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DE10217935B4 - Halbleiterbauteil - Google Patents

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DE10217935B4
DE10217935B4 DE10217935A DE10217935A DE10217935B4 DE 10217935 B4 DE10217935 B4 DE 10217935B4 DE 10217935 A DE10217935 A DE 10217935A DE 10217935 A DE10217935 A DE 10217935A DE 10217935 B4 DE10217935 B4 DE 10217935B4
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Abstract

Halbleiterbauteil, umfassend:
Ein Halbleitersubstrat (11, 51) eines ersten Leitfähigkeitstyps;
einen im Substrat gebildeten Wannenbereich (12, 52) des zweiten Leitfähigkeitstyps;
ein im Wannenbereich hergestelltes Hochspannungs-Halbleiterelement (1, 40);
einen Kanalstopperbereich (13, 53) des zweiten Leitfähigkeitstyps, der im Wannenbereich außerhalb des Hochspannungs-Halbleiterelements gebildet ist und eine höhere Verunreinigungskonzentration aufweist als der Wannenbereich; und
einen Substratanschlußbereich (14, 54) des ersten Leitfähigkeitstyps, der außerhalb des Wannenbereichs gebildet ist und eine höhere Verunreinigungskonzentration aufweist als das Substrat;
dadurch gekennzeichnet, daß der Substratanschlußbereich (14, 54) vom Kanalstopperbereich (13, 53) einen solchen Abstand aufweist, daß die Durchbruchspannung zwischen dem Wannenbereich (12, 52) und dem Substrat (11, 51) nicht niedriger ist als die Nennspannung des Halbleiterelements und nicht höher ist als die Durchbruchspannung des Hochspannungs-Halbleiterelements (1, 40).

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterbauteil, das ein Hochspannungs-Halbleiterbauelement enthält.
  • Da die Stromspeisungsanschlüsse eines IC im allgemeinen eine niedrige Impedanz haben müssen, können sie nicht mit einem Schutzwiderstand ausgestattet werden, der bei elektrostatischen Durchbrüchen oder elektrischem Rauschen schützend in Funktion tritt. Man hat deshalb eine Schutzdiode vorgesehen, die zur Vermeidung von elektrostatischen Durchbrüchen oder zur Handhabung von Rauschzuständen Ladungen zu einem Substrat ableitet. Auch Leistungs-ICs bedienen sich dieser allgemeinen Konstruktion.
  • Aus der US 4,024,564 ist eine Halbleitervorrichtung mit einem pn-Ubergang und einem Kanalstopperbereich bekannt, wobei die Vorrichtung eine Vielzahl von Übergängen aufweisen kann, die mit einer Passivierungsschicht versehen sind.
  • Aus der WO 97/04484 A1 ist ferner eine integrierte Schaltung bekannt, die mindestens einen parasitären Feldeffekttransistor oder eine parasitäre Diode aufweist, der beziehungsweise die zwei benachbarte dotierte Bereiche vom selben beziehungsweise gegensätzlichen Leitungstyp und einen dazwischen angeordneten isolierenden Bereich enthält.
  • Im Fall eines Leistungs-ICs ergibt sich jedoch das Problem, daß eine Schutzdiode mit hoher Durchbruchspannung speziell hergestellt werden muß, da der Stromanschluß des Leistungs-ICs an sich schon unter hoher Spannung steht, z. B. von einigen zig Volt.
  • Durch die Erfindung soll dieses Problem gelöst werden und soll ein Halbleiterbauteil mit einer Konstruktion geschaffen werden, die eine Schutzdiode mit einer hohen Durchbruchspannung an der Stromspeiseklemme eines Leistungs-ICs bildet, an den eine hohe Spannung angelegt wird, zum Behandeln von elektrostatischen Durchbrüchen und elektrischem Rauschen ohne das Erfordernis eines zusätzlichen Herstellungsprozesses.
