DE102013217225B4 - Halbleiterbauelement mit einer Passivierungsschicht und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents
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Abstract
Halbleiterbauelement, das aufweist:einen Halbleiterkörper (100), der eine erste Oberfläche (101) aufweist;eine Kontaktelektrode (21), die auf der ersten Oberfläche (101) angeordnet ist, die den Halbleiterkörper (100) an der ersten Oberfläche (101) kontaktiert und die Seitenwände (22) und eine obere Oberfläche (21) aufweist; undeine Passivierungsschicht (30) auf der ersten Oberfläche benachbart zu der Kontaktelektrode (21), wobei die Passivierungsschicht (30) einen Schichtstapel mit einer amorphen semi-isolierenden Schicht (31) auf der ersten Oberfläche (101), eine erste Nitridschicht (32) auf der amorphen semi-isolierenden Schicht (31) und eine zweite Nitridschicht (34) auf der ersten Nitridschicht (32) aufweist,wobei die zweite Nitridschicht (34) die Seitenwände (22) und einen Abschnitt der oberen Oberfläche (23) der Kontaktelektrode (21) überdeckt undwobei die erste Nitridschicht (32) beabstandet zu der oberen Oberfläche (23) der Kontaktelektrode (21) angeordnet ist.
Description
- Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung betreffen ein Halbleiterbauelement, insbesondere ein Leistungshalbleiterbauelement und insbesondere ein Leistungshalbleiterbauelement mit einer Passivierungsschicht.
- Leistungshalbleiterbauelemente, wie beispielsweise Leistungsdioden oder Leistungstransistoren, sind in der Lage, hohe Spannungen von einigen 10 V, einigen 100 V oder sogar einigen Kilovolt (kV) zu sperren. Eine hohe Sperrspannung ist verbunden mit hohen elektrischen Feldern in einem Halbleiterkörper, indem aktive Gebiete des Halbleiterbauelements integriert sind. Insbesondere Oberflächen des Halbleiterkörpers, an denen hohe elektrische Felder in einem sperrenden Zustand auftreten, sind sehr empfindlich und erfordern eine geeignete Behandlung, um Degradierungseffekte zu verhindern, die zu einer Reduktion der Spannungsfestigkeit führen können. Eine solche Behandlung umfasst üblicherweise das Herstellen einer Passivierungsschicht auf die Oberfläche. Ein geeignetes herkömmliches Passivierungsschichtmaterial ist beispielsweise ein Halbleiteroxid, wie beispielsweise Siliziumdioxid SiO2.
- Die
US 7 109 101 B1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines Hableiterbauelements, insbesondere zum Ätzen einer auf einer Gateoxidschicht angeordneten Gateelektrode. Das Verfahren umfasst das Herstellen einer Ätzmaske auf der Gateelektrodenschicht. Die Ätzmaske umfasst einen Schichtstapel mit einer amporphen Kohlenstoffschicht, einer SiON-Schicht und einer siliziumhaltigen Nitridschicht. - Die
US 2010 0052047 A1 beschreibt einen IGBT mit einer semi-isolierenden Schicht, die zwischen einer Gateisolationsschicht und einem floatenden, p-dotierten Hableitergebiet, angeordnet ist. Das floatende Gebiet grenzt an ein n-dotiertes Driftgebiet an. - Die US 2004 / 0 082 173 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen einer Mikrostruktur. Dieses Verfahren umfasst das Herstellen einer ersten Antireflexionsschicht auf einer Oberfläche eines Substrats, das Herstellen einer zweiten Antireflexionsschicht auf der ersten Antireflexionsschicht, das Herstellen einer Abdeckschicht auf der zweiten Antireflexionsschicht, das Herstellen einer photosensitiven Schicht auf der Abdeckschicht und das Belichten der photosensitiven Schicht.
- Die US 2006 / 0 170 058 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines Kontaktlochs. Diese Verfahren umfasst das Herstellen einer Fluor-dotierten amorphen Kohlenstoffschicht über einem Substrat, das ein aktives Gebiet umfasst, das Herstellen einer Dielektrikumsschicht auf der amorphen Kohlenstoffschicht, das Ätzen eines Kontaktlochs in die Dielektrikumsschicht, um die amorphe Kohlenstoffschicht freizulegen, und das Entfernen der amorphen Kohlenstoffschicht in einem trockenen Ablöseprozess.
