JPS59500073A - プレ−ナ半導体装置 - 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】 ゾレーナ半導体装置 公知技術 本発明は請求の範囲第１項の上位概念によるゾレーナ半導体装置に関する。この 種の半導体装置は既に公知である。しかし公知の装置は次の欠点２有する。即ち 、半導体装置において、例えは高い電圧および温度で動作する際被覆ラッカの分 極作用により発生するような、外部から作用する電界が阻止特性曲線の低下を引 き起こし、甘たは降伏電圧は不活性化層の厚さの変化によってのみ一定の限界内 で作用可能であるが、金属化を施した後には変化しない。

本発明の利点 請求の範囲に示された特漱を有する本発明による半導体装置はそれに対して次の 利点を有する。即ち、動作中に第１領域の周囲に形成される空間電荷領域はスト ップリングとして働く環状の領域内に制限され、仮覆電極の下で外部電界から迦 蔽され、さらに第１ｐｎ−接合部における降伏電圧は広い範囲で変化可能である 。請求の範囲第２項は分圧器を用いて降伏電圧を調節すること全％に簡単に実現 する構成を示す。請求の範囲第１項および笛２項による本発明の装置の有利な実 施形態は他の案ｔｉ１Ｍ態様項の第３項から第１２項により本発明による半導体 装置の実施ｆｙＵにつき以下（ｌて図を２ 閤いて詳しく説明する。

第１図は第１　ｐｎ−接合部に分ける降伏電圧を調節するための外部の万一ミン ク分圧器を有する本発明によるプレーす半導体装置の路線図、第２図は外部分圧 器の分圧比に依存する第］、ｐｎ−接合部における降伏電圧Ｌ’Ｂｒの経過を示 す図、第３図はオーミック分圧器がモノリンツクに集積されている本発明による 半導体装置の平面ｌ−１第４図は嬉３図のＡ−Ａ’線で切った、本発明による半 導体装置の断面図、第５図はオーミック分圧器が部分的にツェナダイオード列で 置換えられている本発明による半導体装置の一部の平面図、および第６図は第５ 図のＢ　−Ｂ’線で切った、本発明による半導体装置の断面図を示す。

実施例の説明 プンーナｐｎ−接合部１２は、阻止特性が外部からの影響（例えば極性化合物、 アルカ■１イオン金属箔片等）（Ｃより所望されない作用？受けないようにする ために、絶縁体１３の上の金属電極１５により保護される第１図は本発明の実施 例の路線図を示す。その際半導体板１０はｎ−導電形珪素から成り、絶縁体１３ は熱的に成長された二酸化珪素から戊る。金属電極１５はｐ影領域１１およびｎ 　影領域１４を被覆し、このｎ″−影領域はｎｐｎ形トランジスタの際には同時 にエミッタと一緒に拡散される。しかし第１図にはｎｐｎ形ト特表昭５！Ｊ−５ ０００７３（３） ランジスタの討　導電形エミッタ領域は示されていす、従って第１図の装置はツ ェナダイオードとして見ることができる。達成可能な降伏電圧は珪素の基礎ドー ピングの他に実質的には酸化層１３の厚さおよび電接１５の電位に依存する。

第２図は、外部分圧器１６の分圧比Ｒ１：、Ｒの関数として降伏電子の関係？示 す。Ｕｌは、被覆電極１５が直Ｗｐ形領域１］に接続されている場合に得られる 降伏電圧である。本実施例においてこの降伏電圧は、被覆電極１５なしで得られ る降伏電圧よりも明らかに小さい。この降伏電圧は相応するＭＯＳ−構造体のデ イゾンソンヨンブレークダウン（＼’ｅｒａｒｍｕｎｇｓｄｕｒｃｈｂｒｕｃｈ ）の除の電圧と同じである。Ｕ２は電＠１５刀）ｎ　影領域１４　、即チｎｐｎ 形トランジスタのコレクタ領域に接続きれた際の降伏電圧である。この降伏電圧 はキャリアの増加に基〈電界強度の上昇のために同様に被覆電極１５なしの降伏 ′球圧よりも小さい。得られる最大の降伏電圧は、分圧比Ｒ１：　Ｒ２＝　Ｕ２ ：　（Ｕ１＋Ｕ２）　の際にＵ１＋Ｕ２になる。降伏電圧の温度特注はトランジ スタにおいて、特に分圧器１６が第２図における電圧曲線の右の側縁に調節され る場合、同じ阻止電圧を有するツェナダイオードにおけるよシも小さい。