  • Um das dargelegte Problem zu lösen, umfaßt das erfindungsgemäße Halbleiterbauteil einen Wannen- bzw. Topfbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der in einem Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps gebildet ist und eine elektrische Verbindung zu einem Strom versorgungsanschluß herstellt. Das erfindungsgemäße Halbleiterbauteil umfaßt außerdem einen Kanalstopperbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps, der im Wannenbereich gebildet ist, und einen Substratanschlußbereich (Substratabnahmebereich) des ersten Leitfähigkeitstyps, der außerhalb des Wannenbereichs gebildet ist. Der Abstand zwischen dem Substratanschlußbereich und dem Kanalstopperbereich wird so eingestellt, daß die Durchbruchspannung einer durch den Wannenbereich und das Substrat gebildeten parasitären Diode nicht niedriger ist als die Nennspannung des Halbleiterbauteils und nicht höher ist als die Durchbruchspannung einer innerhalb des Wannenbereichs als Element gebildeten Hochspannungs-Halbleiterstruktur. Hierdurch kann die parasitäre Diode als die Schutzdiode ausgenützt werden.
  • Gemäß der Erfindung weist der Kanalstopperbereich, der im Wannenbereich gebildet ist, vom außerhalb des Wannenbereichs gebildeten Substratanschlußbereich einen solchen Abstand auf, daß die Durchbruchspannung der durch den Wannenbereich und das Substrat gebildeten parasitären Diode nicht niedriger ist als die Nennspannung und nicht höher ist als die Durchbruchspannung der Hochspannungs-Halbleiterstruktur, die als Element innerhalb des Wannenbereichs gebildet ist. Folglich liegt die Durchbruchspannung der durch den Wannenbereich und das Substrat gebildeten parasitären Diode zwischen der Nennspannung des Halbleiterbauteil und der Durchbruchspannung jener Hochspannungs-Halbleiterstruktur.
  • Im folgenden werden Aspekte einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Wenn auch die folgende Beschreibung auf den Fall Bezug nimmt, daß es sich beim ersten Leitfähigkeitstyp um eine p-Leitfähigkeit und beim zweiten Leitfähigkeitstyp um eine n-Leitfähigkeit handelt, ist die Erfindung auch auf den Fall anwendbar, daß der erste Leitfähigkeitstyp eine n-Leitfähigkeit und der zweite Leitfähigkeitstyp eine p-Leitfähigkeit ist.
  • Es zeigen:
  • 1 eine Draufsicht auf den wesentlichen Teil eines Halbleiterbauteils gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 einen Querschnitt durch das Bauelement von 1 in einer Ebene A-A in 1;
  • 3 einen dem Halbleiterbauteil gemäß der ersten Ausführungsform entsprechenden Schaltplan;
  • 4 die Darstellung von Äquipotentiallinien im Bereich zwischen einem Kanalstopperbereich und einem Substratanschlußbereich bei der ersten Ausführungsform;
  • 5 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der Durchbruchspannung und dem Abstand zwischen dem Kanalstopperbereich und dem Substratanschlußbereich im Halbleiterbauteil von 4;
  • 6 einen Querschnitt durch den wesentlichen Teil der ersten Ausführungsform mit einer Veränderung;
  • 7 einen Querschnitt durch den wesentlichen Teil eines Halbleiterbauteils gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
  • 8 einen dem Halbleiterbauteil gemäß der zweiten Ausführungsform entsprechenden Schaltplan.
