WO2016193377A1 - Verbesserte halbleiteranordnung mit schottky-diode - Google Patents

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    • H10D64/111—Field plates

Definitions

  • the invention relates to an improved semiconductor device with a Schottky diode, which, while maintaining the electrical data, an increased current density over known
  • a guard ring is diffused into the epitaxial layer in order to improve the breakdown behavior, Such a guard ring is disclosed, for example, in DE 199 39 484 A1.
  • the less doped semiconductor layer of a first doping or of a first conductivity type required for the production of the Schottky clock on a highly doped or more highly doped substrate with the same
  • a more highly doped enrichment layer of the second conductivity type implanted to a lateral penetration of the space charge zone in the area of the second
  • DE 10 2009 056 603 A1 uses a brake oxide which is required for the p (+) implantation, whereby the application of an LTO / CVD layer is omitted.
  • the invention is therefore based on the object, an improved semiconductor device with Schottky diode
  • a semiconductor device having a Schottky diode comprising a guard ring structure, an epitaxial layer and a
  • a diffusion region of the second conductivity type is formed with a concentration gradient that forms a grad n, p junction with a simultaneously diffusing higher doped layer of the first conductivity type.
  • Epitaxial region a positive concentration gradient in the direction of the epitaxial substrate and, thus, a reduction in the effective resistance of the web. Furthermore, the penetration depth of the region becomes of the second conductivity type
  • An advantageous embodiment may provide that in the diffusion region of the second conductivity type 31, a highly doped region 8 is formed close to the surface, wherein the lateral dimensioning of the heavily doped region 8 is formed such that lateral boundaries of the propagation of a
  • a field ring may be arranged outside the concentric region of the second conductivity type such that a vertical distance between the field ring and the diffusion region of the second conductivity type is greater than one of constant
  • Residual layer thickness of the epitaxial layer and layer thickness of the graduated area of composite layer thickness are Residual layer thickness of the epitaxial layer and layer thickness of the graduated area of composite layer thickness.
  • Cross-section B of the structure p (+), p, n, grad n, n (+) is present.
  • a development of the invention may additionally provide that in a more highly doped region of the second conductivity type, a further, even more highly doped region of the second conductivity type is arranged.
  • a semiconductor device comprises a Schottky diode having a region of the first conductivity type, a higher doped region of the first conductivity type and at least one region of the second
  • the region of the first conductivity type may be configured as an epitaxial layer and in particular as an n-epitaxial layer.
  • the higher doped region of the first conductivity type may be referred to as
  • Epitaxy substrate be configured.
  • the region of the second conductivity type may be configured as a diffusion region.
  • first and second conductivity type can be reversed accordingly.
  • the transition area may be formed as a graduated area.
  • the diffusion region of the second conductivity type may form an n, p junction with a concentration gradient of a simultaneously diffusing higher doped layer of the first conductivity type, and preferably form a grad n, p junction.
  • the region of the second conductivity type may be non-contact with the higher-doped region of the first conductivity type
  • the region of the second conductivity type predominantly in the region of the first
  • Line type can be arranged.
  • the invention can provide that at least one field ring is arranged at least in a partial region of the region of the first conductivity type.
  • the at least one field ring may be arranged concentrically to the at least one region of the second conductivity type. It is also particularly advantageous if the at least one
  • Field ring of the second conductivity type is arranged at a distance to the at least one region of the second conductivity type, which is greater than or equal to a layer thickness of the region of the first conductivity type and / or greater than or equal to a composite layer thickness of area of the first
  • Invention may provide that the area from the first
  • Line type has a same or greater layer thickness compared to the higher doped region of the first conductivity type
  • the semiconductor device with an effective epitaxial layer thickness of 2 pm and a spec.
  • Epitaxial layer thicknesses can be the differential
  • the invention may also provide a method of fabricating a semiconductor device having a Schottky diode having an n, p junction, and preferably a grad n, p junction, in which between a region of the first conductivity type and a more highly doped region of the first
  • a transition region of the first conductivity type is introduced with a concentration gradient.
  • the invention may further provide a method in which, to form a guard ring structure, a diffusion region of the second doping type in a homogeneously doped region up to a concentration-graded region of a first conductivity type is introduced on a high-concentration epitaxial substrate of the first conductivity type.
  • At least one field ring can be introduced into at least one region of the first conductivity type.
  • the at least one field ring may be preferably concentric and more preferably outside concentric with a guard ring and / or a second conductivity type region such that a distance between guard ring and / or second conductivity type region and field ring is greater than the layer thickness of the region of first conductivity type or the total layer thickness of the first conductivity type region and the first conductivity type region and the junction region.
  • the invention also provides a method for producing a Schottky diode, wherein, in a first process step, an oxidation of the epitaxial wafer serving as the starting product
  • the oxide window becomes
  • Implantation opened in front of boron and a thin oxide generated before implantation. Here it is essential that considerably lower
  • the contact area of the Schottky area is opened by means of a photo step.
  • the invention also provides a method for producing a Schottky diode, starting from a starting product comprising at least one n (+) substrate, a graded epitaxial region and a constant doped epitaxial region.
  • boron diffuses in and a grad n, p transition is formed and preferably simultaneously
  • n (+) - substrate wherein a preferably simultaneous diffusion from the n (+) - substrate takes place in a direction opposite to the diffusion of boron through both the constantly doped epitaxial region and in the graded epitaxial region and
  • Track region occurs in a direction opposite to the diffusion of boron through both the constant doped epitaxial region and the graded epitaxial region.
  • an optimized Schottky diode with reduced sheet resistance can be provided.
  • the corresponding Schottky diode can be made of a smaller size. Applications of such Schottky diodes can be extended thereby.
  • the method according to the invention for the production of Schottky diodes with reduced sheet resistance provides for the reduction of the constantly doped epitaxial region in at least two steps, one step involving oxidation and one Step at least one preferably simultaneously
  • the invention can provide that in a first reduction, the layer thickness of the epitaxial epitaxial region doped constant from about 0.5 ⁇ is reduced to about 0.3 pm and in a second reduction of about 0.3 pm to about 0.1 pm
  • the invention also provides a Schottky diode comprising contact metallizations, a Schottky barrier, an n (+) substrate, a graded epitaxial region, a constant
  • doped epitaxial region an oxide, a p (+) region and a p-type region and is characterized in that the epitaxial epitaxial region doped constant has a layer thickness of about 0.1 pm and the graduated epitaxial region has a layer thickness of about 2 ⁇ .
  • Such a Schottky diode according to the invention has a reduced sheet resistance and a correspondingly increased
  • the characteristic sheet resistance of the graduated layer of a Schottky diode which has a layer thickness of the epitaxial epitaxial region of approximately 0.1 ⁇ m, is reduced to approximately 15mOhm mm 2 in the case of the 40V voltage class.
  • a total resistance of about 25mOhm mm 2 which allows the current density to increase to about 4A / mm 2 .
  • the dominant residual currents are due to the Schottky barrier and the surface concentration of about 0.1 pm
  • the invention is based on
  • FIG. 1 Schematic sectional view of the invention
  • FIG. 3 enlarged schematic sectional view of a
  • FIG. 4 enlarged schematic sectional view of a
  • FIG. 5 Schematic sectional view of a starting product for the production of a Schottky diode according to the invention
  • FIG. 6 is a schematic sectional view of that shown in FIG.