第３図および第４図は、どのように分圧器１６がモノリンツクに集積されるかの 例を示す。第３図の平面図かられかるように、その際分圧器抵抗１６ａは半導１ 不板】Ｏの主表面から拡散され、長く伸びたｐ導電形の第３領域１１６ａ’？形 成する。この第３領域１１６ａｉｄ第１領域１１から延び出ており、不活性化層 １３およびその上に延在し被覆電極１５として働く金属化部によって少なくとも 部分的に被覆くれている。金属化部全体の周縁は巣３図において破線で示されて いる。第３領域１１６ａの上の一定の位置において被、！電極１５の下に不活性 化層１３がない。そのようにして形成されているコンタクト窓、１２２ａ内にあ る被覆電極１５の部分はその際分圧器１６のタップ１６ｂをテｉ成する。分圧器 抵抗１６ａの５１端部１９は第３図においで第１領域１１の右下の角にあシ、嬉 １領域１１と第３領域１１６ａとの隙間のない移行部になる。

分圧器抵抗１６ａの第２端部２０は、第３領域１１６ａの他方の端部であり、こ の端部は第３図において半導体板１０の左上の角の少し右にある。第３領域１１ ６ａにより形成されている分圧器抵抗１６ａの第２端部２０は、不活性化層１３ 上を導かれた金属化部２２によシ、この金属化部２２が不活法化層１３円に設け られているコンタクト窓２２ａを介してその下にありオー互に接続すべき領域に 接点接続されるようにして、ストップリング１４の一部分と接続されている。嬉 ３領域１１６ａの左上の部分の上の被覆電植１５において、不活性化層１３の露 出された空所３ｏが設けられている。不活性化層１３の、空所３０によって露出 された部分に囲まれた中にコンタクト窓３０１，３０２．３０３が設けられてお り、これらのコンタクト窓は嬉３領域１１６ａの長手方向に並んでいる。これら のコンタクト窓３０１．３０２，３０３は短絡金層化部Ｍにより橋絡されておシ 、この短絡金層化部は第３領５域１１６ａの、コンタクト窓３０　］、　、　３ ０２および３０３の間にある部分全短絡する。この短絡金層化部Ｍの個々の部分 片Ｍ１およびＭ２全分垢することによシ、第１　ｐｎ−接合部１２における降伏 電圧を所望の値に調節設定できるために、分圧器１６は調整可能である。

このような金属化部ブリッジ全分離するための適切な方法はドイツ連邦共和国特 許出願公告第２２５６６８８号公報に記載されている。

第５図および第６図の実施例において、領域１１６ａにより形成されている抵抗 の分圧器１６ａの、第３図の左上の角にある部分は、ツェナダイオードＺ１゜ｚ ２．Ｚ５の列で置換えられている。これらのツェナダイオードはそれぞれ、半導 体板１０の主表面に拡散された、ｐ形導電件を有する領域４０と、この領域４０ ＋ 内に拡散された、ｎ　形導電性を有する領域４１とから成る。ツェナダイオード ２１．　Ｚ２．２３　の範囲に分いて金属化部１５に空所３１が設けられておシ 、この空所の内部でツェナダイオード２１．２２．２３　が金属化部ブリッジＢ １．　Ｂ２により相互（で接続されている。

さらに窄ｒｊｒ３　］の内部にふ・いてツェナダイオード列Ｚ１６ 、２２．２５の最後のツェナダイオードＺ３は他の金属化部ブリッジＢ３＋てよ りストソゾリング１４の一部に接続されている。その際これらの接続は、金属化 部ブリッジＢ１．８２　、　Ｂ３が不活性化層１３内に設けられているコンタク ト窓を介して相応する、下にある領域に接点接続されるように行なわれている。

