DE10120030B4

DE10120030B4 - Lateralhalbleiterbauelement

Info

Publication number: DE10120030B4
Application number: DE10120030A
Authority: DE
Inventors: Yasuhiko Onishi; Tatsuhiko Fujihara; Susumu Iwamoto; Takahiro Sato
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2000-04-27
Filing date: 2001-04-24
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2021-04-25
Also published as: US7002211B2; JP2001308324A; US20040212032A1; US20010050394A1; DE10120030A1; JP4534303B2; US6756636B2

Abstract

Lateralhalbleiterbauelement, umfassend:
einen Halbleiterchip;
zwei Hauptelektroden (17, 18) auf einer der Hauptflächen des Halbleiterchips;
eine Schicht (12) mit alternierenden Leitfähigkeitstypen zwischen den Hauptelektroden; wobei
die Schicht mit alternierenden Leitfähigkeitstypen erste Halbleiterzonen (1) eines ersten Leitfähigkeitstyps und zweite Halbleiterzonen (2) eines zweiten Leitfähigkeitstyps umfaßt;
die ersten Halbleiterzonen und die zweiten Halbleiterzonen alternierend angeordnet sind; und
die Schicht mit alternierenden Leitfähigkeitstypen eine geschlossene Schleife ist, die eine der Hauptelektroden (18) umgibt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (12) mit alternierenden Leitfähigkeitstypen erste Abschnitte, in denen die ersten Halbleiterzonen (1) und die zweiten Halbleiterzonen (2) alternierend mit einem ersten Rasterabstand (P1) angeordnet sind, und zweite Abschnitte umfaßt, in denen die ersten Halbleiterzonen und die zweiten Halbleiterzonen alternierend mit einem zweiten Rasterabstand (P2) angeordnet sind, der sich vom ersten Rasterabstand (P1) unterscheidet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleiterstruktur, die bei Halbleiterbauelementen wie beispielsweise MOSFETs (Feldeffekttransistoren mit isoliertem Gate), IGBTs (Bipolartransistoren mit isoliertem Gate), Bipolartransistoren und Dioden anwendbar ist. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Halbleiterbauelement mit einer Schicht mit alternierenden Leitfähigkeitstypen, die einen Stromweg im Durchlaßzustand des Halbleiterbauelements schafft und im Sperrzustand des Halbleiterbauelements verarmt ist.
Halbleiterbauelemente können grob in Lateralbauelemente, bei denen die Hauptelektroden auf einer Hauptfläche angeordnet sind, und Vertikalbauelemente unterteilt werden, bei denen die Hauptelektroden auf zwei Hauptflächen angeordnet sind, die einander gegenüberliegen. Bei den Vertikalhalbleiterbauelementen fließt ein Driftstrom im Durchlaßzustand des Bauelements vertikal zwischen den Hauptelektroden. Um das Vertikalhalbleiterbauelement mit einer hohen Durchbruchspannung zu versehen, ist es erforderlich, die Schicht hohen Widerstands zwischen den Hauptelektroden dicker zu machen. Eine dicke Schicht hohen Widerstands verursacht jedoch unweigerlich einen hohen Durchlaßwiderstand, der des weiteren eine Zunahme der Verluste verursacht. In anderen Worten besteht ein Kompromißverhältnis zwischen dem Durchlaßwiderstand (Stromtransportvermögen) und der Durchbruchspannung. Das Kompromißverhältnis zwischen dem Durchlaßwiderstand und der Durchbruchspannung existiert in Halbleiterbauelementen wie MOSFETs, IGBTs, Bipolartransistoren und Dioden.

Das europäische Patent 0 053 854, das US-Patent 5,216,275, das US-Patent 5,438,215 und die japanische Offenlegungsschrift H09-266311 offenbaren Halbleiterbauelemente, die eine Schicht mit alternierenden Leitfähigkeitstypen enthalten, die aus stark dotierten n-leitenden Zonen und stark dotierten p-leitenden Zonen gebildet ist, die alternierend angeordnet sind, um das Kompromißverhältnis zwischen dem Durchlaßwiderstand und der Durchbruchspannung zu reduzieren. Die Schicht mit alternierenden Leitfähigkeitstypen ist im Sperrzustand des Halbleiterbauelements verarmt, um die Durchbruchspannung auszuhalten.

Nachstehend werden Halbleiterbauelemente, die eine Schicht mit alternierenden Leitfähigkeitstypen enthalten, die einen Stromweg im Durchlaßzustand des Bauelements schaffen und im Sperrzustand des Bauelements verarmt sind, als "Super-Junction-Halbleiterbauelemente" bzw. "SJ-Halbleiterbauelemente" bezeichnet.

Das Kompromißverhältnis zwischen dem Durchlaßwiderstand und der Durchbruchspannung existiert auch bei den Lateralhalbleiterbauelementen, bei denen in deren Durchlaßzustand ein Strom lateral zwischen den zwei Hauptelektroden fließt, die auf einer der Hauptseiten angeordnet sind. Das Kompromißverhältnis bei den Lateralhalbleiterbauelementen wird durch Bilden von deren Driftschicht aus einer Schicht mit alternierenden Leitfähigkeitstypen, die n-leitende Zonen und p-leitende Zonen enthält, die alternierend angeordnet sind, reduziert.

12 ist eine perspektivische Ansicht eines grundlegenden Lateral-SJ-MOSFETs. 13(a) ist eine Querschnittsansicht längs A-A von 12. In diesen Figuren sind Oxidfilme und Metallfilme mit Ausnahme einer Gate-Elektrode 9 aus polykristallinem Silicium aus Gründen des leichten Verständnisses nicht dargestellt.

Gemäß 12 weist der Lateral-SJ-MOSFET eine Lateral-Doppeldiffusions-MOSFET-Struktur auf, die im Oberflächenabschnitt einer n^–-Schicht 4 auf einem p^–-Substrat 5 gebildet ist. Ein Drain-Abschnitt 11 enthält eine n⁺-Drain-Zone 8 geringen elektrischen Widerstands und eine nicht gezeigte Drain-Elektrode auf der n⁺-Drain-Zone 8. Ein Source-Abschnitt 13 enthält eine p-leitende Wannenzone 6, eine n⁺-Source-Zone 7 im Oberflächenabschnitt der p-leitenden Wannenzone 6 und eine nicht gezeigte Source-Elektrode, die in Kontakt mit der n⁺-Source-Zone 7 und der p-leitenden Wannenzone 6 steht. Eine Schicht 12 mit alternierenden Leitfähigkeitstypen befindet sich zwischen dem Drain-Abschnitt 11 und dem Source-Abschnitt 13. Ein Driftabschnitt, das ist die Schicht 12 mit alternierenden Leitfähigkeitstypen, enthält eine kammförmige n-leitende Driftzone 1 und p-leitende Trennzonen 2 zwischen den Zähnen der kammförmigen n-leitenden Driftzone 1. Nachstehend werden die Zähne der kammförmigen n-leitenden Driftzone 1 einfach als "n-leitende Driftzonen 1" bezeichnet. Ein Driftstrom fließt durch die n-leitenden Driftzonen 1 der Schicht 12 mit alternierenden Leitfähigkeitstypen. Jede Zone der Schicht 12 mit alternierenden Leitfähigkeitstypen weist eine Breite von 1 bis 10 μm, vorzugsweise 1 bis 4 μm, auf. Die Schicht 12 mit alternierenden Leitfähigkeitstypen weist eine Tiefe von 1 bis 10 μm, vorzugsweise 1 bis 4 μm, auf. Die Schicht 12 mit alternierenden Leitfähigkeitstypen weist eine Breite von etwa 50 μm für einen MOSFET der 600-V-Klasse und eine Breite von 100 μm für einen MOFET der 1000-V-Klasse auf.