  • FIG. 7 Schematic sectional view of FIG. 6 after
  • FIG. 8 Schematic sectional view of FIG. 7 after
  • FIG. 9 Schematic sectional view of FIG. 8 after
  • FIG. 10 Schematic sectional view of FIG. 9 after
  • FIG. 11 is a schematic sectional view of an embodiment of a Schottky diode according to the invention, produced in accordance with the process steps shown in FIGS. 5 to 10
  • Fig. 1 is an embodiment of the invention
  • Metallization 1 arranged oxide 2 on.
  • barrier metal layer 5 is provided below the
  • Barrier metal layer 5 and the oxide 2 is a
  • Epitaxial layer 4 arranged.
  • the epitaxial layer 4 is in the embodiment of the first conductivity type, as n
  • the Schottky diode semiconductor device 12 comprises
  • the highly doped epitaxial substrate 7 of the first conductivity type furthermore a highly doped epitaxial substrate 7 of the first conductivity type.
  • Epitaxy substrate 7 formed as an n (+) epitaxial substrate.
  • the Schottky diode semiconductor device 12 also has at least one diffusion region 31 of the second conductivity type, which may also be configured as a guard ring structure.
  • the diffusion region 31 penetrates vertically into a graded region 6, without the diffusion front of n (+) from the
  • the graduated region 6 in the exemplary embodiment is the result of a prior art step profile of the epitaxy process whose vertical diffusion component leads to concentration elevation in region 4 and formation of end state of region 6, as well as endpoint of contraverse diffusion of region 31 through region 4 in region 6th
  • the diffusion region 31 of the second conductivity type is in
  • Embodiment designed as a p area within the diffusion region 31 is a higher doped region 8 of the second conductivity type, in the embodiment according to p (+), introduced such that the covered by the barrier metal layer 5 region of the epitaxial layer 4 and the
  • This higher-doped region 8 of the second conductivity type is structurally designed such that a laterally into the
  • Diffusion region 31 penetrating depletion zone is not limited by the region 8 of the second conductivity type.
  • the higher doped region 8 of the second conductivity type is located near the surface in the diffusion region 31 of the second conductivity type. The necessity of the higher-doped area 8 of the second
  • Conduction type results in particular by avoiding parasitic barriers on or in contrast to the lower doped diffusion region 31 of the second conductivity type.
  • An increase in the current density is achieved by arranging a diffusion region 31 of the second conductivity type, such that it forms into a simultaneously diffusing, more highly doped, first conductivity type, graduated region 6
  • Epitaxial substrate 7 not reached. Thus, there is no p, (n +) transition but a grad n, p transition 9.
  • the adjustable concentration gradient of the graduated region 6 reaches the epitaxial layer 4 and increases its concentration gradually, but without it
  • Barrier transitions are directed vertically and laterally. The vertical transition is from the second conductivity type diffusion region 31 to the graded region 6 from the first
  • the propagation of the space charge zone takes place in the vertical direction predominantly in the diffusion region 31 of the second conductivity type as well as in the direction of the graduated region 6 in the sense of a linearization of the p, n junction 10
  • the propagation of the space charge zone occurs both in the diffusion region 31 of the second conductivity type and in the epitaxial layer 4 of the first conductivity type.
  • Line type is additionally introduced in the embodiment shown, at least one field ring 32, which causes a limitation of the external electric field.
  • this distance referred to as x1
  • x1 is greater than the residual thickness of the epitaxial layer Wxn-grad (n +).
  • the distance x 1 is also greater than the summed layer thickness of the epitaxial layer 4 and the graduated area 6.
  • n, p, p (+), p, n and a vertical cross section (B) of the structure p (+), p, grad n, n (+) is present. It can also be provided that either such a lateral
  • Cross section A or such a vertical cross section B is present.
  • Fig. 3 is shown how the higher doped region 8 from the second
  • Conduction type is arranged so aligned with respect to the oxide 2 and within the region 31 of the second conductivity type that the distance x2 according to the above explanations is further defined.
  • the second conductivity type field ring 32 does not have a higher doped region 8 of the second conductivity type.
  • Fig. 4 shows an additional embodiment in which in the higher doped region 8 of the second conductivity type, corresponding to p (+) another, even higher doped region 11 of the second conductivity type, corresponding to p (++) is arranged.
  • the second conductive type region 8 may be arranged as shown in Fig. 3, and may additionally have a still higher doped region of the second conductive type.
  • the inventive method for producing a Schottky diode is shown schematically in FIGS. 5 to 10.
  • the starting product 108 comprises an n (+) substrate 102, a graduated epitaxial region 103 (in the exemplary embodiment about 3. 5 * 10 ⁇ 15 / ⁇ ) and a constant doped epitaxial region 104, which in the exemplary embodiment, a layer thickness of about 0.5 ⁇ on.
  • the 40V voltage class is described by way of example. It finds one here
  • Epitaxy region 104 of about 0.5 ⁇ (Fig. 5) to about 0.3 pm instead (see Fig. 6).
  • the oxide 105 In the following photo step, the oxide 105 or
  • Open oxide window for boron implantation and generate an oxide prior to implantation see FIG. 7).
  • This may be, for example, diffusion of arsenic.
  • Schottky diode 100 includes contact metallizations 101, 101a, a Schottky barrier 110, an n (+) substrate 102 (gradient about 1 * 10 ⁇ 19 / ⁇ ), a graded epitaxial region 103, a constant doped epitaxial region 104, an oxide 105, a p (+ ) Area 107 and a p-area 106.
  • the constantly doped epitaxial region 104 in this case has a layer thickness of about 0.1 pm, which graduated
  • Epitaxy region 103 (gradient about 3.5 ⁇ 10EXP19 / pm) has a layer thickness of about 2 ⁇ m.
  • a Schottky diode 100 according to the invention in the 40V voltage class has a reduced characteristic sheet resistance, which is approximately 25mOhm mm 2 .
  • Comparable prior art Schottky diode has a bulk resistance of about 40mOhm.mm 2 .
  • Schottky diode and Schottky diode semiconductor device are equivalent

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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

Halbleiteranordnung (12) mit einer Schottky-Diode, umfassend eine Schutzringstruktur, eine Epitaxieschicht (4) und ein Epitaxiesubstrat (7). Die Diode weist ein Diffusionsgebiet (31) vom zweiten Leitungstyp auf, das mit einem Konzentrationsgradienten einer simultan diffundierenden höher dotierten Schicht vom ersten Leitungstyp einen grad n, p Übergang bildet.

Description

"Verbesserte Halbleiteranordnung mit Schottky-Diode"
Die Erfindung betrifft eine verbesserte Halbleiteranordnung mit Schottky-Diode, die unter Beibehaltung der elektrischen Daten, eine erhöhte Stromdichte gegenüber bekannten
technischen Lösungen aufweist und mit geringem Aufwand
produzierbar ist.
Halbleiteranordnungen mit Schottky-Dioden sind aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der US 4 206 540 AI,
hinlänglich bekannt. Dabei handelt es sich allgemein um
Halbleiterbauelemente, die einen Metall-Halbleiter-Übergang als Grundstruktur aufweisen und deren grundsätzliche
elektronische Eigenschaften durch diesen Übergang bestimmt sind .