  • 1 zeigt in Draufsicht den wesentlichen Teil einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauteils, und 2 einen Querschnitt in einer Ebene A-A in 1. In den 1 und 2 ist durch eine Strich-Zweipunkt-Linie eine Gate-Elektrode dargestellt, und ein Isolator, ein Kontaktteil und andere Elektroden sind in 1 weggelassen und in 2 durch Strich-Zweipunkt-Linien dargestellt. 3 zeigt das erste Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 als Schaltplan. Das Halbleiterbauteil besteht aus einem integrierten Schaltkreis und umfaßt einen Hochspannungs-PMOSFET 1, der an eine Stromversorgungsleitung 2 angeschlossen ist, und eine der gegebenenfalls erforderlichen Spannungsableitung von der Leitung 2 dienende parasitäre Diode 3. Der Aufbau ist im einzelnen der folgende:
    In einem Hauptoberflächenbereich eines Substrats 11 eines p-leitenden Halbleiters ist ein Wannenbereich 12 eines n-leitenden Halbleiters gebildet. Im Wannenbereich 12 ist in und entlang seinem Randbereich ein n-leitender Kanalstopperbereich 13 gebildet, der eine höhere Verunreinigungskonzentration hat als der Wannenbereich 12. Im außerhalb des Wannenbereichs 12 liegenden Teil der Oberfläche des Substrats 11 ist gegenüber vom Kanalstopperbe reich 13 ein p-leitender Substratanschlußbereich 14 gebildet, der eine höhere Verunreinigungskonzentration hat als das Substrat 11.
  • Innerhalb des Kanalstopperbereichs 13 ist ein p-leitender Offset-Drain-Bereich (Offset-Abflußbereich) 15 gebildet, innerhalb dieses Offset-Drain-Bereichs 15 ist ein p-leitender Drain-Bereich (Abflußbereich) 16 gebildet und ein wenig beabstandet vom Offset-Drain-Bereich 15 ist innerhalb der Box des Kanalstopperbereichs 13 ein p-leitender Source-Bereich 17 gebildet. Auf der Oberfläche zwischen dem Offset-Drain-Bereich und dem Source-Bereich 17 ist ein Gate-Isolierfilm (Steuerelektroden-Isolierfilm) 18, und auf diesem eine Steuerelektrode 19 angeordnet. Auf der Oberfläche des Offset-Drain-Bereichs 15 ist zum Reduzieren der Konzentration des elektrischen Felds ein LOCOS-Film 20 aufgebracht, worunter ein dicker Oxidfilm verstanden wird.
  • Über Kontaktteile, die ein Zwischenschicht-Dielektrikum 21 durchsetzen, stellt der Kanalstopperbereich 13 eine elektrische Verbindung zu einer ersten Metallelektrode 22 her und der Substratanschlußbereich 14 eine Verbindung zu einer zweiten Metallelektrode 23 her. Die erste Metallelektrode 22 ist gleichzeitig eine Source-Elektrode (Quellenelektrode) und stellt eine elektrische Verbindung zum Source-Bereich 17 her. Der Drain-Bereich 16 stellt eine Verbindung zu einer Abflußelektrode 24 her, und zwar über einen Kontaktteil, der den LOCOS-Film 20 und das Zwischenschicht-Dielektrikum 21 durchsetzt.
  • Die beschriebene Struktur bildet den Hochspannungs-PMOSFET 1. Wie in 3 dargestellt ist, stellt die erste Metallelektrode 22 oder eine sonstige Source-Elektrode, die den Quellenanschluß des Hochspannungs-PMOSFETs 1 der beschriebenen Struktur darstellt, über die Stromversorgungsleitung 2 eine Verbindung zu einem in der Fig. nicht dargestellten Stromversorgungsanschluß her. Folglich hat also der Wannenbereich 12 über die Stromversorgungsleitung 2 Verbindung zum in der Zeichnung nicht dargestellten Stromversorgungsanschluß. Da die zweite Metallelektrode 23 mit Masse verbunden bzw. geerdet ist, wird zwischen dem Wannenbereich 12 und dem Substrat 11 die parasitäre Diode 3 gebildet, in der das Substrat 11 die Anode und der Wannenbereich 12 die Kathode ist. Die Drain-Elektrode (Abflußelektrode) 24, die den Abflußanschluß darstellt, stellt eine passende Verbindung zu einer Last 4 und zu einem in der Zeichnung nicht dargestellten internen Schaltkreis her. Die Gate-Elektrode 19, die einen Steuerelektrodenanschluß darstellt, hat passende Verbindungen zu einer Stromversorgungs-Steuerschaltung und zu anderen in der Zeichnung nicht dargestellten Schaltungen.
