CS202576B2 - Semiconductor component with the silicon semiconductor element - Google Patents

Semiconductor component with the silicon semiconductor element Download PDF

Info

Publication number
CS202576B2
CS202576B2 CS774806A CS480677A CS202576B2 CS 202576 B2 CS202576 B2 CS 202576B2 CS 774806 A CS774806 A CS 774806A CS 480677 A CS480677 A CS 480677A CS 202576 B2 CS202576 B2 CS 202576B2
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
silicon
protective layer
semiconductor component
semiconductor
semiconductor element
Prior art date
Application number
CS774806A
Other languages
English (en)
Inventor
Juergen Krausse
Original Assignee
Siemens Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Ag filed Critical Siemens Ag
Publication of CS202576B2 publication Critical patent/CS202576B2/cs

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3157—Partial encapsulation or coating
    • H01L23/3171—Partial encapsulation or coating the coating being directly applied to the semiconductor body, e.g. passivation layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/298—Semiconductor material, e.g. amorphous silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02126—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing Si, O, and at least one of H, N, C, F, or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC
    • H01L21/02129—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing Si, O, and at least one of H, N, C, F, or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC the material being boron or phosphorus doped silicon oxides, e.g. BPSG, BSG or PSG
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02142—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing silicon and at least one metal element, e.g. metal silicate based insulators or metal silicon oxynitrides
    • H01L21/02145—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing silicon and at least one metal element, e.g. metal silicate based insulators or metal silicon oxynitrides the material containing aluminium, e.g. AlSiOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Description