- Die US 2006 / 0 183 259 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines flächigen Anschlusskontakts auf einer Oberfläche eines Substrats, in dem Kontaktstöpsel (contact plugs) angeordnet sind. Auf der Oberfläche des Substrats wird außerdem ein Schichtstapel hergestellt, der die Kontaktfläche überlappt und der eine Dielektrikumsschicht, eine Siliziumoxidschicht auf der Dielektrikumsschicht, eine Siliziumnitridschicht auf der Siliziumoxidschicht und eine weitere Oxidschicht auf der Siliziumnitridschicht umfasst.
- Die US 2005 / 0 194 662 A1 beschreibt ein Halbleiterbauelement mit einem Substrat, einem in dem Substrat angeordneten aktiven Gebiet und einer wenigstens teilweise über dem aktiven Gebiet angeordneten Passivierungsschicht, die amorphen wasserstoffdotierten Kohlenstoff aufweist.
- Die US 2002 / 0 045 321 A1 beschreibt ein Halbleiterbauelement mit einer auf einer Oberfläche eines Substrats angeordneten Kontaktfläche und einer auf der Oberfläche des Substrats angeordneten Passivierungsschicht, wobei die Passivierungsschicht die Kontaktfläche teilweise überlappt.
- Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Halbleiterbauelement mit einer mechanisch und chemisch sehr robusten Passivierungsschicht zur Verfügung zu stellen und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Passivierungsschicht zur Verfügung zu stellen.
- Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Halbleiterbauelement gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 17.
- Beispiele werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen dienen zum Veranschaulichen des Grundprinzips, so dass nur solche Merkmale, die zum Verständnis des Grundprinzips notwendig sind, dargestellt sind. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgerecht. In den Zeichnungen bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche Merkmale.
-
1 veranschaulicht eine vertikale Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements, das eine Passivierungsschicht auf einer ersten Oberfläche aufweist; -
2 veranschaulicht eine vertikale Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements, das eine Passivierungsschicht auf einer ersten Oberfläche und einen pn-Übergang in dem Halbleiterkörper aufweist; -
3 veranschaulicht eine vertikale Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements, das als Diode ausgebildet ist; -
4 veranschaulicht eine vertikale Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements, das als MOS-Transistor ausgebildet ist; -
5 veranschaulicht eine vertikale Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements, das Schottkydiode ausgebildet ist; -
6 veranschaulicht eine Modifikation des Halbleiterbauelements gemäß1 ; und -
7 (die7A bis 7D umfasst) veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterbauelements, das eine Passivierungsschicht auf einer ersten Oberfläche aufweist. - In der nachfolgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen zur Veranschaulichung spezielle Ausführungsbeispiele, wie die Erfindung realisiert werden kann, dargestellt sind.
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1 veranschaulicht eine vertikale Querschnittsansicht eines Abschnitts eines Halbleiterbauelements, wie beispielsweise eines Leistungshalbleiterbauelements. Das Halbleiterbauelement umfasst einen Halbleiterkörper 100 mit einer ersten Oberfläche 101. Der Halbleiterkörper 100 kann ein herkömmliches Halbleitermaterial, wie beispielsweise Silizium (Si), Siliziumkarbid (SiC) u. ä., umfassen. Das Halbleiterbauelement umfasst außerdem eine Kontaktelektrode 21 auf der ersten Oberfläche 101 und angrenzend an den Halbleiterkörper 100. Die Kontaktelektrode 21 umfasst beispielsweise Aluminium, Kupfer, eine Aluminiumlegierung, eine Kupferlegierung oder eine Aluminium-Kupfer-Legierung, wie beispielsweise AlSiCu. - Die Kontaktelektrode 21 bedeckt die erste Oberfläche 101 nicht vollständig. Eine Passivierungsschicht 30 ist wenigstens in solchen Gebieten der ersten Oberfläche 101 gebildet, die benachbart zu der Kontaktelektrode 21 sind und die nicht durch die Kontaktelektrode 21 bedeckt sind. Die Passivierungsschicht bedeckt die erste Oberfläche 101 des Halbleiterkörpers 100 und sorgt für eine langfristige Stabilität des Halbleiterbauelements. Insbesondere verhindert die Passivierungsschicht 30 Degradierungsprozesse, die auftreten können, wenn das Halbleiterbauelement in einer feuchten Atmosphäre betrieben wird, oder reduziert diese wenigstens. Solche Degradierungsprozesse können insbesondere in solchen Gebieten der ersten Oberfläche 101 auftreten, in denen hohe elektrische Felder auftreten können.
