelement für hohe Sperrspannung.
US5381031A (en) * 1993-12-22 1995-01-10 At&T Corp. Semiconductor device with reduced high voltage termination area and high breakdown voltage
KR0175277B1 (ko) * 1996-02-29 1999-02-01 김광호 중첩된 필드플레이트구조를 갖는 전력반도체장치 및 그의 제조방법
DE19741167C2 (de) * 1997-09-18 1999-08-12 Siemens Ag Randstruktur für ein Halbleiterbauelement
US5918137A (en) * 1998-04-27 1999-06-29 Spectrian, Inc. MOS transistor with shield coplanar with gate electrode
DE19839971C2 (de) * 1998-09-02 2000-11-30 Siemens Ag Randstruktur für Halbleiterbauelemente
JP3776666B2 (ja) 2000-02-25 2006-05-17 沖電気工業株式会社 半導体装置
DE10358985B3 (de) * 2003-12-16 2005-05-19 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelement mit einem pn-Übergang und einer auf einer Oberfläche aufgebrachten Passivierungsschicht
DE102004037153B4 (de) * 2004-07-30 2011-09-15 Infineon Technologies Ag Verfahren zum Herstellen eines Leistungshalbleiterbauteils
DE102007030755B3 (de) * 2007-07-02 2009-02-19 Infineon Technologies Austria Ag Halbleiterbauelement mit einem einen Graben aufweisenden Randabschluss und Verfahren zur Herstellung eines Randabschlusses
JP5843801B2 (ja) 2013-03-19 2016-01-13 株式会社東芝 情報処理装置およびデバッグ方法
JP6101183B2 (ja) 2013-06-20 2017-03-22 株式会社東芝 半導体装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL6413894A (ja) * 1964-02-04 1965-08-05
US3602782A (en) * 1969-12-05 1971-08-31 Thomas Klein Conductor-insulator-semiconductor fieldeffect transistor with semiconductor layer embedded in dielectric underneath interconnection layer
US3767981A (en) * 1971-06-04 1973-10-23 Signetics Corp High voltage planar diode structure and method
DE2241600A1 (de) * 1971-08-26 1973-03-01 Dionics Inc Hochspannungs-p-n-uebergang und seine anwendung in halbleiterschaltelementen, sowie verfahren zu seiner herstellung
US3906539A (en) * 1971-09-22 1975-09-16 Philips Corp Capacitance diode having a large capacitance ratio
JPS573225B2 (ja) * 1974-08-19 1982-01-20
JPS54388A (en) * 1977-05-31 1979-01-05 Chikashi Uemura Connecting device for float ship
NL169711C (nl) * 1977-06-01 1982-08-16 Ihc Holland Nv Inrichting voor het constant houden van de trekspanning in een kabel.
US4134125A (en) * 1977-07-20 1979-01-09 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Passivation of metallized semiconductor substrates
JPS5552272A (en) * 1978-10-13 1980-04-16 Seiko Epson Corp High withstanding voltage dsa mos transistor
DE3046749C2 (de) * 1979-12-10 1986-01-16 Sharp K.K., Osaka MOS-Transistor für hohe Betriebsspannungen
DE3012430A1 (de) * 1980-03-31 1981-10-08 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Planare halbleiteranordnung mit erhoehter durchbruchsspannung

Also Published As

Publication number Publication date
EP0077481A2 (de) 1983-04-27
DE3277891D1 (en) 1988-02-04
DE3141203A1 (de) 1983-04-28
US5311052A (en) 1994-05-10
EP0077481A3 (en) 1984-07-25
EP0077481B1 (de) 1987-12-23
JPS5877242A (ja) 1983-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6750506B2 (en) High-voltage semiconductor device
US4532534A (en) MOSFET with perimeter channel
EP0566179B1 (en) A semiconductor component including protection means
US4412242A (en) Planar structure for high voltage semiconductor devices with gaps in glassy layer over high field regions
US4691224A (en) Planar semiconductor device with dual conductivity insulating layers over guard rings
US4819044A (en) Vertical type MOS transistor and its chip
US6534823B2 (en) Semiconductor device
US4561003A (en) Field effect transistor
US3302076A (en) Semiconductor device with passivated junction
US4686551A (en) MOS transistor
JP3591301B2 (ja) 半導体装置
US5311052A (en) Planar semiconductor component with stepped channel stopper electrode
JPH0319712B2 (ja)
US5381031A (en) Semiconductor device with reduced high voltage termination area and high breakdown voltage
US5959345A (en) Edge termination for zener-clamped power device
EP0687011A1 (en) Planar semiconductor device with capacitively coupled field plates
KR100873419B1 (ko) 높은 항복 전압, 낮은 온 저항 및 작은 스위칭 손실을갖는 전력용 반도체 소자
US4881106A (en) DV/DT of power MOSFETS
JP3221489B2 (ja) 絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
KR100394914B1 (ko) pn-접합부및상기접합부의파괴위험을줄이기위한수단을갖는장치
JPS63311766A (ja) Misパワートランジスタ
US6563197B1 (en) MOSgated device termination with guard rings under field plate
JP2996722B2 (ja) 一体型esd保護を備えたnmos素子
CN116845107A (zh) 碳化硅半导体元件
US4584593A (en) Insulated-gate field-effect transistor (IGFET) with charge carrier injection