Vynález se týká polovodičové - součástky s křemíkovým polovodičovým prvkem, opatřeným alespoň na okraji pasiv-ační ochrannou vrstvou z křemíku.
Ústřední problém u polovodičových součástek spočívá v udržení stabilních voltampérových ' charakteristik. U usměrňovačů a tranzistorů jde zejména o charakteristiky v závěrném směru, zatímco.- u tyristorů je třeba se zaměřit na stabilitu charakteristik v závěrném směru a v oblasti zvratu. Je známé, že povrch polovodičových prvků těchto polovodičových součástek lze pasivovat tím, že se na něj nanášejí různé organické nebo anorganické krycí vrstvy. Používá se například laků, kaučuků nebo skel. Pomocí těchto krycích vrstev lze obecně dosáhnout dostatečné -stability charakteristik. Náhodně však vznikají nestability, jejichž příčiny lze hledat v - nepoznaných změnách vlastností krycích vrstev a/nebo povrchu .polovodičového· -prvku. Tato- skutečnost vedla v minulosti velmi -často- ke značnému kolísání výtěžku použitelných polovodičových součástek.
V literatuře již -bylo popsáno, že lze -polovodičový prvek pasivovat tím, že se na něm nechá tepelně narůstat křemíková vrstva. Tento způsob pasivace je však časově velice náročný -a složitý -a -mimoto vyžaduje teplo2 ty mezi 600 a 700 °C, což znemožňuje jeho použití u polovodičových součástek opatřených kontakty a popřípadě pájených. Na místech, kde není křemík potřebný, -se musí odleptat.
Účelem vynálezu je zlepšit -polovodičovou součástku uvedeného typu tak, -aby měla stabilní charakteristiky a dala se přitom vyrobit jednoduše.
Polovodičová součástka podle vynálezu se vyznačuje tím, že pasivní ochranná vrstva je z napařeného křemíku ' -obsahujícího kyslík nebo- jiné reaktivní plyny, například dusík nebo vodík.
Napařený křemík může -sestávat z vrstev, které se vzájemně liší velikostí zrn. Napařený křemík -může přitom obsahovat dotující příměsi, jako bor nebo fosfor, a popřípadě kovy, například hliník. Tloušťka napařené křemíkové vrstvy je účelně 0,1 ftm· až 1 μαη. Ke zvýšení dielektrické přeskokové pevnosti může být na napařené křemíkové vrstvě přídavná ochranná vrstva z (kaučuku nebo ochranného laku.
Vynález bude vysvětlen na základě příkladu provedení ve -spojení s výkresem, kde obr. 1 je řez polovodičovým prvkem tyristoru -a obr. 2 znározňuje tvar oblasti prostorového náboje.
Polovodičový prvek tyristoru, znázorněný v řezu na obr. 1, má čtyři oblasti, ia to emitorovou oblast 1 přivrácenou ke katodě, oblast báze 2 přivrácenou ke katodě, vnitřní oblast báze 3 a emitorovou oblast 4 přivrácenou k anodě. Mezi těmito .oblastmi leží PN-přechody 5, 6, 7. Polovodičový prvek je z křemíku a uvedené oblasti 1, 2, 3, 4 jsou datovány obvyklým způsobem podle účelu použití polovodičové součástky.
Na. okraji polovodičového prvku je ochranná vrstva 8 z napařeného křemíku. Tato ochranná vrstva 8 může mít -tlouštíku 0,1 ^m, může však být i .silnější, například 1 μαη. Ke zvýšení dielektrické (přeskokové .pevnosti je na napařené křemíkové ochranné vrstvě 8 přídavná ochranná vrstva 9, která může být například z normálního kaučuku nebo -z ochranného laku.
Napařená křemíková ochranná vrstva 8 může obsahovat příměsi, jako je bor nebo fosfor. V křemíku mohou být obsaženy i reaktivní plyny, například .kyslík, dusík nebo· vodík. Křemíková ochranná vrstva 8 může také obsahovat jeden nebo několik kovů, jako· je například hliník. Pamocí těchto přísad lze ovlivňovat měrný odpor a typ vodivosti křemíkové ochranné vrstvy 8. Změnami měrného- odporu lze ovlivňovat napěťové poměry na -okraji polovodičového prvku. Křemíková ochranná vrstva 8 může být například dotována fosforem a může mít měrný odpor například 106 ížcm.
Jak již bylo uvedeno, leží tloušťka .křemíkové ochranné vrstvy 8 například v rozmezí od 0,1 do· 1 дш. Tato vrstva byla napařena v normálním vakuovém napařovacím zařízení při tlaku 6,0.104 Pa. Jako zdroj křemíku je použitelný například křemíkový špalík. Jako zdroj energie -k naparování křemíku lze použit -například elektronového paprsku. Při použití elektronového paprsku s urychlovacím napětím 8 kV a proudem asi 0,5 A bylo- dosaženo rychlosti naparování 0,25 zun/imin. Rychlost naparování lze zvyšovat zvětšováním elektronového proudu a/nebo- zvyšováním jeho- energie, například na 0,5 ^.m./min i na vyšší hodnoty. Rovněž je -možné vytvořit křemíkovou ochrannou vrstvu 8 -ták, aby sestávala z několika dílčích -vrstev se vzájemně odlišnou velikostí zrn. Tím se mění měrný odpor v tloušťce křemíkové ochranné vrstvy 8 a ovlivňují se napěťové -poměry na okrajové ploše polovodičového -prvku. Různé -velikosti zrn lze vytvořit například nestejně velkými rychlostmi narůstání křemíku.
Podstatná výhoda napařené křemíkové vrstvy spočívá v tom, že substrát, tzn. -polovodičový prvek, může zůstat při napařování chladný. I při jiných způsobech napařování, například sálavým /teplem, lze polovodičový prvek udržovat například na teplotě okolí.
Polovodičové prvky opatřené -pasivační vrstvou z napařeného- křemíku mají neočekávaně stabilní charakteristiky. To- platí jak pro závěrné charakteristiky ve zpětném směru u -diod a tranzistorů, tak pro závěrné charakteristiky ve zpětném - směru -a v oblasti zvratu u tyristoru. Tuto skutečnost lze například zjistit známou fotoelěktrickou metodou sloužící k vyšetřování oblastí -prosto, rového náboje n.a okraji polovodičového prvku.
Na obr. 2 je znázorněn tvar oblasti 10 prostorového náboje, když je PN-přechod 7 zatížen v -závěrném směru. Na začátku zatížení v závěrném směru probíhají -hranice 11, 12 oblasti 10 prostorového náboje přibližně rovnoběžně s přechody PN. Působí-li zatížení v závěrném směru -delší dobu, rozšiřuje se oblast 10 prostorového náboje tím, že se její hranice 12 na okraji polovodičového prvku posouvá směrem k PN-přechodu 6. Současně se vzdaluje hranice 11 oblasti 10 prostorového- náboje od PN-přechodu 7, avšak podstatně méně, protože emitorová oblast 4 je dotována silněji než oblast báze 3. Rozšiřování oblasti prostorového náboje 10 je -znázorněno na obr. 2 čárkovaně. Se vzrůstajícím rozšiřováním oblasti -prostorového náboje 10 vzrůstá závěrný proud, až při dosažení PN-přechodu 6 na -okraji -dojde k tzv. průrazu, při kterém PN-přechod 6 ztrácí svou závěrnou -schopnost. Rozšiřování oblasti prostorového- náboje nastává analogicky i na PN-přechodech 5 a 7, když je polo. vodičový prvek zatížen napětím v opačném směru.
Bylo zjištěno, že ipri napařené křemíkové vrstvě 8 nedochází k rozšíření oblasti 10 prostorového náboje na okraji. To- znamená, že se závěrný proud nezvyšuje, a že tedy charakteristiky zůstávají stabilní. Platí to i pro zatížení polovodičového- prvku při provozní teplotě.
Příklad
Podle vynálezu byl vyroben křemíkový polovodičový -prvek ve tvaru kotouče s průměrem 10 -mm a tloušťkou 390 μΐη. Měrný odpor byl '55 Qcm. Pasivační ochranná -vrstva 8 z napařeného křemíku měla tloušťku 0,1 jitm a -měrný odpor 108 £ícm. Při závěrném -napětí 1800 V protékal při teplotě závěrné vrstvy 140 °C závěrný proud nižší než 5 -mA. Chování polovodičového - prvku v závěrné oblasti bylo- naprosto· stabilní.
Třebaže byl vynález vysvětlen v souvislosti s tynstenim, je použitelný i pro< - diody, tranzistory - a jiné polovodičové součástky.