Bei dem wie oben beschrieben konfigurierten Lateral-SJ-MOSFET wird eine Kanalinversionsschicht 3 unterhalb der Gate-Elektrode 9 gebildet, wenn eine Spannung zwischen der Drain-Elektrode und der Source-Elektrode angelegt sowie eine geeignete Spannung an die Gate-Elektrode 9 angelegt wird. Elektronen fließen von der n⁺-Source-Zone 7 über die Kanalinversionsschicht 3 in die n-leitenden Driftzonen 1. Als Ergebnis fließt ein Driftstrom aufgrund des elektrischen Felds zwischen der Drain-Elektrode und der Source-Elektrode (der Durchlaßzustand des Bauelements). Wenn die Spannung an der Gate-Elektrode 9 abgeschaltet wird, verschwindet die Kanalinversionsschicht 3. Verarmungsschichten dehnen sich aufgrund der Spannung zwischen der Drain-Elektrode und der Source-Elektrode von den pn-Übergängen zwischen den n-leitenden Driftzonen 1 und der p-leitenden Wannenzone 6 und von den pn-Übergängen zwischen den n-leitenden Driftzonen 1 und den p-leitenden Trennzonen 2 in die n-leitenden Driftzonen 1 und die n^–-Schicht 4 aus. Als Folge werden die n-leitenden Driftzonen 1 und die n^–-Schicht 4 verarmt (der Durchlaßzustand des Bauelement).

Die Verarmungsschichten von den pn-Übergängen zwischen den n-leitenden Driftzonen 1 und den p-leitenden Trennzonen 2 dehnen sich in der Breitenrichtung der n-leitenden Driftzonen 1 aus. Da die n-leitenden Driftzonen 1 schmal sind, werden sie sehr schnell verarmt. Da auch die p- leitenden Trennzonen verarmt werden, erleichtert die Schicht 12 mit alternierenden Leitfähigkeitstypen es, daß der Lateral-SJ-MOSFET mit einer hohen Durchbruchspannung versehen wird. Da die n-leitenden Driftzonen 1 stark dotiert werden können, erleichtert es die Schicht 12 mit alternierenden Leitfähigkeitstypen, daß der Durchlaßwiderstand des Lateral-SJ-MOSFETs gesenkt wird.

Eine ideale Relation zwischen dem Durchlaßwiderstand und der Durchbruchspannung pro Flächeneinheit wird durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt. R = BV2/(2N β3 Ec 3 ε0 εSi μ) (1)

Hier ist R der Durchlaßwiderstand pro Flächeneinheit, BV die Durchbruchspannung, N die Anzahl an n-leitenden Driftzonen 1 in der Schicht 12 mit alternierenden Leitfähigkeitstypen, p der unbekannte Koeffizient, E_c das kritische elektrische Feld bei der Dotierstoffkonzentration der n-leitenden Driftzone, ε₀ die Vakuumdielektrizitätskonstante, ε_Si die relative dielektrische Permeabilität von Silicium und μ die Elektronenbeweglichkeit.

Wie die Gleichung (1) angibt, wird der Durchlaßwiderstand durch Erhöhen der Anzahl N an n-leitenden Driftzonen 1 in der Schicht mit alternierenden Leitfähigkeitstypen dramatisch reduziert.

Das Prinzip ist ausführlich in der japanischen Offenlegungsschrift H09-266311 beschrieben.

13(b) ist eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Lateral-SJ-MOSFETs, der eine doppelt reduzierte elektrische Oberflächenfeldstruktur bzw. Doppel-RESURF-Struktur (double reduced surface electric field structure) verwendet.

Gemäß 13(b) ist eine schwach dotierte p^–-Schicht 15 zwischen der n^–-Schicht 4 und der Schicht 12 mit alternierenden Leitfähigkeitstypen angeordnet. Diese Struktur erleichtert es, das Bauelement mit einer hohen Durchbruchspannung zu versehen, da sich die Verarmungsschichten von dem pn-Übergang zwischen der n^–-Schicht 4 und der p^–-Schicht 15 sowie von dem pn-Übergang zwischen der n^–-Schicht 4 und dem p^–-Substrat 5 aus in die n^–-Schicht 4 ausdehnen.

Die (nachveröffentlichte) JP 2001-111041 A beschreibt, daß es effektiv ist, die Dotierstoffkonzentrationen und die Breiten der n-leitenden Driftzonen 1 und der p-leitenden Trennzonen 2 gleich zu machen, um das Kompromißverhältnis zwischen dem Durchlaßwiderstand und der Durchbruchspannung zu reduzieren und um eine hohe Durchbruchspannung zu realisieren.

Die in den vorstehenden Publikationen offenbarten Mittel und Techniken zum Reduzieren des Kompromißverhältnisses zwischen dem Durchlaßwiderstand und der Durchbruchspannung sind jedoch immer noch experimentell und berücksichtigen nicht immer vollständig die Massenproduktion.

Wie in der japanischen Offenlegungsschrift H09-266311 beschrieben, sind die bisher offenbarten Schichten mit alternierenden Leitfähigkeitstypen nur für deren gerade Abschnitte beschrieben worden, durch die ein Driftstrom fließt. Bisher ist nichts über den Eckabschnitt, den bogenförmigen Abschnitt und derartige gekrümmte Abschnitte der Schicht mit alternierenden Leitfähigkeitstypen beschrieben worden. Es ist in der Praxis schwierig, daß ein Lateralhalbleiterbauelement eine hohe Durchbruchspannung ohne die Struktur von deren gekrümmtem Abschnitt realisiert. Es ist wichtig, die Struktur des gekrümmten Abschnitts zum Abschwächen des elektrischen Felds im gekrümmten Abschnitt zu berücksichtigen.