  • Der Abstand zwischen dem Substratanschlußbereich 14 und dem Kanalstopperbereich 13 ist so eingestellt, daß die Durchbruchspannung der parasitären Diode 3 nicht niedriger ist als die Nennspannung und nicht höher ist als die Durchbruchspannung des Hochspannungs-PMOSFETs 1. Hat beispielsweise der PMOSFET 1 eine Durchbruchspannung von 70 V, so kann der Abstand des Substratanschlußbereich 14 vom Wannenbereich 12 auf 6 μm als Maskengröße eingestellt werden und ist die Untergröße des Kanalstopperbereichs 13 von der Grenze des Wannenbereichs 12, die den Topfbereichrand darstellt, vorzugsweise erniedrigt auf 2 μm. Diese Dimensionierungen ergeben eine Durchbruchspannung zwischen dem Wannenbereich 12 und dem Substrat 11 von 60 V, was niedriger ist als die Durchbruchspannung des PMOSFETs 1, die 70 V beträgt. Tritt also am Stromversorgungsanschluß eine positive Elektrostatik- oder Rausch-Vorbelastungsspannung auf, so tritt der Durchbruch zwischen dem Wannenbereich 12 und dem Substrat 11 ein und es werden Ladungen absorbiert. Es ist klar, daß die Durchbruchspannung der parasitären Diode 3 nicht niedriger sein darf als die Nennspannung.
  • Ist beispielsweise die Nennspannung der Stromversorgung 30 V, so kann der Abstand zwischen dem Substratanschlußbereich 14 und dem Wannenbereich 12 2 μm Maskengröße sein und kann die Untergröße des Kanalstopperbereichs 13 von der Grenzlinie des Wannenbereichs 12 null μm Maskengröße betragen. Diese Dimensionierungen stellen die Durchbruchspannung zwischen dem Wannenbereich 12 und dem Substrat 11 auf 35 V ein. Dieser Wert entspricht dem Minimumwert, der die Stromversorgungsspannung von 30 V noch sicherstellt und dabei auch noch eine Streuung berücksichtigt.
  • Es kann also eine periphere Durchbruchspannung des PMOSFETs 1 mit den Abständen zwischen dem Substratanschlußbereich 14, dem Wannenbereich 12 und dem Kanalstopperbereich 13 eingestellt werden, indem die Substratoberfläche mit einem Durchbruchspunkt versehen wird. Die periphere Durchbruchspannung des PMOSFETs 1 kann entsprechend der Nennversorgungsspannung optimiert werden. 4 zeigt die Äquipotentiallinien im Bereich zwischen dem Kanalstopperbereich 13 und dem Substratanschlußbereich 14. 5 zeigt als grafische Darstellung die Beziehung zwischen der Durchbruchspannung und dem Abstand zwischen dem n+-Kanalstopperbereich und dem p+-Substratanschlußbereich in der in 4 dargestellten Halbleiterschicht.
  • Gemäß der hier beschriebenen Ausführungsform der Erfindung hat der Kanalstopperbereich 13 vom Substratanschlußbereich 14 einen solchen Abstand, daß die Durchbruchspannung der parasitären Diode 3, die durch den Wannenbereich 12 und das Substrat 11 gebildet wird, zwischen der Nennspannung des Bauteils und der Durchbruchspannung des PMOSFETs 1 liegt. Folglich ist die Durchbruchspannung der parasitären Diode 3 mindestens gleich der Nennspannung und höchstens gleich der Durchbruchspannung des PMOSFETs 1. Wenn eine elektrostatische Spannung oder ein elektrisches Rauschen an die Stromversorgungsklemme gelangt, tritt ein Durchbruch zwischen dem Wannenbereich 12 und dem Substrat 11 ein und die Ladungen werden absorbiert. Schädigungen im PMOSFET 1, in einem mit dem PMOSFET 1 verbundenen Bauteil oder in einer sonstigen mit dem Stromversorgungsanschluß verbundenen Vorrichtung werden also vermieden.