- Die Grundbauelementstruktur, die in
1 dargestellt ist, mit einem Halbleiterkörper 100, einer Kontaktelektrode 21 auf der ersten Oberfläche 101 des Halbleiterkörpers 100 und einer Passivierungsschicht 30 findet sich in einer Vielzahl von unterschiedlichen Halbleiterbauelementen und ist nicht auf eine spezielle Art von Halbleiterbauelement beschränkt. Deshalb ist in1 nur der Halbleiterkörper 100, es sind jedoch nicht spezielle Bauelementgebiete, die in dem Halbleiterkörper 100 implementiert sind, dargestellt. Einige Ausführungsbeispiele von speziellen Halbleiterbauelementen und von speziellen Bauelementstrukturen in dem Halbleiterkörper 100 sind nachfolgend anhand der2 bis 6 erläutert. - Bezugnehmend auf
1 umfasst die Passivierungsschicht 30 einen Schichtstapel mit mehreren Schichten, die übereinander angeordnet sind. Der Schichtstapel umfasst eine amorphe semi-isolierende Schicht 31 auf der ersten Oberfläche 101. Gemäß einem Ausführungsbeispiel grenzt die amorphe semi-isolierende Schicht 31 an die erste Oberfläche 101 an. Die amorphe semi-isolierende Schicht ist beispielsweise eine amorphe wasserstoffdotierte (Wasserstoff enthaltende) Schicht, wie beispielsweise eine amorphe wasserstoffdotierte Siliziumkarbid-(aSiC:H)-Schicht, eine amorphe wasserstoffdotierte Kohlenstoff-(aC:H)-Schicht, eine amorphe wasserstoffdotierte Silizium-(aSi:H)-Schicht, oder ähnliches. Aufgrund ihrer semi-isolierenden Eigenschaften kann die semi-isolierende Schicht nicht nur dazu dienen, die erste Oberfläche 101 zu passivieren, sondern kann auch als eine elektrisch aktive Schicht dienen, die die Potentialverteilung entlang der ersten Oberfläche 101 beeinflusst. Dennoch ist eine amorphe semi-isolierende Schicht mechanisch sehr hart und bietet damit einen guten mechanischen Schutz des Halbleiterkörpers 100. Die Härte (gemäß Vickers) einer aSiC:H-Schicht ist etwa 21 GPa und das Young-Modul (Elastizitätsmodul) ist etwa 110 GPa. - Bezugnehmend auf
1 umfasst der Schichtstapel außerdem eine erste Nitridschicht wie beispielsweise eine Siliziumnitrid-(Si2N4)-Schicht, die an die amorphe semi-isolierende Schicht angrenzt. Nitridschichten, wie beispielsweise die erste Nitridschicht 32, besitzen eine hohe chemische Beständigkeit. Außerdem sind Nitridschichten relativ hart. Die Härte ist typischerweise etwa 23 GPa, während das Young-Modul etwa 165 GPa ist. Damit schützt die erste Nitridschicht die amorphe semi-isolierende Schicht 31, und damit den Halbleiterkörper 100 chemisch und mechanisch. Allerdings sind Nitridschichten, wie die erste Nitridschicht, relativ spröde. Um mechanische Defekte zu verhindern, die insbesondere in solchen Gebieten auftreten, in denen eine spröde Material gekrümmt ist, ist die erste Nitridschicht 32, genauso wie die amorphe semi-isolierende Schicht 31, eine planare Schicht. Das heißt, die erste Nitridschicht 32, ebenso wie die amorphe semi-isolierende Schicht 31, verläuft im Wesentlichen parallel zu der ersten Oberfläche 101. Sowohl die amorphe semi-isolierende Schicht 31 als auch die erste Nitridschicht 32 erstrecken sich bis zu der Kontaktelektrode 21 und grenzen an die Kontaktelektrode 21 an, erstrecken sich jedoch nicht entlang einer Seitenwand 22 der Kontaktelektrode 21. In dem Ausführungsbeispiel gemäß1 ist die Seitenwand 22 der Kontaktelektrode 31 im Wesentlichen vertikal gezeichnet. Dies ist jedoch nur ein Beispiel, die Seitenwand 22 könnte auch mit einem Winkel relativ zu der ersten Oberfläche 101 ausgebildet sein, der sich von 90° unterscheidet. - Bezugnehmend auf