Ein Lateralhalbleiterbauelement gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2 ist aus der US 4,754,310 A bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lateralhalbleiterbauelement mit einer verbesserten Struktur in dessen gekrümmtem Abschnitt zu schaffen, um das Bauelement mit einer hohen Durchbruchspannung zu versehen. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Lateralhalbleiterbauelement zu schaffen, das einen besseren Kompromiß zwischen den sich widersprechenden Forderungen nach niedrigem Durchlaßwiderstand und hoher Durchbruchspannung ermöglicht und eine hohe Durchbruchspannung realisiert. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Lateralhalbleiterbauelement zu schaffen, das für die Massenproduktion geeignet ist.

Diese Aufgaben werden mit einem Lateralhalbleiterbauelement gemäß Anspruch 1 bzw. 2 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Um eine hohe Spannung zwischen den Drain-Abschnitt und den Source-Abschnitt anlegen zu können, ist es erforderlich, daß der Drain-Abschnitt und der Source-Abschnitt einen großen Abstand voneinander aufweisen, oder es ist erforderlich, daß die Schicht mit alternierenden Leitfähigkeitstypen zwischen dem Drain-Abschnitt und dem Source-Abschnitt eine geschlossene Schleife bildet. Da die Fläche des Halbleitersubstrats begrenzt ist, ist es schwer, den Drain-Abschnitt und den Source-Abschnitt in großem Abstand voneinander anzuordnen.

Gemäß Anspruch 3 wird durch geeignetes Auswählen der Stellen der ersten Abschnitte und der zweiten Abschnitte verhindert, daß die Durchbruchspannung in einem Teil der Schicht mit alternierenden Leitfähigkeitstypen abgesenkt wird.

Bei Anordnen der Zonen gemäß Anspruch 6 ist die Anordnung der Driftzonen und der Trennzonen in den gekrümmten Abschnitten gut ausgewogen.

Durch alternierendes Anordnen der Driftzonen und der Trennzonen in den gekrümmten Abschnitten mit dem kurzen zweiten Rasterabstand dehnen sich die Verarmungsschichten in den gekrümmten Abschnitten schneller aus als in den geraden Abschnitten, wenn eine Sperrvorspannung angelegt wird. Als Folge werden die elektrischen Oberflächenfelder in den gekrümmten Abschnitten abgeschwächt.

Da die Schicht mit alternierenden Leitfähigkeitstypen gemäß Anspruch 7 schneller verarmt wird, wenn die Dotierstoffkonzentration geringer ist, wird das elektrische Oberflächenfeld abgeschwächt, und die Schicht mit alternierenden Leitfähigkeitstypen wird mit einer höheren Durchbruchspannung versehen.

Wenn gemäß Anspruch 8 die gekrümmten Abschnitte im wesentlichen intrinsisch sind, werden die gekrümmten Abschnitte am schnellsten verarmt.

Da sich die Verarmungsschicht auf einfache Weise in die nur schwach dotierte Zone hinein ausdehnt, deren resultierende Dotierstoffkonzentration gering ist, wird, wenn eine Sperrvorspannung angelegt wird, das elektrische Feld abgeschwächt, und die mit einer geringen resultierenden Dotierung versehene Zone wird mit einer hohen Durchbruchspannung versehen.

Eine im wesentlichen intrinsische Dotierstoffkonzentration wird beispielsweise durch Dotieren mit einem n-leitenden Dotierstoff und einem p-leitenden Dotierstoff realisiert.

Wenn die Dotierstoffkonzentration im gekrümmten Abschnitt sehr gering ist, stellt es kein Problem dar, wenn der zweite Rasterabstand im gekrümmten Abschnitt größer als der erste Rasterabstand im geraden Abschnitt ist.

Wenn die Dotierstoffkonzentration im gekrümmten Abschnitt sehr gering ist, enthält der gekrümmte Abschnitt nicht notwendigerweise eine Schicht mit alternierenden Leitfähigkeitstypen.

Da die verarmte Fläche des gekrümmten Abschnitts erhöht wird, wenn die Breite des gekrümmten Abschnitts größer als die Breite des geraden Abschnitts ist, wird der gekrümmte Abschnitt mit einer höheren Durchbruchspannung versehen.

Es ist schwierig, eine Driftzone oder eine Trennzone zu bilden, deren Tiefe viel größer als deren Breite ist. Wenn die Breite der Driftzone oder der Trennzone viel größer als deren Tiefe ist, ist es schwierig, die Driftzone oder die Trennzone zu verarmen. Daher ist die in Anspruch 14 angegebene Relation zwischen der Breite und der Tiefe der Driftzone oder der Trennzone bevorzugt.

Wenn das Verhältnis der Breite der Schicht mit alternierenden Leitfähigkeitstypen zur Breite oder zur Tiefe der Driftzone oder der Trennzone kleiner als 10 ist, ist es schwierig, eine hohe Durchbruchspannung zu erzielen. Wenn das Verhältnis der Breite der Schicht mit alternierenden Leitfähigkeitstypen zur Breite oder zur Tiefe der Driftzone oder der Trennzone größer als 100 ist, wird der Flächeninhalt des Halbleitersubstrats durch die Schicht mit alternierenden Leitfähigkeitstypen in zu großem Umfang belegt, oder es ist schwierig, eine derart große Schicht mit alternierenden Leitfähigkeitstypen zu bilden.

Wenn die Drain-Elektrode, an die eine hohe Spannung angelegt wird, sich innerhalb der geschlossenen Schleife befindet, befindet sich die Source-Elektrode, deren Fläche groß ist, auf der Seite niedrigen Potentials.