  • Der beschriebene erste Aspekt der Ausführungsform verwendet die parasitäre Diode 3 als Schutzdurchbruchdiode. Es werden hierbei kein zusätzlicher Herstellungsprozeß und keine zusätzliche Diode benötigt.
  • Bei einem konventionellen Halbleiterbauteil ist die Durchbruchspannung der Peripherie eines Hochspannungs-POSFETs, nämlich die Durchbruchspannung der parasitären Diode, die durch den Wannenbereich und das Substrat gebildet wird, höher als die Durchbruchspannung des PMOSFETs. Im Gegensatz hierzu ist nach der ersten Ausführungsform der Erfindung die Durchbruchspannung der parasitären Diode 3 niedriger als die Durchbruchspannung des Hochspannungs-PMOSFETs 1, was durch Reduzieren des Abstands zwischen dem Kanalstopperbereich 13 und dem Substratanschlußbereich 14 im Vergleich zu diesem Abstand beim Element nach dem Stand der Technik erreicht wird. Als Ergebnis kann die Größe des Hochspannungs-PMOSFETs erniedrigt und somit auch die Größe des Chips, der den PMOSFET trägt, reduziert werden.
  • In 6 ist eine Hochspannungs-Halbleiterstruktur dargestellt, bei der zusätzlich zur Struktur des PMOSFETs 1 von 2 im Wannenbereich 12 ein n-leitender Basisbereich 25 enthalten ist, der den Source-Bereich 17 umgibt. Die resultierende Struktur kann ein PDMOS sein.
  • 7 stellt einen in der Darstellung den 2 und 6 entsprechenden Querschnitt durch den wesentlichen Teil eines Halbleiterbauteils gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform dar, wobei ein Isolierfilm, ein Kontaktstück und Elektroden durch Strich-Zweipunkt-Linien dargestellt sind. In 8 ist der schematische Schaltplan der Konstitution des Halbleiterbauteils gemäß der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform dargestellt. Das Halbleiterbauteil umfaßt einen npn-Transistor 40 und eine parasitäre Diode 50.
  • In einem Teil der Hauptfläche eines Substrats 51 aus p-leitendem Halbleitermaterial ist ein n-leitender Wannenbereich 52, der einen Kollektorbereich bildet, ausgebildet. Im Umfangsteil innerhalb des Wannenbereichs 52 ist ein n-leitender Kanalstopperbereich 53 gebildet, der auch als Kollektorabnahmebereich wirkt und der eine höhere Verunreinigungskonzentration hat als der Wannenbereich 52. Im Umfangsteil des Substrats 51 außerhalb des Wannenbereichs 52 ist ein p-leitender Substratanschlußbereich 54 gebildet, der eine höhere Verunreinigungskonzentration aufweist als das Substrat 51; er liegt, vergleichbar der Anordnung von 1, hinsichtlich des Rands des Wannenbereichs 52 dem Kanalstopperbereich 53 gegenüber.
  • Innerhalb der Box des Kanalstopperbereichs 53 ist ein p-leitender Basisbereich 55 gebildet, und im Basisbereich 55 ist ein n-leitender Emitterbereich 56 gebildet. Mit Abstand zum Emitterbereich 56 ist im Basisbereich 55 ein p-leitender Basisabnahmebereich 57 gebildet. Ein LOCOS-Film 60, also ein dicker Oxidfilm, ist zur Reduzierung der Konzentration des elektrischen Felds auf der Oberfläche des Basisbereichs 55 ausgebildet.