Im Gegensatz zu ebenfalls gemeinhin bekannten pn-Dioden weisen Halbleiteranordnungen mit Schottky-Dioden diesen gegenüber geringere Schleusenspannungen auf. Weiterhin sind im
Allgemeinen aufgrund ausgeprägter Sperrbereiche die
erreichbaren Durchbruchspannungen bei solchen
Halbleiteranordnungen mit Schottky-Dioden erheblich niedriger als bei pn-Dioden. Üblicherweise wird zur Verbesserung des Durchbruchverhaltens ein Schutzring (engl, „guard ring") in die Epitaxieschicht eindiffundiert. Ein solcher Schutzring ist beispielsweise in der DE 199 39 484 AI offenbart. In aller Regel wird zum Erreichen einer verbesserten Stromergiebigkeit die für die Herstellung des Schottky- ontaktes erforderliche schwächer dotierte Halbleiterschicht einer ersten Dotierung bzw. eines ersten Leitungstyps auf ein hochdotiertes bzw. höher dotiertes Substrat mit gleicher
Dotierung bzw. vom gleichen Leitungstyp aufgebracht.
In herkömmlicher Weise erfolgt eine Begrenzung der maximalen Spannungsbelastung durch den Einbau eines zum Schottky- Übergang parallel liegenden pn-Überganges, der durch Diffusion eines Gebietes vom zweiten Dotierungstyp bzw. zweiten
Leitungstyps erfolgt und der den Schottky-Kontakt ringförmig umgibt .
Nachteilig ist hierbei jedoch, dass beim Anlegen einer Revers- surge-Spannung, welche den abgesicherten Spannungsbereich überschreitet eine Zerstörung der Diode möglich ist.
Hierzu ist aus dem Stand der Technik der US 6 177 712 bekannt, dass ein schwach dotierter Schutzring eines zweiten
Leitungstyps zur Aufweitung des elektrischen Feldes im
kritischen Bereich beiträgt, wodurch der Durchbruch später erfolgt .
Die DE 10 2009 056 603 AI und die DE 10 2009 018 971 AI nehmen sich dieser genannten Problematik an und beschreiben
Halbleiteranordnungen mit Schottky-Dioden, welche verbesserte Reversstromfestigkeiten aufweisen. Dabei findet insbesondere ein vertikaler p, n(+) Übergang von einem Schutzring vom zweiten Leitungstyp durch die Epitaxieschicht des ersten
Leitungstyps in ein höher dotiertes Epitaxiesubstrat vom ersten Leitungstyp, statt. Hierbei erfolgt die Ausbreitung der Raumladungszone in vertikaler Richtung aufgrund eines quasilinearen Übergangs primär in ein p Gebiet, entsprechend einem Gebiet vom zweiten Leitungstyp.
Weiterhin wird in dem Schutzring oberflächennah eine höher dotierte Anreicherungsschicht vom zweiten Leitungstyp,, entsprechend einem p(+) Gebiet, implantiert, um ein laterales Eindringen der Raumladungszone in das Gebiet vom zweiten
Leitungstyp, entsprechend p, zu begrenzen.
Hierzu wird bei der DE 10 2009 056 603 AI ein für die p(+) Implantation erforderliches Bremsoxid eingesetzt, wodurch das Aufbringen einer LTO/CVD-Schicht entfällt.
Bei der DE 10 2009 018 971 AI wird das elektrische Feld im näheren Oberflächenbereich des diffundierten Gebietes mittels eines Linearisierungsringes aufgeweitet. Dieses zusätzlich eingebrachte Gebiet kann zu einer besseren
Potentialhomogenisierung in dem Schutzring mit einer oberhalb des Linearisierungsringes angeordneten Metallschicht verbunden werden, wodurch aufgrund einer Äquilinearisierung des
elektrischen Feldes entlang des Gebietes vom zweiten
Leitungstyp eine Erhöhung der Stoßstromfestigkeit im
Reversbetrieb erreicht wird.
Einerseits weist dieser Stand der Technik jedoch den Nachteil auf, dass die Bauformen der genannten Halbleiteranordnungen mit Schottky-Dioden entweder spezielle und damit einhergehend wirtschaftlich aufwändige Bearbeitungsschritte erfordern, soll eine erhöhte Reversstromfestigkeit bei gleichzeitiger
Minimierung des Vorwärtsspannungsabfalls erreicht werden.
Andererseits liegen bei diesen Konstruktionen geringere
Stromdichten vor, so dass die Bauform entsprechend höher ausfällt, woraus entsprechend höhere Herstellungskosten reduzieren . Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Halbleiteranordnung mit Schottky-Diode
bereitzustellen, welche eine erhöhte Stromdichte und
reduzierte Restströme im Sperrbetrieb aufweist und
kostengünstig und kompakt herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in eine
Halbleiteranordnung mit einer Schottky-Diode, umfassend eine Schutzringstruktur, eine Epitaxieschicht und ein
Epitaxiesubstrat, ein Diffusionsgebiet vom zweiten Leitungstyp mit einem Konzentrationsgradienten ausgebildet ist, das mit einer simultan diffundierenden höher dotierten Schicht vom ersten Leitungstyp einen grad n, p Übergang bildet.
Dies führt zu einer Anhebung der Konzentration im
Epitaxiegebiet, einem positiven Konzentrationsgradienten in Richtung des Epitaxiesubstrates und damit einhergehend einer Verringerung des effektiven Bahnwiderstandes. Weiterhin wird die Eindringtiefe des Gebiets vom zweiten Leitungstyp
verringert und ein Ausbreiten der Raumladungszone erfolgt aufgeteilt in das Gebiet vom zweiten Leitungstyp, entsprechend p, und ein höher dotiertes graduiertes Gebiet vom ersten
Leitungstyp, entsprechend grad n.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass in das Diffusionsgebiet vom zweiten Leitungstyp 31 ein hochdotiertes Gebiet 8 oberflächennah ausgebildet ist, wobei die laterale Dimensionierung des hochdotierten Gebiets 8 derart ausgebildet ist, dass laterale Begrenzungen der Ausbreitung einer
Verarmungszone ausgeschlossen werden.
Es kommt somit nicht zu Begrenzungen der Ausbreitung der
Verarmungszone in ein Gebiet vom zweiten Leitungstyp,
entsprechend p. Eine maximale Ausbreitung der Verarmungszone in ein höher dotiertes Gebiet vom zweiten Leitungstyp, entsprechend p(+), wird unterbunden. Differenzen zwischen lateraler und vertikaler Diffusion werden durch die
Konstruktion des hochdotierten Gebiets vom zweiten
Leitungstyp, entsprechend p(+), ausgeglichen.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass ein Feldring derart außerhalb konzentrisch zu dem Diffusionsgebiet vom zweiten Leitungstyp angeordnet ist, dass ein vertikaler Abstand zwischen dem Feldring und dem Diffusionsgebiet vom zweiten Leitungstyp größer ist als eine aus konstanter
Restschichtdicke der Epitaxieschicht und Schichtdicke des graduierten Gebietes zusammengesetzter Schichtdicke.
Es kann zudem vorgesehen sein, dass ein lateraler Querschnitt A der Struktur n, p, p(+), p, n und/oder ein vertikaler
Querschnitt B der Struktur p(+), p, n, grad n, n(+) vorliegt.
Eine Weiterbildung der Erfindung kann zudem vorsehen, dass in einem höher dotierten Gebiet vom zweiten Leitungstyp ein weiteres noch höher dotiertes Gebiet vom zweiten Leitungstyp angeordnet ist. In dessen Folge kann vorgesehen sein, dass ein lateraler Querschnitt A der Struktur n, p, p(+), p(++), p(+), p, n und/oder ein vertikaler Querschnitt B der Struktur p(++), p(+)/ f grad n, n(+) vorliegt.