Weitere Vorteile, Merkmale und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, nicht als beschränkend anzusehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung.
1 ist eine Draufsicht eines n-Kanal-Lateral-SJ-MOSFETs gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
2 ist eine perspektivische Ansicht des n-Kanal-Lateral-SJ-MOSFETs gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
3 ist eine Draufsicht eines n-Kanal-Lateral-SJ-MOSFETs gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
4 ist eine Draufsicht eines n-Kanal-Lateral-SJ-MOSFETs gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
5(a) ist eine Querschnittsansicht längs C-C von 4.
5(b) ist eine Querschnittsansicht längs D-D von 4.
6 ist eine Draufsicht eines n-Kanal-Lateral-SJ-MOSFETs gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
7 ist eine Draufsicht eines n-Kanal-Lateral-SJ-MOSFETs gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung.
8(a) ist eine Querschnittsansicht längs E-E von 7.
8(b) ist eine Querschnittsansicht eines modifizierten n-Kanal-Lateral-SJ-MOSFETs, der eine Doppel-RESURF-Struktur verwendet.
8(c) ist eine Querschnittsansicht eines anderen modifizierten n-Kanal-Lateral-SJ-MOSFETs, der keinerlei intrinsische Schicht verwendet.
8(d) ist eine Querschnittsansicht eines weiteren modifizierten n-Kanal-Lateral-SJ-MOSFETs, der ebenfalls keinerlei intrinsische Schicht verwendet.
9 ist eine Draufsicht eines n-Kanal-Lateral-SJ-MOSFETs gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung.
10 ist eine perspektivische Ansicht eines n-Kanal-Lateral-SJ-MOSFETs, der sich von dem in 2 gezeigten SJ-MOSFET unterscheidet.
11 ist eine Draufsicht eines intelligenten Leistungs-ICs, der die Lateral-SJ-Halbleiterbauelemente gemäß der Erfindung verwendet.
12 ist eine perspektivische Ansicht eines grundlegenden Lateral-SJ-MOSFETs.
13(a) ist eine Querschnittsansicht längs A-A von 12.
13(b) ist eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Lateral-SJ-MOSFETs, der eine doppelt reduzierte elektrische Oberflächenfeldstruktur (eine Doppel-RESURF-Struktur) verwendet.
Erste Ausführungsform
2 ist eine perspektivische Ansicht eines n-Kanal-Lateral-SJ-MOSFETs gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. In der folgenden Beschreibung ist die n-leitende Schicht oder die n-leitende Zone eine Schicht bzw. eine Zone, in der Elektronen die Majoritätsladungsträger sind. Die p-leitende Schicht oder die p-leitende Zone ist eine Schicht bzw. eine Zone, in der Löcher die Majoritätsladungsträger sind. Der Zusatz "+" rechts oben an dem den Leitfähigkeitstyp der Schicht bzw. der Zone angebenden Buchstabens "n" oder "p" gibt an, daß die betreffende Zone oder Schicht relativ stark dotiert ist. Der Zusatz "–" rechts oben an dem den Leitfähigkeitstyp der Schicht bzw. der Zone angebenden Buchstabens "n" oder "p" gibt an, daß die Zone oder die Schicht relativ schwach dotiert ist.
Gemäß 2 ist ein Halbleiterchip aus einem p^–-Substrat 5 und einer n^–-Schicht 4 auf diesem p^–-Substrat 5 gebildet. Eine p-leitende Wannenzone 6 befindet sich im Oberflächenabschnitt der n^–-Schicht 4. Eine n⁺-Source-Zone 7 befindet sich in der p-leitenden Wannenzone 6. Eine n⁺-Drain-Zone 8 befindet sich im Oberflächenabschnitt des Halbleiterchips. Die n⁺-Drain-Zone 8 und die p^–-leitende Wannenzone 6 sind im Abstand voneinander angeordnet.
Eine Schicht 12 mit alternierenden Leitfähigkeitstypen, die aus n-leitenden Driftzonen 1 und p^–-leitenden Trennzonen 2 gebildet ist, die alternierend angeordnet sind, befindet sich zwischen der p-leitenden Wannenzone 6 und der n⁺-Drain-Zone 8. Eine Gate-Elektrode 9 aus polykristallinem Silicium befindet sich oberhalb des Abschnitts der p-leitenden Wannenzone 6, der sich zwischen der n⁺-Source-Zone 7 und der Schicht 12 mit alternierenden Leitfähigkeitstypen erstreckt, wobei ein Gate-Oxidfilm 10 zwischen ihnen angeordnet ist. Eine Source-Elektrode 17 befindet sich in Kontakt sowohl mit der n⁺-Source-Zone 7 als auch mit der p-leitenden Wannenzone 6. Eine Drain-Elektrode 18 befindet sich auf der n⁺-Drain-Zone 8. Ein Zwischenschichtisolierfilm 19, der aus einem thermisch oxidierten Film, einem Phosphatsilikatglas (PSG) oder einem derartigen Isolierfilm gebildet ist, ist zum Oberflächenschutz und für die Oberflächenstabilisierung angeordnet. Wie in 2 gezeigt, erstreckt sich die Source-Elektrode 17 sehr oft bis auf die Gate-Elektrode 9, wobei der Zwischenschichtisolierfilm 19 zwischen ihnen angeordnet ist.
Die n-leitenden Driftzonen 1 und die p-leitenden Trennzonen 2 sind durch Ionenimplantation und anschließendes thermisches Eintreiben im Oberflächenabschnitt der n^–-Schicht 4 gebildet. Die typischen Abmessungen und Dotierstoffkonzentrationen der Bestandteile des MOSFETs der 600-V-Klasse sind wie folgt. Die Dotierstoffkonzentration im p^–-Substrat 5 beträgt 2 × 10¹³ cm^–3. Die Dicke des p^–-Substrats 5 beträgt 350 μm. Die Dicke der n^–-Schicht 4 beträgt 50 μm. Die Dotierstoffkonzentration in der n^–-Schicht 4 beträgt 2 × 10¹⁴ cm^–3. Die Breite der n^–-Driftzonen 1 beträgt 5 μm. Die Breite der p-leitenden Trennzonen 2 beträgt 5 μm. D.h., der Abstand zwischen den Mitten der n-leitenden Driftzone 1 und der zwischen den p-leitenden Trennzonen 2 beträgt 10 μm. Die Breite der Schicht 12 mit alternierenden Leitfähigkeitstypen in der Anordnungsrichtung der Driftzonen 1 und der Trennzonen 2 (vgl. 1 und 2) beträgt 50 μm. Die Dotierstoffkonzentration in der Schicht 12 mit alternierenden Leitfähigkeitstypen beträgt 3 × 10¹⁵ cm^–3. Die Diffusionstiefe der Schicht 12 mit alternierenden Leitfähigkeitstypen beträgt 1 μm. Die Diffusionstiefe der p-leitenden Wannenzone 6 beträgt 2 μm. Die Oberflächendotierstoffkonzentration der p-leitenden Wannenzone 6 beträgt 3 × 10¹⁸ cm^–3. Die Diffusionstiefe der n⁺-Source-Zone 7 beträgt 0,3 μm. Die Oberflächendotierstoffkonzentration der n⁺-Source-Zone 7 beträgt 1 × 10²⁰ cm^–3.