  • Über Kontaktteile, die durch ein Zwischenschicht-Dielektrikum 61 hindurchdringen, haben der Kanalstopperbereich 53 eine elektrische Verbindung zu einer ersten Metallelektrode 62 und der Substratanschlußbereich 54 eine elektrische Verbindung zu einer zweiten Metallelektrode 63. Die erste Metallelektrode 62 ist gleichzeitig die Kollektorelektrode. Der Emitterbereich 56 und der Basis-Abnahmebereich 57 haben elektrische Verbindung zu einer Emitterelektrode 64 bzw. zu einer Basiselektrode 65 über Kontaktteile, die den LOCOS-Film 60 und das Zwischenschicht-Dielektrikum 61 durchdringen.
  • Wie in 8 gezeigt ist, hat die erste Metallelektrode 62 oder eine Kollektorelektrode, die den Kollektoranschluß des Hochspannungs-npn-Transistors 40 darstellt und die oben beschriebene Struktur aufweist, Verbindung zu einem in der Zeichnung nicht dargestellten Stromversorgungsanschluß über die Stromversorgungsleitung 2. Folglich hat der Wannenbe reich 52 über die Stromversorgungsleitung 2 Verbindung zum in der Zeichnung nicht dargestellten Stromversorgungsanschluß. Da die zweite Metallelektrode 63 an Masse liegt, ist zwischen dem Wannenbereich 52 und dem Substrat 51 die parasitäre Diode 50 gebildet, in der das Substrat 51 die Anode und der Wannenbereich 52 die Kathode ist. Die Emitterelektrode 64, die den Emitteranschluß darstellt, hat passende Verbindung zur Last 4 und zu einem internen Schaltkreis, der in der Fig. nicht dargestellt ist. Die Basiselektrode 65, die den Basisanschluß darstellt, hat passende Verbindung zu einer Stromlieferungs-Steuerschaltung und zu anderen Schaltungen, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind.
  • Der Abstand zwischen dem Substratanschlußbereich 54 und dem Kanalstopperbereich 53 ist so eingestellt, daß die Durchbruchspannung der parasitären Diode 50 nicht niedriger ist als die Nennspannung und nicht höher ist als die Durchbruchspannung des npn-Transistors 40. Wenn beispielsweise die Durchbruchspannung zwischen dem Emitter und dem Kollektor des npn-Transistors 40 einen Wert von 30 V hat, so ist der Abstand zwischen dem Substratanschlußbereich 54 und dem Wannenbereich 52 auf 2 μm als Maskengröße einzustellen, und die Untergröße des Kanalstopperbereichs 53 von der Grenzlinie des Wannenbereichs 52, die der Topfrand ist, kann null μm Maskengröße betragen. Diese Dimensionierungen ergeben sich, wenn die Durchbruchspannung zwischen dem Wannenbereich 52 und dem Substrat 51 einen Wert von 25 V haben soll, was niedriger ist als die Durchbruchspannung 30 V des npn-Transistors 40. Tritt also eine positive Vorspannung aufgrund von Elektrostatik oder von elektrischem Rauschen am Stromversorgungsanschluß auf, so erfolgt ein Durchbruch zwischen dem Wannenbereich 52 und dem Substrat 51 und die Ladungen werden absorbiert. Die Durchbruchspannung der parasitären Diode 50 ist jedenfalls nicht niedriger als die Nennspannung.
  • Gemäß dieser beschriebenen zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform liegt der Kanalstopperbereich 53 vom Substratanschlußbereich 54 um einen solchen Abstand entfernt, daß die Durchbruchspannung der durch den Wannenbereich 52 und das Substrat 51 gebildeten parasitären Diode zwischen der Nennspannung und der Durchbruchspannung des npn-Transistors 40 ist. Folglich ist die Durchbruchspannung der parasitären Diode 50 nicht niedriger als die Nennspannung und nicht höher als die Durchbruchspannung des npn-Transistors. Wenn an den Stromversorgungsanschluß eine hohe elektrostatische Spannung oder ein Rauschen gelangt, tritt der Durchbruch zwischen dem Wannenbereich 52 und dem Substrat 51 ein und die Ladungen werden abgeleitet. Beschädigungen des npn-Transistors, eines mit dem npn-Transistor verbundenen Bauteils oder einer anderen mit dem Stromversorgungsanschluß verbundenen Vorrichtung werden also vermieden.