Claims (6)

1. Polovodičová součástka s křemíkovým polovodičovým prvkem, opatřeným alespoň na okraji pasivační ochrannou vrstvou z křemíku, vyznačená tím, že pasivační ochranná vrstva (8) je z napařeného křemíku obsahujícího kyslík nebo jiné reaktivní plyny, například, dusík nebo vodík.
2. Polovodičová součástka podle bodu 1, vyznačená tím, že napařený křemík sestává z vrstev, které se vzájemně liší velikostí zrn.
3. Polovodičová součástka podle bodů 1, nebo 2, vyznačená tím, že napařený křemík obsahuje dotovací příměsi, jako bor nebo fosfor.
4. Polovodičová součástka podle jednohoz bodů 1 až 3, vyznačená tím, že napařený křemík obsahuje kovy, například hliník.
5. Polovodičová součástka podle jednoho z bodů 1 až 4, vyznačená tím, že tloušťka ' napařeného křemíku je 0,1 шп až 1 (um.
6. Polovodičová součástka podle bodu 5, vyznačená tím, že na napařeném křemíku je ke zvýšení ' dielektrické přeskokové pevnosti přídavná ochranná vrstva [9] z kaučuku nebo ochranného laku.
CS774806A 1976-07-20 1977-07-19 Semiconductor component with the silicon semiconductor element CS202576B2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19762632647 DE2632647A1 (de) 1976-07-20 1976-07-20 Halbleiterbauelement mit passivierender schutzschicht

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS202576B2 true CS202576B2 (en) 1981-01-30

Family

ID=5983502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS774806A CS202576B2 (en) 1976-07-20 1977-07-19 Semiconductor component with the silicon semiconductor element

Country Status (10)