1 ist eine Draufsicht des n-Kanal-Lateral-SJ-MOSFETs gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. In 1 sind aus Gründen des einfachen Verständnisses nur Schichten 12 mit alternierenden Leitfähigkeitstypen bzw. Schichtabschnitte mit alternierenden Leitfähigkeitstypen, Drain-Abschnitte 11 und ein Source-Abschnitt 13 gezeigt.
Gemäß 1 ist die Schicht 12 mit alternierenden Leitfähigkeitstypen eine geschlossene Schleife, die aus geraden Abschnitten 12a und gekrümmten Abschnitten 12b gebildet ist. Im geraden Abschnitt 12a sind die n-leitenden Driftzonen 1 und die p-leitenden Trennzonen 2 alternierend mit einem Anordnungsrasterabstand (nachstehend einfach als "Rasterabstand" bezeichnet) P1 angeordnet. Im gekrümmten Abschnitt 12b sind die n-leitenden Driftzonen 1 und die p-leitenden Trennzonen 2 alternierend mit einem maximalen Rasterabstand P2 angeordnet. Die geschlossene Schleife der Schicht 12 mit alternierenden Leitfähigkeitstypen umgibt den Drainabschnitt 11. Der Rasterabstand P1 im geraden Abschnitt 12a beträgt 10 μm. Der maximale Rasterabstand P2 im gekrümmten Abschnitt 12b beträgt 8 μm. Da sich die Breiten der n^–-leitenden Driftzonen 1 und der p-leitenden Trennzonen 2 im gekrümmten Abschnitt 12b in Radialrichtung ändern, werden die maximalen Breiten der n-leitenden Driftzonen 1 und der p^–-leitenden Trennzonen 2 verwendet, um den maximalen Rasterabstand P2 für den gekrümmten Abschnitt 12b zu berechnen. Der Source-Abschnitt 13 befindet sich außerhalb der geschlossenen Schleifen der Abschnitte der Schicht 12 mit alternierenden Leitfähigkeitstypen. Die Länge L der geschlossenen Schleife der Schicht 12 mit alternierenden Leitfähigkeitstypen wird durch das Stromtransportvermögen bestimmt. Gewöhnlich liegt die Länge L der geschlossenen Schleife in der Größenordnung von einigen Millimetern. Die perspektivische Ansicht des Querschnitts längs B-B von 1 ist in 2 gezeigt.
Der MOSFET gemäß der ersten Ausführungsform arbeitet auf folgende Weise.
Wenn eine vorbestimmte positive Spannung an die Gate-Elektrode 9 angelegt wird, wird eine Kanalinversionsschicht 3 im Oberflächenabschnitt der p-leitenden Wannenzone unterhalb der Gate-Elektrode 9 erzeugt. Elektronen werden von der n⁺-Source-Zone 7 über die Kanalinversionsschicht 3 in die n-leitenden Driftzonen 1 injiziert. Die injizierten Elektronen erreichen die n⁺-Drain-Zone 8, wodurch die Drain-Elektrode 18 und die Source-Elektrode 17 elektrisch miteinander verbunden werden.
Wenn die positive Spannung an der Gate-Elektrode 9 abgeschaltet wird, verschwindet die Kanalinversionsschicht 3, wodurch die Drain-Elektrode 18 und die Source-Elektrode 17 elektrisch voneinander getrennt werden. Wenn die Sperrvorspannung zwischen der Drainelektrode 18 und der Sourceelektrode 17 weiter erhöht wird, dehnen sich Verarmungsschichten von den pn-Übergängen Ja zwischen der p-leitenden Wannenzone 6 oder den p-leitenden Trennzonen 2 und der n^–-Schicht 4 und von den pn-Übergängen Jb zwischen den n-leitenden Driftzonen 1 und den p-leitenden Trennzonen 2 in die n-leitenden Driftzonen 1 und die p-leitenden Trennzonen 2 hinein aus, wodurch die n-leitenden Driftzonen 1 und die p-leitenden Trennzonen 2 verarmt werden.
Da die Verarmungsschichtränder von den Grenzen der p-leitenden Trennzonen 2 aus auf beiden Seiten in der Breitenrichtung der n-leitenden Driftzonen 1 voranschreiten, werden die n-leitenden Driftzonen 1 sehr schnell verarmt. Daher können die n-leitenden Driftzonen 1 stark dotiert sein.
Gleichzeitig werden die p-leitenden Trennzonen 2 verarmt. Da die Verarmungsschichtränder von den Grenzen der n-leitenden Driftzonen 1 aus auf beiden Seiten in der Breitenrichtung der p^–-leitenden Trennzonen 2 voranschreiten, werden auch die p-leitenden Trennzonen 2 sehr schnell verarmt. Da die Verarmungsschichtränder aufgrund der alternierenden Anordnung der n-leitenden Driftzonen 1 und der p-leitenden Trennzonen 2 von den p-leitenden Trennzonen 2 in die benachbarten n-leitenden Driftzonen 1 voranschreiten, kann die von den p-leitenden Trennzonen 2 beanspruchte Gesamtfläche halbiert (im Vergleich zum Stand der Technik) werden. Daher kann die Querschnittsfläche der n-leitenden Driftzonen 1 entsprechend der reduzierten Gesamtfläche der p-leitenden Trennzonen 2 vergrößert werden.
Wenn der maximale Rasterabstand P2 in den gekrümmten Abschnitten 12b der Schicht 12 mit alternierenden Leitfähigkeitstypen größer als der Rasterabstand P1 in den geraden Abschnitten 12a ist, werden die geraden Abschnitte 12a der Schicht 12 mit alternierenden Leitfähigkeitstypen durch das elektrische Anschließen der Gate-Elektrode 9 und der Source-Elektrode 17 und durch Anlegen einer positiven Spannung an die Drain-Elektrode 18 vollständig verarmt. Die elektrische Feldstärke in den gekrümmten Abschnitten 12b erreicht jedoch den kritischen Wert bei einer Spannung, die niedriger als die Durchbruchspannung der geraden Abschnitte 12a ist, da ein Ungleichgewicht der Dotierstoffmengen in den gekrümmten Abschnitten 12b aufgrund deren Krümmung verursacht wird. Daher kann keine ausreichende Durchbruchspannung erzielt werden.
Wenn der maximale Rasterabstand P2 in den gekrümmten Abschnitten 12b der Schicht 12 mit alternierenden Leitfähigkeitstypen kleiner als der Rasterabstand P1 in den geraden Abschnitten 12a ist, werden die gekrümmten Abschnitte 12b schneller verarmt als die geraden Abschnitte 12a, da die Dotierstoffmengen in den gekrümmten Abschnitten 12b gut ausgewogen sind und da die Breiten der n-leitenden Driftzonen 1 und der p-leitenden Trennzonen 2 in den gekrümmten Abschnitten 12b, für die sich die Verarmungsschichten ausdehnen, kleiner als die Breiten der n^–-leitenden Driftzonen 1 und der p-leitenden Trennzonen 2 in den geraden Abschnitten 12a sind. Daher wird das elektrische Feld in den gekrümmten Abschnitten 12b abgeschwächt, und es wird eine hohe Durchbruchspannung erzielt.