  • Die beschriebene zweite Ausführungsforen verwendet die parasitäre Diode 50 als eine Schutz-Durchbruchdiode. Ein zusätzlicher Herstellungsprozeß oder eine zusätzliche Diode werden für diesen Zweck also nicht benötigt.
  • Bei den Halbleiterbauteilen nach dem Stand der Technik ist die Durchbruchspannung an der Peripherie eines npn-Hochspannungstransistors, also die Durchbruchspannung der durch einen Wannenbereich und ein Substrat gebildeten parasitären Diode, höher als die Durchbruchspannung des npn-Transistors. Im Gegensatz hierzu ist bei der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform die Durchbruchspannung der parasitären Diode 50 niedriger als die Durchbruchspannung des npn-Hochspannungstransistors 40; dieses Resultat ergibt sich durch die Reduktion des Abstands zwischen dem Kanalstopperbereich 53 und dem Substratanschlußbereich 54 im Vergleich zu diesem Abstand beim Stand der Technik. Als Ergebnis kann der Hochspannungs-npn-Transistor kleiner gebaut werden und somit ist auch die Baugröße des den mm-Transistor umfassenden Chips reduziert.
  • Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen können die spezifischen Entwürfe variiert werden. Die numerischen Werte der Durchbruchspannung und die Dimensionen bei den Ausführungsbeispielen sind nur beispielhaft und die Erfindung soll nicht auf diese Werte beschränkt sein.
  • Die Erfindung ist also gekennzeichnet durch das Verhältnis bestimmter Durchbruchspannungen und der Nennspannung des Bauteils zueinander, und diese Durchbruchspannungen sind wiederum das Ergebnis der Dimensionierung bestimmter Abstände von Dotierungsbereichen im Bauteil. Gemäß der Erfindung hat der im Wannenbereich gebildete Kanalstopperbereich vom außerhalb des Wannenbereichs gebildeten Substratabnahmebereich einen solchen Abstand, daß die Durchbruchspannung der durch den Wannenbereich und das Substrat gebildeten parasitären Diode nicht niedriger als die Nennspannung und nicht höher als die Durchbruchspannung des Hochspannungs-Halbleiterelements, die innerhalb des Wannenbereichs hergestellt ist. Folglich ist die Durchbruchspannung der durch den Wannenbereich und das Substrat gebildeten parasitären Diode mindestens gleich der Nennspannung des Halbleiterbauteils und höchstens gleich der Durchbruchspannung jenes Hochspannungs- Halbleiterelements. Wird bei dieser Konstruktion des Halbleiterbauteils aufgrund von Elektrostatik oder Rauschen eine zu hohe Spannung erzeugt, so tritt der Durchbruch an der parasitären Diode in der Peripherie des Hochspannungs-Halbleiterelements auf, der die Ladungen absorbiert, wodurch das Hochspannungs-Halbleiterelement geschützt wird. Es wird also ein Halbleiterbauteil geschaffen, das eine verbesserte elektrostatische Entladungsimmunität und Rauschimmunität des Stromversorgungsanschlusses, an dem eine hohe Spannung erscheint, aufweist, und zwar ohne zusätzlichen Herstellungsprozeß und ohne zusätzliche Diode mit hoher Durchbruchspannung.