Im Weiteren kann die Erfindung derart dargestellt werden, dass eine Halbleiteranordnung eine Schottky-Diode umfasst, die ein Gebiet vom ersten Leitungstyp, ein höher dotiertes Gebiet vom ersten Leitungstyp und wenigstens ein Gebiet vom zweiten
Leitungstyp umfasst, in dem ein höher dotiertes Gebiet vom zweiten Leitungstyp angeordnet ist, das Gebiet vom zweiten Leitungstyp zumindest teilweise innerhalb des Gebietes vom ersten Leitungstyp und eines Übergangsgebietes vom ersten Leitungstyp zwischen dem Gebiet vom ersten Leitungstyp und dem höher dotierten Gebiet vom ersten Leitungstyp angeordnet ist, wobei das Übergangsgebiet einen Konzentrationsgradienten aufweist .
Das Gebiet vom ersten Leitungstyp kann als Epitaxieschicht ausgestaltet sein und insbesondere als n-Epitaxieschicht . Das höher dotierte Gebiet vom ersten Leitungstyp kann als
Epitaxiesubstrat ausgestaltet sein. Das Gebiet vom zweiten Leitungstyp kann als Diffusionsgebiet ausgestaltet sein.
In allen Fällen sieht die Erfindung auch vor, dass erster und zweiter Leitungstyp entsprechend umgekehrt verwendet werden können. Ebenso kann das Übergangsgebiet als graduiertes Gebiet ausgebildet sein.
Das Diffusionsgebiet vom zweiten Leitungstyp kann mit einem Konzentrationsgradienten einer simultan diffundierenden höher dotierten Schicht vom ersten Leitungstyp einen n, p Übergang bilden und vorzugsweise einen grad n, p Übergang bilden.
Denkbar ist zudem, dass anstelle eines grad n, ein grad n(+), p Übergang gebildet wird.
Weiterhin kann das Gebiet vom zweiten Leitungstyp kontaktfrei zu dem höher dotierten Gebiet vom ersten Leitungstyp
angeordnet sein. Im Sinne der Erfindung kann das Gebiet vom zweiten Leitungstyp überwiegend im Gebiet vom ersten
Leitungstyp angeordnet sein.
Weiterhin kann die Erfindung vorsehen, dass zumindest in einem Teilbereich des Gebiets vom ersten Leitungstyp zumindest ein Feldring angeordnet ist. Vorteilhaft kann der zumindest eine Feldring konzentrisch zu dem wenigstens einen Gebiet zweiten Leitungstyps angeordnet sein. Besonders vorteilhaft ist zudem, wenn der zumindest eine
Feldring vom zweiten Leitungstyp in einem Abstand zu dem zumindest einen Gebiet vom zweiten Leitungstyp angeordnet ist, der größer oder gleich einer Schichtdicke des Gebiets vom ersten Leitungstyp ist und/oder größer oder gleich einer zusammengesetzten Schichtdicke aus Gebiet vom ersten
Leitungstyp und Schichtdicke vom Übergangsgebiet. Die
Erfindung kann vorsehen, dass das Gebiet vom ersten
Leitungstyp eine im Vergleich zum höher dotierten Gebiet vom ersten Leitungstyp gleiche oder größere Schichtdicke aufweist
Eine erfindungsgemäße Ausgestaltung der Halbleiteranordnung kann vorsehen, dass die effektive Epitaxieschichtdicke
zwischen l-10pm beträgt.
In einer Ausgestaltung weist die Halbleiteranordnung bei einer effektiven Epitaxieschichtdicke von 2 pm und einem spez.
Widerstand der Epitaxieschicht von 1 Ohmcm einen
Bahnwiderstand von 20 bis 30 mOhm mm2 inklusive der Verluste in einem ca. 300pm/3mOhmcm Substrat auf. Bei veränderten
Epitaxieschichtdicken können sich die differentiellen
Widerstände entsprechend verändern.
Die Erfindung kann auch ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung mit einer Schottky-Diode vorsehen, die einen n, p Übergang und vorzugsweise einen grad n, p Übergang aufweist, vorsehen, bei dem zwischen einem Gebiet vom ersten Leitungstyp und einem höher dotierten Gebiet vom ersten
Leitungstyp ein Übergangsgebiet vom ersten Leitungstyp mit einem Konzentrationsgradienten eingebracht wird.
Die Erfindung kann weiterhin ein Verfahren vorsehen, bei dem zur Bildung einer Schutzringstruktur ein Diffusionsgebiet vom zweiten Dotierungstyp in ein homogen dotiertes Gebiet bis zu einem in der Konzentration graduierten Gebiet eines ersten Leitungstyps auf einem hochkonzentrierten Epitaxiesubstrat vom ersten Leitungstyp eingebracht wird.
Vorteilhaft kann bei dem Verfahren wenigstens ein Feldring in zumindest ein Gebiet ersten Leitungstyps eingebracht werden. Der zumindest eine Feldring kann bevorzugt konzentrisch und besonders bevorzugt außerhalb konzentrisch zu einem Schutzring und/oder einem Gebiet vom zweiten Leitungstyp eingebracht werden, derart, dass ein Abstand zwischen Schutzring und/oder Gebiet vom zweiten Leitungstyp und Feldring größer ist als die Schichtdicke des Gebietes vom ersten Leitungstyp oder der Gesamtschichtdicke aus dem Gebiet vom ersten Leitungstyp und dem Gebiet vom ersten Leitungstyp und dem Übergangsbereich. Alle vorgenannten Merkmale, insbesondere die vorteilhaften Ausführungen werden erfindungsgemäß beansprucht und tragen zur Optimierung der Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe bei.
Die Erfindung sieht zudem ein Verfahren zur Herstellung einer Schottky-Diode vor, wobei in einem ersten Prozessschritt eine Oxidation des Epitaxiewafers , der als Ausgangsprodukt
eingesetzt wird, zur Vorbereitung auf den fotolithographischen Prozess und zur Passivierung vor nachfolgenden
Hochtemperaturschritten erfolgt.
Es findet hierbei eine Verringerung der Schichtdicke des konstant dotierten Epitaxiegebietes von etwa 0,5 μπι auf etwa 0,3 μιη statt .
Im nachfolgenden Fotoschritt wird das Oxidfenster zur
Implantation vor Bor geöffnet und ein dünnes Oxid vor der Implantation erzeugt. Hierbei ist wesentlich, dass erheblich geringere
Implantationskonzentrationen von einer Dosis von etwa
3*10EXP13/pm bei einer Energie von 50keV verwendet werden.
Mit der Diffusion des Bors und der Herausbildung eines p, grad n Überganges kommt es zu einer weiteren Verringerung des konstant dotierten Restgebietes auf etwa 0,1 pm bedingt durch zusätzliche Diffusion des Gradienten in Richtung Oberfläche ausgehend vom Substrat.
Im simultanen Diffusionsprozess kommt es sowohl zu einer
Diffusion des Bors durch das konstant dotierte Epitaxiegebiet als auch in das graduierte Epitaxiegebiet.
Gleichzeitig kommt es zu einer simultanen Diffusion der Träger aus dem Substrat in der der Bordiffusion entgegengesetzten Richtung .