Zweite Ausführungsform
3 ist eine Draufsicht eines n-Kanal-Lateral-SJ-MOSFETs gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Gemäß 3 ist die geschlossene Schleife aus einer Schicht 12 mit alternierenden Leitfähigkeitstypen aus geraden Abschnitten 12a und gekrümmten Abschnitten 12b gebildet. Gemäß der zweiten Ausführungsform beträgt der Rasterabstand P1 in den geraden Abschnitten 12a 10 μm, und der maximale Rasterabstand P2 in dem gekrümmten Abschnitten 12b beträgt 8 μm. D.h., der maximale Rasterabstand P2 in den gekrümmten Abschnitten 12b ist kleiner als der Rasterabstand P1 in den geraden Abschnitten 12a. Die geschlossene Schleife der Schicht 12 mit alternierenden Leitfähigkeitstypen umgibt den Drain-Abschnitt 11, und der Source-Abschnitt 13 befindet sich in gleicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform außerhalb der geschlossenen Schleife der Schicht 12 mit alternierenden Leitfähigkeitstypen. Die geschlossene Schleife der Schicht 12 mit alternierenden Leitfähigkeitstypen gemäß der ersten Ausführungsform ist einfach aufgebaut und ist aus zwei geraden Abschnitten 12a und zwei gekrümmten Abschnitten 12b gebildet. Die geschlossene Schleife der Schicht 12 mit alternierenden Leitfähigkeitstypen gemäß der zweiten Ausführungsform ist kompliziert aufgebaut und aus sieben geraden Abschnitten 12a und sieben gekrümmten Abschnitten 12b gebildet.
Die komplizierte geschlossene Schleife der Schicht 12 mit alternierenden Leitfähigkeitstypen gemäß Darstellung in 3 erleichtert die Bildung einer einzigen Drain-Elektrode in dem Drain-Abschnitt 11 und die effiziente Nutzung des Flächeninhalts des Halbleitersubstrats.
Dritte Ausführungsform
4 ist eine Draufsicht eines n-Kanal-Lateral-SJ-MOSFETs gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. 5(a) ist eine Querschnittsansicht längs C-C von 4. 5(b) ist eine Querschnittsansicht längs D-D von 4.
Gemäß 4 ist die geschlossene Schleife aus einer Schicht 12 mit alternierenden Leitfähigkeitstypen aus zwei geraden Abschnitten 12a und zwei gekrümmten Abschnitten 12b gebildet. Gemäß der dritten Ausführungsform beträgt der Rasterabstand P1 im geraden Abschnitt 12a 10 μm, und der maximale Rasterabstand P2 im gekrümmten Abschnitt 12b beträgt 8 μm. Im gekrümmten Abschnitt 12b ist die Dotierstoffkonzentration in den n-leitenden Driftzonen 21 so gering wie die Dotierstoffkonzentration in der n^–-Schicht 4, und die Dotierstoffkonzentration in den p-leitenden Trennzonen 22 ist so gering wie die Dotierstoffkonzentration der n^–-Schicht 4. In den geraden Abschnitten 12a ist die Dotierstoffkonzentration in den n-leitenden Driftzonen 1 und die Dotierstoffkonzentration in den p-leitenden Trennzonen 2 jeweils in gleicher Weise wie bei der ersten und der zweiten Ausführungsform 3 × 10¹⁵ cm^–3.
Wenn die Dotierstoffkonzentration niedriger ist, dehnt sich die Verarmungsschicht schneller aus. Der gekrümmte Abschnitt 12b wird bei der dritten Ausführungsform schneller verarmt als der gerade Abschnitt 12a. Daher weist der gekrümmte Abschnitt 12b, dessen elektrisches Feld abgeschwächt wird, eine hohe Durchbruchspannung auf.
Vierte Ausführungsform
6 ist eine Draufsicht eines n-Kanal-Lateral-SJ-MOSFETs gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
Gemäß 6 ist die geschlossene Schleife aus einer Schicht 12 mit alternierenden Leitfähigkeitstypen aus geraden Abschnitten 12a und gekrümmten Abschnitten 12b gebildet. Bei der vierten Ausführungsform ist der Rasterabstand P1 im geraden Abschnitt 12a 10 μm, und der maximale Rasterabstand P2 im gekrümmten Abschnitt 12b beträgt 15 μm. D.h., der maximale Rasterabstand P2 im gekrümmten Abschnitt 12b ist größer als der Rasterabstand P1 im geraden Abschnitt 12a.
Da sich Verarmungsschichten in gekrümmten Abschnitten 12b schnell ausdehnen, wenn die Dotierstoffkonzentrationen in n-leitenden Driftzonen 31 und p-leitenden Trennzonen 32 niedrig genug sind, stellt es kein Problem dar, daß der maximale Rasterabstand P2 im gekrümmten Abschnitt 12b größer als der Rasterabstand P1 im geraden Abschnitt 12a ist.
Fünfte Ausführungsform
7 ist eine Draufsicht eines n-Kanal-Lateral-SJ-MOSFETs gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung. 8(a) ist eine Querschnittsansicht längs E-E von 7.
Der gekrümmte Abschnitt 12b der Schicht 12 mit alternierenden Leitfähigkeitstypen bei dem SJ-MOSFET gemäß der fünften Ausführungsform ist weder aus n-leitenden Zonen noch aus p^–-leitenden Zonen, sondern aus einer einzigen schwach dotierten Zone 42 gebildet. In den geraden Abschnitten 12a beträgt die Dotierstoffkonzentration in den n-leitenden Driftzonen 1 und die Dotierstoffkonzentration in den p-leitenden Trennzonen 2 in gleicher Weise wie bei der ersten und bei der zweiten Ausführungsform 3 × 10¹⁵ cm^–3.
In dem extremen Fall, in dem die Dotierstoffkonzentrationen sehr gering sind, kann der gekrümmte Abschnitt 12b aus einer einzigen intrinsischen Zone 41 gebildet sein. Alternativ kann der gekrümmte Abschnitt 12b aus einer nur schwach dotierten Schichtanordnung 42 gebildet sein, die eine n^–-Schicht 42a oder eine intrinsische Schicht 41 und eine n^–-Schicht 4 enthält, wie in 8(a) gezeigt.
Wenn der gekrümmte Abschnitt 12b nahezu intrinsisch ist, ist dessen elektrisches Feld abgeschwächt, und daher erleichtert ein intrinsischer gekrümmter Abschnitt 12b das Erzielen einer höheren Durchbruchspannung.
Eine intrinsische Zone 41 oder eine schwach dotierte Zone 42 wird durch Dotieren eines n^–-leitenden Dotierstoffs und eines p-leitenden Dotierstoffs gebildet. Wenn eine Zone die gleichen Mengen eines n-leitenden Dotierstoffs und eines p-leitenden Dotierstoffs enthält, weist die Zone einen sehr hohen Widerstand auf, da der n-leitende Dotierstoff und der p-leitende Dotierstoff einander kompensieren. Die schwach dotierte Zone 42 ist eine n^–-Zone oder eine p^–-Zone, wobei die Menge des n-leitenden Dotierstoffs und die Menge des p-leitenden Dotierstoffs sich ein wenig voneinander unterscheiden. Die n^–-Zone oder die p^–-Zone als schwach dotierte Zone 42 stellt kein Problem dar.