Country Link
JP (1) JPS5313878A (cs)
BR (1) BR7704739A (cs)
CA (1) CA1101127A (cs)
CH (1) CH614809A5 (cs)
CS (1) CS202576B2 (cs)
DE (1) DE2632647A1 (cs)
FR (1) FR2359510A1 (cs)
GB (1) GB1580654A (cs)
IT (1) IT1076447B (cs)
SE (1) SE7708385L (cs)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2730367A1 (de) * 1977-07-05 1979-01-18 Siemens Ag Verfahren zum passivieren von halbleiterelementen
CH661932A5 (en) * 1978-09-18 1987-08-31 Gen Electric Process for the preparation of a coating composition for semiconductor components, this composition, and the use thereof
JPS55115386A (en) * 1979-02-26 1980-09-05 Hitachi Ltd Semiconductor laser unit
DE2922005A1 (de) * 1979-05-30 1980-12-04 Siemens Ag Halbleiterbauelement mit passiviertem halbleiterkoerper
DE3021175A1 (de) * 1980-06-04 1981-12-10 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zum passivieren von siliciumbauelementen
DE3542166A1 (de) * 1985-11-29 1987-06-04 Telefunken Electronic Gmbh Halbleiterbauelement

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2789258A (en) * 1955-06-29 1957-04-16 Raytheon Mfg Co Intrinsic coatings for semiconductor junctions
DE1184178B (de) * 1960-02-20 1964-12-23 Standard Elektrik Lorenz Ag Verfahren zum Stabilisieren der Oberflaeche von Halbleiterkoerpern mit pn-UEbergaengen durch Vakuumbedampfen
CH428947A (fr) * 1966-01-31 1967-01-31 Centre Electron Horloger Procédé de fabrication d'un circuit intégré
JPS6022497B2 (ja) * 1974-10-26 1985-06-03 ソニー株式会社 半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
GB1580654A (en) 1980-12-03
CA1101127A (en) 1981-05-12
BR7704739A (pt) 1978-04-18
IT1076447B (it) 1985-04-27
CH614809A5 (en) 1979-12-14
DE2632647A1 (de) 1978-01-26
FR2359510A1 (fr) 1978-02-17
FR2359510B1 (cs) 1982-12-31
JPS5313878A (en) 1978-02-07
SE7708385L (sv) 1978-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3597667A (en) Silicon oxide-silicon nitride coatings for semiconductor devices
US5107323A (en) Protective layer for high voltage devices
US3987480A (en) III-V semiconductor device with OHMIC contact to high resistivity region
JPS63308324A (ja) 薄膜アセンブリと半導体デバイス形成方法
US5877077A (en) Method of producing an ohmic contact and a semiconductor device provided with such ohmic contact
EP0912999A2 (en) SiC SEMICONDUCTOR DEVICE COMPRISING A pn JUNCTION WITH A VOLTAGE ABSORBING EDGE
US4254426A (en) Method and structure for passivating semiconductor material
US5801836A (en) Depletion region stopper for PN junction in silicon carbide
US4322452A (en) Process for passivating semiconductor members
US5650638A (en) Semiconductor device having a passivation layer
CS202576B2 (en) Semiconductor component with the silicon semiconductor element
US3160520A (en) Method for coating p-nu junction devices with an electropositive exhibiting materialand article
US3671821A (en) Semiconductor controlled rectifier including two emitter regions
US3550256A (en) Control of surface inversion of p- and n-type silicon using dense dielectrics
RU2395868C1 (ru) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНТЕГРИРОВАННЫХ ШОТТКИ-pn ДИОДОВ НА ОСНОВЕ КАРБИДА КРЕМНИЯ
US20210125889A1 (en) Semiconductor device
JPS5950115B2 (ja) シヨツトキ−障壁ダイオ−ドの製法
US6117751A (en) Method for manufacturing a mis structure on silicon carbide (SiC)
US3399331A (en) Electrical device and contacts
FI61773C (fi) Tyristor med monolitiskt integrerad diod och foerfarande foer dess framstaellning
US3956024A (en) Process for making a semiconductor varistor embodying a lamellar structure
KR20000075706A (ko) 반도체 및 반도체-관련 방법
US3463681A (en) Coated mesa transistor structures for improved voltage characteristics
DE2642413A1 (de) Verfahren zum aufbringen einer aus silicium bestehenden passivierungsschicht
US4717617A (en) Method for the passivation of silicon components