Weiterhin kommt es zu einer vertikalen Diffusion der
Konzentrationsunterschiede (Gradient) im Bahngebiet in
Richtung des konstant dotierten Epitaxiegebietes und
verringert dieses auf etwa 0,1 m.
Es schließt sich ein zusätzlicher Fotoschritt mit
Borimplantation an, der eine oberflächennahe p(+) Anhebung der Borkonzentration erwirkt. Daran anschließende Aktivierung der Träger erfolgt durch einen kurzzeitigen Temperaturschritt.
Nachfolgend wird mittels Fotoschritt das Kontaktgebiet des Schottky Bereichs geöffnet. Es folgen Metallisierungsschritte zur Erstellung der Schottkybarriere und zur
Kontaktmetallisierung . Die Erfindung sieht zudem ein Verfahren zur Herstellung einer Schottky-Diode vor, ausgehend von einem Ausgangsprodukt, das wenigstens ein n (+) -Substrat , ein graduiertes Epitaxiegebiet und ein konstant dotiertes Epitaxiegebiet umfasst.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dabei dadurch
gekennzeichnet, dass Bor eindiffundiert und ein grad n, p Übergang ausgebildet wird sowie vorzugsweise simultane
Diffusionsprozesse erfolgen,
- wobei sowohl eine Diffusion von Bor durch das konstant dotierte Epitaxiegebiet als auch in das graduierte
Epitaxiegebiet erfolgt;
- wobei eine vorzugsweise simultane Diffusion aus dem n(+)- Substrat in einer Richtung erfolgt, die der Diffusion von Bor sowohl durch das konstant dotierte Epitaxiegebiet als auch in das graduierte Epitaxiegebiet entgegengesetzt ist und
- wobei eine vertikale Diffusion eines Gradienten im
Bahngebiet in einer Richtung erfolgt, die der Diffusion von Bor sowohl durch das konstant dotierte Epitaxiegebiet als auch in das graduierte Epitaxiegebiet entgegengesetzt ist .
Es kann somit eine optimierte Schottky-Diode mit reduziertem Bahnwiderstand bereitgestellt werden. Daraus resultiert, dass die entsprechende Schottky-Diode von geringerer Baugröße gefertigt sein kann. Anwendungsgebiete solcher Schottky-Dioden können dadurch ausgedehnt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Schottky- Dioden mit reduziertem Bahnwiderstand sieht die Reduzierung des konstant dotierten Epitaxiegebietes in wenigstens zwei Schritten vor, wobei ein Schritt eine Oxidation und ein Schritt zumindest ein vorzugsweise simultaner
Diffusionsprozess ist.
Die Erfindung kann vorsehen, dass in einer ersten Verringerung die Schichtdicke des konstant dotierten Epitaxiegebietes von etwa 0,5 μκι auf etwa 0,3 pm verringert wird und in einer zweiten Verringerung von etwa 0,3 pm auf etwa 0,1 pm
verringert wird.
Weiterhin wird eine Schottky-Diode beansprucht, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.
Die Erfindung sieht auch eine Schottky-Diode vor, umfassend Kontaktmetallisierungen, eine Schottkybarriere, ein n(+) Substrat, ein graduiertes Epitaxiegebiet, ein konstant
dotiertes Epitaxiegebiet, ein Oxid, ein p(+) -Gebiet und ein p- Gebiet und ist dadurch gekennzeichnet, dass das konstant dotierte Epitaxiegebiet eine Schichtdicke von etwa 0,1 pm aufweist und das graduierte Epitaxiegebiet eine Schichtdicke von etwa 2 μητι aufweist.
Eine derartige erfindungsgemäße Schottky-Diode weist einen reduzierten Bahnwiderstand und eine entsprechend erhöhte
Stromdichte auf. Entsprechend kann die Baugröße einer solchen Schottky-Diode reduziert werden.
Beispielhaft und keineswegs hierauf beschränkend wird der charakteristische Bahnwiderstand der graduierten Schicht einer Schottky-Diode, die eine Schichtdicke des konstant dotierten Epitaxiegebietes von etwa 0,1 pm aufweist, im Fall der 40V Spannungsklasse auf etwa 15mOhm mm2 gesenkt.
Zuzüglich des charakteristischen Widerstands des Substrates von etwa lOmOhm mm2 ergibt sich ein Gesamtwiderstand von etwa 25mOhm mm2, der eine Erhöhung der Stromdichte auf etwa 4A/mm2 ermöglicht .
Die dominanten Restströme werden durch die Schottkybarriere und durch die Oberflächenkonzentration von etwa 0,1 pm
bestimmt .
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. nach diesem Verfahren hergestellte Schottky-Dioden zeichnen sich in vorteilhafter Weise durch niedrigere Sperrströme mittels konstruktiver
Maßnahmen durch Profilierung des Konzentrationsverlaufs mit einem oberflächennahen Gebiet konstanter Konzentration von etwa
Figure imgf000014_0001
und von etwa Ο,δμπι Dicke aus.
Weitere Vorteile sind Erreichung höherer effektiver
Stromdichten durch Verringerung des Bahnwiderstandes. Diese wird durch Einbringen eines Konzentrationsgradienten erreicht, welcher ausgehend vom Substrat mit einem Gradienten von etwa 3,5*10ΕΧΡ/μπι bis zum Erreichen des konstant dotierten Gebietes bei etwa 0,5pm verläuft. Die damit verbundene Reduktion des Bahnwiderstandes ermöglicht eine Erhöhung der Stromdichte zu Referenzbauelementen auf etwa 4A/mm2
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von
Ausführungsbeispielen gemäß nachfolgend beschriebenen
Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 Schematische Schnittansicht der erfindungsgemäßen
Halbleiteranordnung mit Schottky-Diode Fig. 2 Vergrößerte schematische Schnittansicht der
erfindungsgemäßen Halbleiteranordnung mit Schottky- Diode
Fig. 3 Vergrößerte schematische Schnittansicht einer
weiteren Ausführungsform
Fig. 4 Vergrößerte schematische Schnittansicht einer
weiteren Ausführungsform
Fig. 5 Schematische Schnittansicht eines Ausgangsproduktes zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Schottky- Diode
Fig. 6 Schematische Schnittansicht des in Fig. 5 gezeigten
Ausgangsproduktes nach einem ersten Prozessschritt
Fig. 7 Schematische Schnittansicht gemäß Fig. 6 nach
weiteren Prozessschritten
Fig. 8 Schematische Schnittansicht gemäß Fig. 7 nach
weiteren Prozessschritten
Fig. 9 Schematische Schnittansicht gemäß Fig. 8 nach
weiteren Prozessschritten
Fig. 10 Schematische Schnittansicht gemäß Fig. 9 nach
weiteren Prozessschritten
Fig. 11 Schematische Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schottky-Diode, hergestellt gemäß den in Fig. 5 bis Fig. 10 gezeigten Prozessschritten In Fig. 1 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Halbleiteranordnung 12 mit Schottky-Diode dargestellt. Diese weist eine Metallisierung 1 und ein unterhalb der
Metallisierung 1 angeordnetes Oxid 2 auf. Zusätzlich ist eine Barrieremetallschicht 5 vorgesehen. Unterhalb der
Barrieremetallschicht 5 sowie des Oxids 2 ist eine
Epitaxieschicht 4 angeordnet. Die Epitaxieschicht 4 ist im Ausführungsbeispiel vom ersten Leitungstyp, als n
Epitaxieschicht ausgestaltet.