嬉５図および窮６図に示されている実施例ではオーミック分圧器抵抗１６ａの一 部がツェナダイオードｚ１、Ｚ２．Ｚ５の列で置換えられており、これらのツェ ナダイオードのｐ形感電性領域４ｏは同時にｐ影領域１１およびｐ影領域１１６ ａと一緒に拡散され、ｎ＋形領領域４１同時に主接合部１２の空間電荷を制限す る層　影領域１４と一緒に（ｎｐｎ形トランジスタの際は同時にエミッター領域 と一緒に）拡散される。ツェナダイオードｚ１．　Ｚ２．　ｚ５の降伏電圧は１ ｏｖのオーダである。

主妥合部１２の逆方向電圧の調節のために、冒い逆方向電流にて高い阻止電圧を 短時間加えることにより、ツェナダイオードＺ１．　Ｚ２．　Ｚ３は個々に短絡 され得る。

明らかに調監区間の数は実施例で確定されておらず、記述された調整方法は必要 な場合に組合わされる。

既に示されたように、本発明は１つのダイオードに関する、図示の実す淑例に制 限されるものではない。むしろ一般に個々のｐｎ−８合部の阻止特注の制御に閲 す１俵ｒｌａ５９−５０００７３　（４）る。従ってここではトランジスタのベ ース−コンクターｉ合部について考えることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　所定の導電形の単結晶の半導体板（１０）、半導体板（１０）に主表面から 拡散されておシ、半導体板（１０）の材料と共に箭ｌ　ｐｎ−接合部（１２）を 形成する、半導体板とは反対の導電形の第１領域（１１）、および半導体板（１ ０）の前記主表面勿コンタクト窓？除いて被ｊｉする不活性化層（１３）とを有 する半導体装置において、半導体板（１０）に前記主表面から第１領域の周囲に 、半導体板の基礎材と同じ導電形で不純物濃度の高い、ストップリングとして拗 く環状の家２領域（工４）が拡散されており、不活性化層（１３）の上に、第１ ｐｎ−Ｗ合部（１２）Ｔｈ環状に囲み、該ｐｎ−接合部の、半導体板（１０）の 主表面との交差線を６つ、被覆電極（１５）として作用する金属化部が設けられ ており、該金属化部は環状領域（１４）の上の範囲ＶＣ４で延在しており、被覆 電極（１５）の電位は調節可能でろシ、該電位は、第１領域（１１）の電位と半 導体板（１０）の第１領域の外にある、第１領域（１１）と反対の導電形？有す る部分の電位との間にあるとと全特徴とする半導体装置。 ２　被覆電極（１５）の電位を調節するために分圧器（１６）が設けられており 、該分圧器が分圧器抵抗（１６ａ）とタップ（１６ｂ）と全有し、その際タップ （１６ｂ）は被覆電極（１５）に接続されておシ、分圧器抵抗Ｃ１６ａ）の第１ 端部（１９）は第１領域（１１）に接続されておシ、分圧器抵抗（１６ａ）の第 ２端部（２０）は半導体板（１０）の第１領域（１１）の外にある、第１領域（ １１）と反対の導電形を有する部分に接続されている請求の範囲第１項記載の半 導体装置。 ３　分圧器（１６）がモノリシックに集積されている請求の範囲第２項記載の半 導体装置。 ４　分圧器抵抗（１６ａ）が少なくとも部分的にオーミック抵抗である請求の範 囲第３項記載の半導体装置。 ５　分圧器抵抗（１６ａ　）は半導体板（１０）の主表面から半導体板（１０） に拡散され、第１領域（１１）と同じ導電形の、長く延在された第３領域（１１ ６ａ）を有し、その際第３領域（１１６ａ）は第１領域（１１）から延び出てお り、また少なくとも部分的に不活性化層（１３）および該不活性化層上を導かれ ている、被覆電極Ｃ１５）として働く金属化部により被覆されており、第３領域 （１］６ａ）の上の一定の位置において被覆電極（１５）として働く金属化部の 下に不活性化層がなく、そのようにして形成されたコンタクト窓（１，２２ａ） の中にくる被覆電極（１５）の部分が分圧器（１６）のタップ（１６ｂ）を形成 する請求の範囲４４項記載の半導体装置。 １０ ６　分圧器（１６）は純粋なオーミック分圧器であり、第３領域（１１６ａ）は 分圧器抵抗（１６ａ）全体を形成する請求の範囲第５項記載の半導体装置。 ７　第３領域（１１６ａ）により形成される分圧器抵抗（１６ａ）の第２端部（ ２０）が不活性化層上？導かれている金属化部（２２）により半導体板Ｃｌ０） の、疼１領域（１１）および嬉３領域（工１６ａ）とは反対の導電形金有する部 分、有利にはストップリング（１４）の部分と、該金属化部（２２）が不活性化 層（１３）内に設けられたコンタクト窓（２２ａ　）’Ｔｈ介してその下にあり 相互に接続すべき領域（２０，１４）と接点接続されるようにして、接続されて いる請求の範囲第６項記載の半導体装置８　第３領域（１１６ａ）の一部の上に 被覆電極（１５）として働く金属化部において空所（３０）が設けられており、 該空所が不活性化層（１３）の露出された空所（工３）によシ露出された不活性 化層Ｃ１３）の部分に囲まれた中にコンタクト窓ｃ３０１．３０２，３０３）が 設けられており、該コンタクト窓は第３領域Ｃ１１６ａ）の長手方向に並べられ ておシ、これらのコンタクト窓（３０１，３０２゜３０３）は短絡金属化部ＣＭ ）により橋絡されており、該短絡金属化部はコンタクト窓Ｃ３０１，３０２，３ ０３）の間にある第３領域（１１６ａ）の部１積ｎｏ　５９−５０００７３　（ ２）分音短絡し、第１　ｐｎ−接合部（１２）における降伏電圧を所望のｆＩＮ に調節するために、短絡金属化部（Ｍ）の個々の部分片（Ｍｌ、Ｍ２）ｋ分離す ることにょシ分圧器（１６）が調整可能である請求の範囲第５項乃至第７項のい ずれか１つに記載の半導体装置。 ９　分圧器抵抗（１６ａ）がオーミック抵抗と、該オーミック抵抗に対しおよび 相互に直列に（２）続されているツェナダイオードｃ　ｚｌ、ｚ２．ｚ５）の列 から敗る請求の範囲第４項記載の半導体装置。 １０　ツェナダイオード（ｚｌ、ｚ２．Ｚ５）はそれぞれ、半導体板（１０）の 主表面に拡散された、第１領域（ＩＩ）と筺３領域（１１６ａ）と同じ導電形の 領域（４０）と、該領域（４０）Ｋ拡散された、半導体板（１０）の基礎材と同 じ導電形で不純物法度の高い領域（４１）とから成り、ツェナダイオード（Ｚｌ 。 Ｚ２．Ｚ５）の範囲において被覆電極として働く金属化部（１５）に空所（３１ ）が設けられており、該金属化部内でツェナダイオードＣＺｌ、Ｚ２．Ｚ３）が 金属化部ブリッジＣＢ、、Ｂ２）により接続され、寸だダイオード列（Ｚｌ、Ｚ 、２．Ｚ３）の最後のツェナダイオード（Ｚ５）は他の金属化部ブリッジ（Ｂ３ ）を介して半導体板（１０）の、第１領域（１１）と紀３領域（１１６ａ）とは 反対の導電形の部分、有利にはストップリング（１４）の部分と接続されており 、その際金属化部ブリッジＣＢ１．Ｂ２．Ｂ５）は不活性化層（ｊ３）内に設け られたコンタクト窓を介して相応するその下にある領域に接点接続されている請 求の範囲第５項乃至第９項のいずれが１つに記載の半導体装置。 １１　嬉１　ｐｎ−接合部（１２）における降伏電圧を所望値に調節するために 分ａｌＥ器（１６）は個々のツェナダイオード（Ｚｌ、Ｚ２．Ｚ３）の短絡によ り調整可能である請求の範囲第１０項記載の半導体装置。 １２　ツェナダイオ−ｒ　ＣＺ、、Ｚ２．Ｚ５）は、高い阻止電流にて高い阻止 電圧が短時間印加されることにより短絡可能なＪ請求の範囲第１１項記載の半導 体装置。