Eine Schichtanordnung, die aus einer n-leitenden Schicht und einer p-leitenden Schicht gebildet ist, die sehr nahe beieinander angeordnet sind, dient als Schicht mit sehr hohem Widerstand, da der n-leitende Dotierstoff und der p-leitende Dotierstoff einander kompensieren, wenn deren Mengen nahezu gleich sind.
8(b) ist eine Querschnittsansicht eines modifizierten n-Kanal-Lateral-SJ-MOSFETs, der eine Doppel-RESURF-Struktur aufweist. Der in 8(b) gezeigte n-Kanal-Lateral-SJ-MOSFET ist eine Modifikation des in 8(a) gezeigten n-Kanal-Lateral-SJ-MOSFETs. Gemäß 8(b) ist der gekrümmte Abschnitt 12b aus einer nur schwach dotierten Schichtanordnung 42 gebildet, die eine n^–-Schicht 4, eine p^–-Schicht 15 und eine intrinsische Schicht 41 oder eine schwach dotierte n^–-Schicht 42a enthält. Der in 8(b) gezeigte n-Kanal-Lateral-SJ-MOSFET ist ebenso nützlich.
8(c) ist eine Querschnittsansicht eines anderen modifizierten n-Kanal-Lateral-SJ-MOSFETs, der keinerlei intrinsische Schicht aufweist. In 8(c) ist die nur schwach dotierte Zone 42 aus einer n^–-Schicht 42a gebildet, deren resultierende Dotierstoffkonzentration auf einen bestimmten Wert eingestellt ist, vorzugsweise niedriger als die Dotierstoffkonzentration der n^–-Schicht 4.
8(d) ist eine Querschnittsansicht eines weiteren modifizierten n-Kanal-Lateral-SJ-MOSFETs, der keinerlei intrinsische Schicht aufweist. In 8(c) ist die nur schwach dotierte Schichtanordnung 42 aus einer n^–-Schicht 4 und einer p^–-Schicht 15 gebildet.
Obwohl die modifizierten n-Kanal-Lateral-SJ-MOSFETs, die keinerlei intrinsische Schicht aufweisen, nicht so effektiv zum Erzielen einer hohen Durchbruchsspannung wie der n-Kanal-Lateral-SJ-MOSFET sind, der eine intrinsische Zone aufweist, sind ihre Strukturen einfach.
Sechste Ausführungsform
9 ist eine Draufsicht eines n-Kanal-Lateral-SJ-MOSFETs gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung.
Der n-Kanal-Lateral-SJ-MOSFET gemäß der sechsten Ausführungsform ist eine Modifikation des SJ-MOSFETs gemäß der ersten Ausführungsform. Gemäß 9 ist die Breite t2 des gekrümmten Abschnitts 12b der Schicht 12 mit alternierenden Leitfähigkeitstypen größer als die Breite t1 des geraden Abschnitts 12a.
Da die Durchbruchspannung in etwa proportional zur Breite der Schicht mit alternierenden Leitfähigkeitstypen in der Lateral-SJ-Struktur ist, erleichtert es die Breite t2 des gekrümmten Abschnitts 12b, die größer als die Breit t1 des geraden Abschnitts 12a ist, den gekrümmten Abschnitt 12b mit einer Durchbruchspannung zu versehen, die höher als die Durchbruchspannung des geraden Abschnitts 12a ist. Wenn der gekrümmte Abschnitt 12b aus einer schwach dotierten Zone 42 oder aus einer intrinsischen Zone 41 gebildet ist, erleichtert es der gekrümmte Abschnitt 12b, der breiter als der gerade Abschnitt 12a ist, ebenfalls, eine höhere Durchbruchspannung zu erzielen.
Die Methode der Verwendung von gekrümmten Abschnitten 12b, die breiter sind als die geraden Abschnitte 12a, um die gekrümmten Abschnitte 12b mit einer höheren Durchbruchspannung zu versehen, ist auch bei den Lateral-SJ-MOSFETs gemäß der zweiten bis fünften Ausführungsform anwendbar.
10 ist eine perspektivische Ansicht eines n-Kanal-Lateral-SJ-MOSFETs, der sich von dem in Verbindung mit 2 beschriebenen SJ-MOSFET unterscheidet. In 10 werden die gleichen Bezugszeichen wie in 2 verwendet, um die gleichen Bestandteile zu bezeichnen.
Die Gate-Zone des in 10 gezeigten SJ-MOSFETs unterscheidet sich von derjenigen des in 2 gezeigten SJ-MOSFETs. Obwohl die in 10 gezeigte Gate-Anordnung eine Zunahme des Durchlaßwiderstands verursacht, erleichtert die Gate-Anordnung die Verbesserung des Lawinendurchbruchverhinderungsvermögens beim Treiben einer induktiven Last.
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit den Ausführungsformen von Lateral-MOSFETs beschrieben wurde, ist die Erfindung auch bei anderen Lateralhalbleiterbauelementen wie beispielsweise Bipolartransistoren, Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs), pn-Dioden und Schottky-Dioden effektiv einsetzbar.
Siebte Ausführungsform
11 ist eine Draufsicht eines intelligenten Leistungs-ICs, der irgendeines der oben beschriebenen Lateral-SJ-Halbleiterbauelemente verwendet.
Gemäß 11 sind Lateral-SJ-Halbleiterbauelemente 63 und eine Schaltung 62 zur Steuerung, zum Schutz und für die Erfassung auf einem Halbleitersubstrat 61 integriert.
Durch Integrieren von Lateral-SJ-Halbleiterbauelementen wird auf einfache Weise ein monolithischer intelligenter Leistungs-IC, der eine hohe Durchbruchspannung und einen geringen Durchlaßwiderstand (geringe Verluste) aufweist, mit niedrigen Herstellungskosten geschaffen.
Indem bei einem Lateral-SJ-Halbleiterbauelement gemäß Anspruch 1 die Rasterabstände, mit denen jeweils ein Paar aus einer Driftzone und einer Trennzone in den geraden Abschnitten und den gekrümmten Abschnitten der geschlossenen Schleife der Schicht mit alternierenden Leitfähigkeitstypen angeordnet sind, geeignet eingestellt werden, wird das Kompromißverhältnis zwischen dem Durchlaßwiderstand und der Durchbruchspannung stark reduziert, und das Lateral-SJ-Halbleiterbauelement gemäß der Erfindung wird mit – einer hohen Durchbruchspannung versehen.
Gemäß der Erfindung, bei der die Dotierstoffkonzentrationen, die Breiten der einzelnen Zonen, die Tiefe und die Breite der gekrümmten Abschnitte in der geschlossenen Schleife der Schicht mit alternierenden Leitfähigkeitstypen eingestellt sind, wird ein Lateral-SJ-Halbleiterbauelement geschaffen, das eine hohe Durchbruchspannung aufweist und auf einfache Weise mit hervorragender Massenproduktivität hergestellt werden kann.