Die Halbleiteranordnung 12 mit Schottky-Diode umfasst
weiterhin ein hochdotiertes Epitaxiesubstrat 7 vom ersten Leitungstyp. Im Ausführungsbeispiel ist das hochdotierte
Epitaxiesubstrat 7 als n( +) Epitaxiesubstrat ausgebildet.
Die Halbleiteranordnung 12 mit Schottky-Diode weist zudem wenigstens ein Diffusionsgebiet 31 vom zweiten Leitungstyp auf, das zudem als Schutzringstruktur ausgestaltet sein kann. Das Diffusionsgebiet 31 dringt vertikal in ein graduiertes Gebiet 6 ein, ohne die Diffusionsfront von n(+) aus dem
Epitaxiesubstrat 7 zu erreichen.
Das graduierte Gebiet 6 ist im Ausführungsbeispiel Resultat eines dem Stand der Technik entsprechendes Stufenprofils des Epitaxieprozesses, dessen vertikale Diffusionskomponente zur Konzentrationsanhebung im Gebiet 4 und der Herausbildung des Endzustandes des Gebietes 6 führt, als auch Endpunkt der gegenläufigen Diffusion des Gebietes 31 durch Gebiet 4 in Gebiet 6.
Das Diffusionsgebiet 31 vom zweiten Leitungstyp ist im
Ausführungsbeispiel als p Gebiet ausgestaltet. Innerhalb des Diffusionsgebietes 31 ist ein höher dotiertes Gebiet 8 vom zweiten Leitungstyp, im Ausführungsbeispiel entsprechend p(+), derart eingebracht, dass das von der Barrieremetallschicht 5 überdeckte Gebiet der Epitaxieschicht 4 und des
Diffusionsgebietes 31 vom zweiten Leitungstyp leitend
verbunden sind.
Dieses höher dotierte Gebiet 8 vom zweiten Leitungstyp ist konstruktiv so ausgebildet, dass eine lateral in das
Diffusionsgebiet 31 eindringende Verarmungszone nicht durch das Gebiet 8 vom zweiten Leitungstyp begrenzt wird. Das höher dotierte Gebiet 8 vom zweiten Leitungstyp ist oberflächennah im Diffusionsgebiet 31 vom zweiten Leitungstyp angeordnet. Die Notwendigkeit des höher dotierten Gebietes 8 vom zweiten
Leitungstyp ergibt sich insbesondere durch eine Vermeidung von parasitären Barrieren auf bzw. in dem demgegenüber niedriger dotierten Diffusionsgebiet 31 vom zweiten Leitungstyp.
Eine Erhöhung der Stromdichte wird dadurch erreicht, dass ein Diffusionsgebiet 31 vom zweiten Leitungstyp, derart angeordnet wird, dass es in ein simultan eindiffundierendes, höher dotiertes graduiertes Gebiet 6 vom ersten Leitungstyp
eindringt, jedoch die Diffusionsfront von n(+) aus dem
Epitaxiesubstrat 7 nicht erreicht. Somit liegt kein p, (n+) Übergang sondern ein grad n, p Übergang 9 vor. Ein
einstellbarer Konzentrationsgradient des graduierten Gebietes 6 erreicht bei der Simultandiffusion die Epitaxieschicht 4 und erhöht dessen Konzentration graduell, jedoch ohne dessen
Oberfläche zu erreichen.
Sperrende Übergänge sind vertikal und lateral gerichtet. Der vertikale Übergang ist dabei vom Diffusionsgebiet 31 vom zweiten Leitungstyp zum graduierten Gebiet 6 vom ersten
Leitungstyp gerichtet. Dies entspricht dem genannten grad n, p Übergang 9. Der laterale Übergang ist vom Diffusionsgebiet 31 vom zweiten Leitungstyp zur Epitaxieschicht 4 vom ersten Leitungstyp gerichtet. Dies entspricht einem p, n Übergang 10.
Die Ausbreitung der Raumladungszone erfolgt in vertikaler Richtung überwiegend in das Diffusionsgebiet 31 vom zweiten Leitungstyp als auch in Richtung des graduierten Gebietes 6 im Sinne einer Linearisierung des p, n Überganges 10. In
lateraler Richtung erfolgt die Ausbreitung der Raumladungszone sowohl in das Diffusionsgebiet 31 vom zweiten Leitungstyp als auch in die Epitaxieschicht 4 vom ersten Leitungstyp.
In einem Abstand zu dem Diffusionsgebiet 31 vom zweiten
Leitungstyp ist im gezeigten Ausführungsbeispiel zusätzlich zumindest ein Feldring 32 eingebracht, der eine Begrenzung des äußeren elektrischen Feldes bewirkt. Dieser als xl bezeichnete Abstand ist im gezeigten Beispiel größer als die Restdicke der Epitaxieschicht Wxn-grad (n+) . Der Abstand xl ist zudem größer als die summierte Schichtdicke der Epitaxieschicht 4 und des graduierten Gebietes 6.
In der Fig. 2 ist eine Darstellung des Diffusionsgebietes 31 vom zweiten Leitungstyp und des Feldringes 32 im Detail gezeigt. Hierbei ist ersichtlich, dass das Einbringen eines oberflächennah angeordneten, höher dotierten Gebietes 8 vom zweiten Leitungstyp in das Diffusionsgebiet 31 vom zweiten Leitungstyp der Vermeidung von parasitären Barrieren auf der Oberfläche des Diffusionsgebietes 31 vom zweiten Leitungstyp und der sich daraus ergebenden Fehlpolungen der
Feldplattenmetallisierung oberhalb des Oxides 2 über dem äußeren lateral diffundierten Bereich des Gebietes 31 dient. Zur Verbesserung der Wirkung der äußeren Feldbegrenzung des Gebietes 32 ist ein Erreichen der Feldplattenmetallisierung des Bereiches 32 konstruktiv zu vermeiden. Das Einbringen eines Gebietes 8 in 32 äquivalent zu den Verhältnissen in 31 ist möglich aber nicht zwingend Die Vermeidung der Feldbegrenzung an der Oberfläche erfolgt durch Festlegung eines als x2 bezeichneten vertikalen
Abstandes zwischen dem Außenumfang des höher dotierten
Gebietes 8 vom zweiten Leitungstyp und dem Außenumfang des Diffusionsgebietes 31 vom zweiten Leitungstyp. Der Abstand x2 ist größer als die sich ausbreitende Raumladungszone im
Diffusionsgebiet 31 vom zweiten Leitungstyp. Weiterhin ist in Fig. 2 gezeigt, dass ein lateraler Querschnitt (A) der
Struktur n, p, p(+), p, n und ein vertikaler Querschnitt (B) der Struktur p (+ ) , p, grad n, n(+) vorliegt. Es kann auch vorgesehen sein, dass entweder ein derartiger lateraler
Querschnitt A oder ein derartiger vertikaler Querschnitt B vorliegt .
In Fig. 3 und Fig. 4 sind schematisch weitere
Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. In der Fig. 3 ist dargestellt, wie das höher dotierte Gebiet 8 vom zweiten
Leitungstyp derart fluchtend bezogen auf das Oxid 2 und innerhalb des Gebiets 31 vom zweiten Leitungstyp angeordnet ist, dass der Abstand x2 gemäß obigen Erläuterungen näher definiert wird. Zudem ist in der Fig. 3 ersichtlich, dass der Feldring 32 vom zweiten Leitungstyp kein höher dotiertes Gebiet 8 vom zweiten Leitungstyp aufweist.