Claims (6)

  1. Halbleiterbauteil, umfassend: Ein Halbleitersubstrat (11, 51) eines ersten Leitfähigkeitstyps; einen im Substrat gebildeten Wannenbereich (12, 52) des zweiten Leitfähigkeitstyps; ein im Wannenbereich hergestelltes Hochspannungs-Halbleiterelement (1, 40); einen Kanalstopperbereich (13, 53) des zweiten Leitfähigkeitstyps, der im Wannenbereich außerhalb des Hochspannungs-Halbleiterelements gebildet ist und eine höhere Verunreinigungskonzentration aufweist als der Wannenbereich; und einen Substratanschlußbereich (14, 54) des ersten Leitfähigkeitstyps, der außerhalb des Wannenbereichs gebildet ist und eine höhere Verunreinigungskonzentration aufweist als das Substrat; dadurch gekennzeichnet, daß der Substratanschlußbereich (14, 54) vom Kanalstopperbereich (13, 53) einen solchen Abstand aufweist, daß die Durchbruchspannung zwischen dem Wannenbereich (12, 52) und dem Substrat (11, 51) nicht niedriger ist als die Nennspannung des Halbleiterelements und nicht höher ist als die Durchbruchspannung des Hochspannungs-Halbleiterelements (1, 40).
  2. Halbleiterbauteil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste Metallelektrode (22, 62), die eine elektrische Verbindung zum Kanalstopperbereich (13, 53) hat, und eine zweite Metallelektrode (23, 63), die der ersten Metallelektrode gegenüberliegend gebildet ist und eine elektrische Verbindung zum Substrat (11, 51) über den Substratanschlußbereich (14, 54) hat.
  3. Halbleiterbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wannenbereich (12, 52) eine elektrische Verbindung mit einem Stromversorgungsanschluß hat, der die Spannung für die elektrische Leistung empfängt.
  4. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochspannungs-Halbleiterelement (1) folgende Elemente umfaßt: einen Source-Bereich (17) des ersten Leitfähigkeitstyps, einen Offset-Drain-Bereich (15) des ersten Leitfähigkeitstyps, der vom Source-Bereich einen Abstand aufweist, einen LOCOS-Film (20), der auf einer Oberfläche des Offset-Drain-Bereichs gebildet ist, einen Drain-Bereich (16) des ersten Leitfähigkeitstyps, der im Offset-Drain-Bereich gebildet ist, einen Gate-Isolierfilm (18), der auf einer Oberfläche zwischen dem Source-Bereich und dem Offset-Drain-Bereich gebildet ist, eine auf dem Gate-Isolierfilm gebildete Gate-Elektrode (19), eine eine elektrische Verbindung zum Source-Bereich und zum Kanalstopperbereich herstellende Source-Elektrode (22), und eine eine elektrische Verbindung zum Drain-Bereich herstellende Drain-Elektrode (24).
  5. Halbleiterbauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Wannenbereich (12), in einem Abstand vom Offset-Drain-Bereich (15) ein den Source-Bereich (17) umgebender Basisbereich (25) des zweiten Leitfähigkeitstyps vorhanden ist.
  6. Halbleiterbauteil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochspannungs-Halbleiterelement (40) umfaßt: Den Wannenbereich (52), der als Kollektorbereich dient, den Kanalstopperbereich (53), der als Kollektorabnahmebereich dient, die erste Metallelektrode (62), die als Kollektorelektrode dient, einen Basisbereich (55) des ersten Leitfähigkeitstyps, der innerhalb des Kanalstopperbereichs gebildet ist, einen LOCOS-Film (60), der auf einer Oberfläche des Basisbereichs gebildet ist, einen Basisabnahmebereich (57) des ersten Leitfähigkeitstyps, der im Basisbereich gebildet ist und eine höhere Verunreinigungskonzentration als dieser hat, einen Emitterbereich (56) des zweiten Leitfähigkeitstyps, der im Basisbereich gebildet ist, eine elektrisch mit dem Basisbereich über den Basisabnahmebereich verbundene Basiselektrode (65) und eine eine elektrische Verbindung zum Emitterbereich herstellende Emitterelektrode (64).
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