Claims

Lateralhalbleiterbauelement, umfassend: einen Halbleiterchip; zwei Hauptelektroden (17, 18) auf einer der Hauptflächen des Halbleiterchips; eine Schicht (12) mit alternierenden Leitfähigkeitstypen zwischen den Hauptelektroden; wobei die Schicht mit alternierenden Leitfähigkeitstypen erste Halbleiterzonen (1) eines ersten Leitfähigkeitstyps und zweite Halbleiterzonen (2) eines zweiten Leitfähigkeitstyps umfaßt; die ersten Halbleiterzonen und die zweiten Halbleiterzonen alternierend angeordnet sind; und die Schicht mit alternierenden Leitfähigkeitstypen eine geschlossene Schleife ist, die eine der Hauptelektroden (18) umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (12) mit alternierenden Leitfähigkeitstypen erste Abschnitte, in denen die ersten Halbleiterzonen (1) und die zweiten Halbleiterzonen (2) alternierend mit einem ersten Rasterabstand (P1) angeordnet sind, und zweite Abschnitte umfaßt, in denen die ersten Halbleiterzonen und die zweiten Halbleiterzonen alternierend mit einem zweiten Rasterabstand (P2) angeordnet sind, der sich vom ersten Rasterabstand (P1) unterscheidet.
Lateralhalbleiterbauelement, umfassend: einen Halbleiterchip; zwei Hauptelektroden (17, 18) auf einer der Hauptflächen des Halbleiterchips; und mindestens eine Schicht (12) mit alternierenden Leitfähigkeitstypen zwischen den Hauptelektroden; wobei jede Schicht mit alternierenden Leitfähigkeitstypen erste Halbleiterzonen (1) eines ersten Leitfähigkeitstyps und zweite Halbleiterzonen eines zweiten Leitfähigkeitstyps umfaßt und die ersten Halbleiterzonen und die zweiten Halbleiterzonen alternierend angeordnet sind; gekennzeichnet durch schwach dotierte Zonen (21; 22; 41; 42; 42a), deren Dotierstoffkonzentrationen sehr niedrig sind; und dadurch, daß die mindestens eine Schicht mit alternierenden Leitfähigkeitstypen und die schwach dotierten Zonen so miteinander verbunden sind, daß sie eine geschlossene Schleife bilden, die eine der Hauptelektroden (18) umgibt.
Lateralhalbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die geschlossene Schleife mindestens einen geraden Abschnitt (12a) und mindestens einen gekrümmten Abschnitt (12b) umfaßt.
Lateralhalbleiterbauelement nach Anspruch 3, bei dem die geschlossene Schleife mindestens zwei gerade Abschnitte (12a) und mindestens zwei gekrümmte Abschnitte (12b), vorzugsweise mindestens vier gerade Abschnitte und mindestens vier gekrümmte Abschnitte, umfaßt.
Lateralhalbleiterbauelement nach Anspruch 3, bei dem die ersten Halbleiterzonen (1) und die zweiten Halbleiterzonen (2) in den geraden Abschnitten (12a) alternierend mit dem ersten Rasterabstand (P1) angeordnet und die ersten Halbleiterzonen und die zweiten Halbleiterzonen in den gekrümmten Abschnitten (12b) alternierend mit dem zweiten Rasterabstand (P2) angeordnet sind.
Lateralhalbleiterbauelement nach Anspruch 5, bei dem der erste Rasterabstand (P1) größer oder gleich dem zweiten Rasterabstand (P2) ist.
Lateralhalbleiterbauelement nach Anspruch 5, bei dem die gekrümmten Abschnitte (12b) sehr viel schwächer dotiert sind als die geraden Abschnitte (12a).
Element nach Anspruch 7, bei dem die gekrümmten Abschnitte (12b) im wesentlichen intrinsisch sind.
Lateralhalbleiterbauelement nach Anspruch 7 oder 8, bei dem der erste Rasterabstand (P1) kleiner als der zweite Rasterabstand (P2) ist.
Lateralhalbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem die gekrümmten Abschnitte (12b) mit einem n-leitenden Dotierstoff und einem p-leitenden Dotierstoff dotiert sind.
Lateralhalbleiterbauelement nach Anspruch 3, bei dem die Breite zumindest eines Teils des gekrümmten Abschnitts (12b) größer als die Breite des geraden Abschnitts (12a) ist.
Lateralhalbleiterbauelement nach Anspruch 1, das mindestens eine weitere, eine Schicht (12) mit alternierenden Leitfähigkeitstypen enthaltende geschlossene Schleife aufweist.
Lateralhalbleiterbauelement nach Anspruch 2, das mindestens eine weitere, jeweils mindestens eine Schicht (12) mit alternierenden Leitfähigkeitstypen und eine oder mehrere schwach dotierte Zonen enthaltende geschlossene Schleife aufweist.
Lateralhalbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Breite der ersten Halbleiterzonen (1) oder der zweiten Halbleiterzonen (2) 1/4 bis 4 Mal so groß wie deren jeweilige Tiefe ist.
Lateralhalbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem die Breite der Schicht (12) mit alternierenden Leitfähigkeitstypen 12,5 bis 100 Mal so groß wie die Breite der ersten Halbleiterzonen oder der zweiten Halbleiterzonen ist.
Lateralhalbleiterbauelement nach Anspruch 15, bei dem die Breite der Schicht (12) mit alternierenden Leitfähigkeitstypen 12,5 bis 100 Mal so groß wie die Tiefe der ersten Halbleiterzonen oder der zweiten Halbleiterzonen ist.
Lateralhalbleiterbauelement nach Anspruch 3 in Rückbeziehung auf Anspruch 2, bei dem der mindestens eine gerade Abschnitt (12a) die Schicht mit alternierenden Leitfähigkeitstypen umfaßt und der mindestens eine gekrümmte Abschnitt (12b) die schwach dotierte Zone umfaßt.
Lateralhalbleiterbauelement nach Anspruch 2, bei dem der Oberflächenabschnitt der mindestens einen schwach dotierten Zone im wesentlichen intrinsisch ist.
Lateralhalbleiterbauelement nach Anspruch 2 oder 18, bei dem die mindestens eine schwach dotierte Zone mit einem n-leitenden Dotierstoff und einem p-leitenden Dotierstoff dotiert ist.
Lateralhalbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 2, 18 oder 19, bei dem die Breite der mindestens einen schwach dotierten Zone größer als die Breite der Schicht mit alternierenden Leitfähigkeitstypen ist.
Lateralhalbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, das ein Halbleiterbauelement umfaßt, daß aus der aus MOSFET, Bipolartransistor, IGBT und Diode bestehenden Gruppe ausgewählt ist; bei dem sich die Hauptelektrode (18), deren Potential hoch ist, innerhalb der geschlossenen Schleife befindet; und bei dem sich die andere Hauptelektrode (17), deren Potential niedrig ist, außerhalb der geschlossenen Schleife befindet.
Lateralhalbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 21, ferner umfassend eine Schaltung (62) zum Steuern des Halbleiterbauelements, zum Schützen des Halbleiterbauelements und zum Erfassen der Zustände des Halbleiterbauelements, wobei sich die Schaltung (62) außerhalb der geschlossenen Schleife befindet.