Fig. 4 zeigt eine zusätzliche Ausführungsform, bei der in das höher dotierte Gebiet 8 vom zweiten Leitungstyp, entsprechend p( +) ein weiteres, noch höher dotiertes Gebiet 11 vom zweiten Leitungstyp, entsprechend p(++) angeordnet ist.
Dementsprechend kann mit dieser Anordnung ein vertikaler Übergang p(++), p(+), p, grad n, n(+) stattfinden. Überdies kann, wie jedoch nicht gezeigt wird, das Gebiet 8 vom zweiten Leitungstyp entsprechend Fig. 3 angeordnet sein und zusätzlich ein noch höher dotiertes Gebiet vom zweiten Leitungstyp aufweisen. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Schottky- Diode ist in den Fig. 5 bis Fig. 10 schematisch dargestellt.
In einem ersten Prozessschritt erfolgt zunächst eine Oxidation eines Epitaxiewafers, der als Äusgangsprodukt 108 (siehe Fig. 5) eingesetzt wird, zur Vorbereitung auf nachfolgenden
fotolithographischen Prozess und zur Passivierung vor
nachfolgenden Hochtemperaturschritten .
Das Ausgangsprodukt 108 umfasst ein n(+) Substrat 102, ein graduiertes Epitaxiegebiet 103 (im Ausführungsbeispiel etwa 3, 5*10ΕΧΡ15/μπι) und ein konstant dotiertes Epitaxiegebiet 104, das im Ausführungsbeispiel eine Schichtdicke von etwa 0,5 μιη auf eist .
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist exemplarisch die 40V Spannungsklasse beschrieben. Es findet hierbei eine
Verringerung der Schichtdicke des konstant dotierten
Epitaxiegebietes 104 von etwa 0,5 μιη (Fig. 5) auf etwa 0,3 pm statt (siehe Fig. 6) .
Im nachfolgenden Fotoschritt wird das Oxid 105 bzw.
Oxidfenster zur Implantation vor Bor geöffnet und ein Oxid vor der Implantation erzeugt (siehe Fig. 7) .
Im erfindungsgemäßen Verfahren werden erheblich geringere Implantationskonzentrationen von einer Dosis von etwa
3*10EXP13 / m bei einer Energie von 50keV verwendet.
Mit der Diffusion des Bors und der Herausbildung eines p, grad n Überganges kommt es zu einer weiteren Verringerung des konstant dotierten Epitaxiegebietes 104 bedingt durch
zusätzliche Diffusion des Gradienten in Richtung Oberfläche 109 ausgehend vom Substrat 102. Im simultanen Diffusionsprozess kommt es sowohl zu einer
Diffusion des Bors durch das konstant dotierte Epitaxiegebiet 104 als auch in das graduierte Epitaxiegebiet 103.
Gleichzeitig kommt es zu einer simultanen Diffusion der Träger aus dem Substrat 102 in der, der Bordiffusion
entgegengesetzten Richtung.
Hierbei kann es sich beispielsweise um Diffusion von Arsen handeln .
Weiterhin kommt es zu einer vertikalen Diffusion der
Konzentrationsunterschiede (Gradient) im Bahngebiet in
Richtung des konstant dotierten Gebietes 104 (siehe Fig. 8) .
Es schließt sich ein zusätzlicher Fotoschritt mit
Borimplantation an (siehe Fig. 9), der eine oberflächennahe p(+) Anhebung der Borkonzentration erwirkt. Diese ist aus Sicherheitsgründen notwendig, um sowohl den Kontakt von p (somit p, p(+))) zur energetischen Abführung der
Avalancheströme im ESD Fall zu garantieren. Dies kann durch hochdosierte Bor- oder BF2 Implantation erfolgen.
Daran anschließende Aktivierung der Träger erfolgt durch einen kurzzeitigen Temperaturschritt, der keinen wesentlichen
Einfluss auf die vorhergehenden Dotierungsprofile hat.
Nachfolgend wird mittels Fotoschritt das Kontaktgebiet des Schottky Bereichs geöffnet (siehe Fig. 10) . Es folgen weitere Metallisierungsschritte zur Erstellung der Schottkybarriere 110 sowie zur Kontaktmetallisierung. Somit wird die in Fig. 11 dargestellte Schottky-Diode 100 erhalten, die erfindungsgemäß beansprucht wird, wobei angegebene Werte als exemplarisch und keinesfalls als bindend zu betrachten sind. Die in Fig. 11 schematisch dargestellte erfindungsgemäße
Schottky-Diode 100 umfasst Kontaktmetallisierungen 101, 101a, eine Schottkybarriere 110, ein n(+) Substrat 102 (Gradient etwa 1*10ΕΧΡ19/μιτι) , ein graduiertes Epitaxiegebiet 103, ein konstant dotiertes Epitaxiegebiet 104 , ein Oxid 105, ein p(+) -Gebiet 107 sowie ein p-Gebiet 106.
Das konstant dotierte Epitaxiegebiet 104 weist hierbei eine Schichtdicke von etwa 0,1 pm auf, das graduierte
Epitaxiegebiet 103 (Gradient etwa 3, 5*10EXP19/pm) weist eine Schichtdicke von etwa 2 pm auf.
Beispielhaft weist eine erfindungsgemäße Schottky-Diode 100 in der Spannungsklasse 40V einen verringerten charakteristischen Bahnwiderstand auf, der etwa 25mOhm mm2 beträgt. Eine
vergleichbare Schottky-Diode aus dem Stand der Technik weist einen Bahnwiderstand von etwa 40mOhm mm2 auf.
Im Sinne der Erfindung sind die Begriffe Schottky-Diode und Halbleiteranordnung mit Schottky-Diode als äquivalent
aufzufassen .
Bezugszeichenliste :
1 Metallisierung
2 Oxid
3 p(+),n Übergang
4 Epitaxieschicht
5 Barrieremetallschicht
6 graduiertes Gebiet
7 Epitaxiesubstrat
8 höher dotiertes Gebiet vom zweiten Leitungstyp
9 grad n, p Übergang
10 p, n Übergang
11 höher dotiertes Gebiet (p(++))
12 Halbleiteranordnung
31 Diffusionsgebiet
32 Feldring
xl vertikaler Abstand zwischen 31 und 32
x2 vertikaler Abstand zwischen Außenumfang von 8 und
Außenumfang von 31
A lateraler Querschnitt
B vertikaler Querschnitt
100 Schottky-Diode
101 Kontaktmetallisierung
101a Kontaktmetallisierung
102 n(+) Substrat
103 graduiertes Epitaxiegebiet
104 konstant dotiertes Epitaxiegebiet
105 Oxid
106 p-Gebiet
107 p(+) -Gebiet
108 Ausgangsprodukt
109 Oberfläche
110 Schottkybarriere

Claims

Ansprüche :
1) Halbleiteranordnung (12) mit einer Schottky-Diode, umfassend eine Schutzringstruktur, eine Epitaxieschicht (4) und ein Epitaxiesubstrat (7), dadurch gekennzeichnet, dass ein Diffusionsgebiet (31) vom zweiten Leitungstyp ausgebildet ist, das mit einem Konzentrationsgradienten einer simultan
diffundierenden höher dotierten Schicht vom ersten Leitungstyp einen grad n, p Übergang bildet.
2) Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass in das Diffusionsgebiet (31) vom zweiten Leitungstyp ein höher dotiertes Gebiet (8) vom zweiten
Leitungstyp oberflächennah ausgebildet ist, wobei die laterale Dimensionierung des hochdotierten Gebiets (8) derart
ausgebildet ist, dass laterale Begrenzungen der Ausbreitung einer Verarmungszone ausgeschlossen werden.
3) Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Feldring (32) derart außerhalb konzentrisch zu einem Diffusionsgebiet (31) vom zweiten
Leitungstyp angeordnet ist, dass ein vertikaler Abstand zwischen dem Feldring (32) und dem Diffusionsgebiet (31) vom zweiten Leitungstyp größer ist als eine aus konstanter
Restschichtdicke einer Epitaxieschicht (4) und Schichtdicke eines graduierten Gebietes (6) zusammengesetzter Schichtdicke.
4) Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass ein lateraler Querschnitt (A) der
Struktur n, p, p(+), p, n und/oder ein vertikaler Querschnitt (B) der Struktur p(+), p, grad n, n(+) vorliegt.
5) Verfahren zur Herstellung einer Schottky-Diode ausgehend von einem Ausgangsprodukt ( 108 ) , das wenigstens ein n(+) Substrat (102), ein graduiertes Epitaxiegebiet (103) und ein konstant dotiertes Epitaxiegebiet (104) umfasst, dadurch gekennzeichnet , dass
Bor eindif undiert und ein grad n, p Übergang ausgebildet wird sowie vorzugsweise simultane Diffusionsprozesse erfolgen,
- wobei sowohl eine Diffusion von Bor durch das konstant
dotierte Epitaxiegebiet (104) als auch in das graduierte Epitaxiegebiet (103) erfolgt;
- wobei eine vorzugsweise simultane Diffusion aus dem n( +)- Substrat (102) in einer Richtung erfolgt, die der
Diffusion von Bor sowohl durch das konstant dotierte
Epitaxiegebiet (104) als auch in das graduierte
Epitaxiegebiet (103) entgegengesetzt ist und
- wobei eine vertikale Diffusion eines Gradienten im
Bahngebiet in einer Richtung erfolgt, die der Diffusion von Bor sowohl durch das konstant dotierte Epitaxiegebiet (104) als auch in das graduierte Epitaxiegebiet (103) entgegengesetzt ist.
6) Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke des konstant dotierten Epitaxiegebietes (104) von etwa 0/3 μπι auf etwa 0,1 pm verringert wird.
7) Schottky-Diode (100), dadurch gekennzeichnet, dass die Schottky-Diode (100) gemäß Verfahren nach Anspruch 5
hergestellt ist.
8) Schottky-Diode (100), wenigstens umfassend
Kontaktmetallisierungen (101, 101a) , eine Schottkybarriere (110), ein n (+) -Substrat (102), ein graduiertes Epitaxiegebiet (103), ein konstant dotiertes Epitaxiegebiet (104), ein Oxid (105), ein p(+) -Gebiet (107) und ein p-Gebiet (106), dadurch gekennzeichnet , dass das konstant dotierte Epitaxiegebiet (104) eine Schichtdicke von etwa 0,1 μιπ aufweist und das graduierte Epitaxiegebiet (103) eine Schichtdicke von etwa 2 m aufweist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110890361A (zh) * 2019-12-23 2020-03-17 苏州晶讯科技股份有限公司 一种多端口低容电压浪涌保护芯片及其制作方法
RU231051U1 (ru) * 2024-10-29 2024-12-28 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") Диод Шоттки

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4206540A (en) 1978-06-02 1980-06-10 International Rectifier Corporation Schottky device and method of manufacture using palladium and platinum intermetallic alloys and titanium barrier
JP2000036607A (ja) * 1998-07-21 2000-02-02 Sanyo Electric Co Ltd ショットキーバリアダイオード
DE19939484A1 (de) 1998-09-01 2000-03-09 Int Rectifier Corp Schottky-Diode
US6177712B1 (en) 1996-12-10 2001-01-23 Fuji Electric Co., Ltd. Schottky barrier diode having a guard ring structure
US20090134405A1 (en) * 2007-11-27 2009-05-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor substrate and semiconductor device
US20090256197A1 (en) * 2008-04-09 2009-10-15 Yoshito Nakazawa Semiconductor device and manufacturing method thereof
DE102009018971A1 (de) 2009-04-25 2010-11-04 Secos Halbleitertechnologie Gmbh Konstruktion einer Schottkydiode mit verbessertem Hochstromverhalten und Verfahren zu deren Herstellung
EP2259326A1 (de) * 2008-03-17 2010-12-08 Mitsubishi Electric Corporation Halbleiterbauelement
DE102009056603A1 (de) 2009-12-02 2011-06-09 Eris Technology Corp. Verfahren zur Herstellung einer Schottkydiode mit verbessertem Hochstromverhalten
JP2011129738A (ja) * 2009-12-18 2011-06-30 Nippon Inter Electronics Corp ショットキーバリアダイオード
US20150034970A1 (en) * 2011-05-18 2015-02-05 Rohm Co., Ltd. Semiconductor device and method for producing same

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010001338A1 (en) * 2008-07-01 2010-01-07 Nxp B.V. Manufacture of semiconductor devices
RU2390880C1 (ru) * 2009-05-25 2010-05-27 Общество с ограниченной ответственностью "Мегаимпульс" ИНТЕГРИРОВАННЫЙ ШОТТКИ-pn ДИОД НА ОСНОВЕ КАРБИДА КРЕМНИЯ

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4206540A (en) 1978-06-02 1980-06-10 International Rectifier Corporation Schottky device and method of manufacture using palladium and platinum intermetallic alloys and titanium barrier
US6177712B1 (en) 1996-12-10 2001-01-23 Fuji Electric Co., Ltd. Schottky barrier diode having a guard ring structure
JP2000036607A (ja) * 1998-07-21 2000-02-02 Sanyo Electric Co Ltd ショットキーバリアダイオード
DE19939484A1 (de) 1998-09-01 2000-03-09 Int Rectifier Corp Schottky-Diode
US20090134405A1 (en) * 2007-11-27 2009-05-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor substrate and semiconductor device
EP2259326A1 (de) * 2008-03-17 2010-12-08 Mitsubishi Electric Corporation Halbleiterbauelement
US20090256197A1 (en) * 2008-04-09 2009-10-15 Yoshito Nakazawa Semiconductor device and manufacturing method thereof
DE102009018971A1 (de) 2009-04-25 2010-11-04 Secos Halbleitertechnologie Gmbh Konstruktion einer Schottkydiode mit verbessertem Hochstromverhalten und Verfahren zu deren Herstellung
DE102009056603A1 (de) 2009-12-02 2011-06-09 Eris Technology Corp. Verfahren zur Herstellung einer Schottkydiode mit verbessertem Hochstromverhalten
JP2011129738A (ja) * 2009-12-18 2011-06-30 Nippon Inter Electronics Corp ショットキーバリアダイオード
US20150034970A1 (en) * 2011-05-18 2015-02-05 Rohm Co., Ltd. Semiconductor device and method for producing same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110890361A (zh) * 2019-12-23 2020-03-17 苏州晶讯科技股份有限公司 一种多端口低容电压浪涌保护芯片及其制作方法
RU231051U1 (ru) * 2024-10-29 2024-12-28 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") Диод Шоттки

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