1 umfasst der Schichtstapel der Passivierungsschicht 30 außerdem eine zweite Nitridschicht 34 oberhalb der ersten Nitridschicht 32. Das Material der zweiten Nitridschicht 34 kann dem Material der ersten Nitridschicht 32 entsprechen. Die zweite Nitridschicht 34 kann sich entlang der Seitenwand 22 der Kontaktelektrode 21 erstrecken und kann Abschnitte einer oberen Oberfläche 23 benachbart zu der Seitenwand der Kontaktelektrode 21 überdecken. Die zweite Nitridschicht 34 bedeckt allerdings die obere Oberfläche 23 der Kontaktelektrode 21 nicht vollständig. In Bereichen der oberen Oberfläche 23, die nicht durch die zweite Nitridschicht 34 bedeckt sind, kann die Kontaktelektrode 21 über Bonddrähte (nicht dargestellt), oder ähnliches, kontaktiert sein. - Optional umfasst der Schichtstapel eine Zwischenschicht 33 (in
1 in gestrichelten Linien dargestellt) zwischen der ersten Nitridschicht 32 und der zweiten Nitridschicht 34. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Zwischenschicht 33 eine duktile Schicht, die eine Härte besitzt, die zwischen der Härte des Materials der Kontaktelektrode 21 und der Härte der ersten und zweiten Nitridschichten 32, 34 liegt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Härte der Zwischenschicht 33 zwischen 50 GPa und 70 GPa, während das Young-Modul zwischen 7 GPa und 10 GPa liegt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Zwischenschicht ein Silikatglas, wie beispielsweise ein undotiertes Silikatglas (USG), ein phosphordotiertes Silikatglas (PSG), ein bordotiertes Silikatglas (BSG) oder ein bor-und phosphordotiertes Silikatglas (BPSG). Die Zwischenschicht 33 sorgt für eine mechanische Entspannung in dem Schichtstapel. Wie die zweite Nitridschicht 34 kann sich die Zwischenschicht 32 entlang der Seitenwand 22 erstrecken und kann Abschnitte der oberen Oberfläche 23 der Kontaktelektrode 21 überdecken. - In der Passivierungsschicht 30 schützt die zweite Nitridschicht 34 die erste Nitridschicht 32 und überdeckt Defektbereiche der ersten Nitridschicht 32, die in der ersten Nitridschicht 32 möglicherweise vorhanden sind.
- Optional umfasst die Passivierungsschicht 30 außerdem eine Oxidschicht 35 auf der zweiten Nitridschicht 34. Die Oxidschicht 35 ist beispielsweise eine Siliziumoxid-(SiO2)-Schicht.
- Bezugnehmend auf
1 kann die Passivierungsschicht 30 die erste Oberfläche 101 des Halbleiterkörpers 100 zwischen der Kontaktelektrode 21 und einer Randfläche 102 des Halbleiterkörpers 100 überdecken. Die Randfläche 102 schließt den Halbleiterkörper 100 in einer horizontalen Richtung des Halbleiterkörpers 100 ab. Dies ist jedoch nur ein Beispiel. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Passivierungsschicht 30 Abschnitte der ersten Oberfläche 101 unbedeckt lassen. In einem Halbleiterkörper, in dem ein Leistungshalbleiterbauelement und Niederspannungs-Halbleiterbauelemente integriert sind, kann die Passivierungsschicht beispielsweise solche Gebiete der ersten Oberfläche 101, unterhalb derer die Niederspannungs-Bauelemente integriert sind, nicht bedecken. Allerdings kann bei jedem dieser Ausführungsbeispiele die Passivierungsschicht 30 die Kontaktelektrode 21 auf der ersten Oberfläche 101 vollständig umgeben. - Wie bereits oben erläutert wurde, kann die Topologie gemäß
1 mit dem Halbleiterkörper 100, einer Kontaktelektrode 21 und einer Passivierungsschicht 30 in einer Vielzahl von verschiedenen Halbleiterbauelementen genutzt werden.2 veranschaulicht eine vertikale Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements, das eine Topologie gemäß1 aufweist, und das einen kleinen pn-Übergang in dem Halbleiterkörper 100 aufweist. Der pn-Übergang ist zwischen einem ersten dotierten Halbleitergebiet 11 eines ersten Dotierungstyps und einem zweiten dotierten Halbleitergebiet 12 eines zweiten Dotierungstyps, komplementär zu dem ersten Dotierungstyp, angeordnet. Das zweite dotierte Halbleitergebiet 12 ist elektrisch an die Kontaktelektrode 21 angeschlossen. Das erste dotierte Halbleitergebiet 11 kann sich bis an das Randgebiet 102 erstrecken und/ oder kann sich bis an die erste Oberfläche 101 erstrecken. Das Gebiet des Halbleiterkörpers 100, in dem der pn-Übergang ausgebildet ist, kann als Innengebiet 110 bezeichnet werden und das Gebiet, das an das Innengebiet 110 angrenzt, kann als Außengebiet oder Randgebiet 120 bezeichnet werden. Das Randgebiet 120 kann sich vom Innengebiet 110 zu der Randoberfläche 102 des Halbleiterkörpers 100 erstrecken. Dies ist jedoch nur ein Beispiel. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel (nicht dargestellt) können weitere Halbleitergebiete an das Randgebiet 120 angrenzen, wie beispielsweise Halbleitergebiete, in denen Niederspannungs-Halbleiterbauelemente oder Logikbauelemente implementiert sind. - Bezugnehmend auf
2 erstreckt sich der pn-Übergang zu der Oberfläche 101 und ist durch die Passivierungsschicht 30 bedeckt. Das heißt, die Seitenwand 22 der Kontaktelektrode 21 ist beabstandet zu der Position, an der sich der pn-Übergang zu der ersten Oberfläche 101 erstreckt. - Optional umfasst das Halbleiterbauelement eine Randabschlussstruktur im Randgebiet 120 unterhalb der Passivierungsschicht 30. Die Randabschlussstruktur kann ein VLD-(Variation of Lateral Doping)-Gebiet 13 des zweiten Dotierungstyps und ein höher als das erste Bauelementgebiet 11 dotiertes Kanalstoppgebiet 14 des ersten Dotierungstyps umfassen. Das VLD-Gebiet 13 und das Kanalstopgebiet 14 grenzen beide an die erste Oberfläche 101 an und sind in der horizontalen (lateralen) Richtung des Halbleiterkörpers 100 beabstandet. Selbstverständlich können andere Arten von Randabschlussstrukturen in Verbindung mit der Passivierungsschicht ebenso verwendet werden, wie beispielsweise Randabschlussstrukturen, die Feldringe und/ oder Feldplatten aufweisen.
- Die Passivierungsschicht 30 ist geeignet in Hochspannungshalbleiterbauelementen, wie beispielsweise Halbleiterbauelementen mit einer Spannungsfestigkeit von einigen 100 V oder sogar einigen Kilovolt (kV) verwendet zu werden.
- Die Passivierungsschicht ist insbesondere geeignet, in Halbleiterbauelementen mit einer Spannungsfestigkeit von 7 KV oder mehr verwendet zu werden.
- Die Bauelementtopologie gemäß
2 mit dem Halbleiterkörper 100, der einen pn-Übergang, eine Kontaktelektrode 21, die eines der Halbleitergebiete, die den pn-Übergang bilden, kontaktiert, und eine Passivierungsschicht 30, die wenigstens solche Gebiete der ersten Oberfläche 101 überdeckt, an denen sich der pn-Übergang zu der Oberfläche 101 erstreckt, kann in einer Vielzahl von unterschiedlichen Halbleiterbauelementen verwendet werden. Zwei unterschiedliche Ausführungsbeispiele sind nachfolgend anhand der3 und4 erläutert. - Bezugnehmend auf
3 kann das Halbleiterbauelement als Diode ausgebildet sein, insbesondere als Leistungsdiode.3 veranschaulicht eine vertikale Querschnittsansicht einer Leistungsdiode, die eine anhand von2 erläuterte Bauelementtopologie aufweist. Allerdings ist die Passivierungsschicht 30 in3 nicht im Detail dargestellt und die optionale Randabschlussstruktur ist nicht dargestellt. Die Passivierungsschicht 30 ist wie zuvor anhand von1 erläutert, ausgebildet. - In der Diode gemäß
3 bildet das erste Bauelement 11 ein Basisgebiet der Diode und das zweite Bauelementgebiet 12 bildet einen n-Emitter oder einen p-Emitter der Diode. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Basisgebiet 11 n-dotiert, so dass das zweite Bauelementgebiet 12 p-dotiert ist und einen p-Emitter (Anode) der Diode bildet. Die Diode umfasst außerdem ein weiteres Emittergebiet 14 des ersten Dotierungstyps, das höher dotiert ist als das Basisgebiet 11 und das an das Basisgebiet 11 angrenzt. Die Kontaktelektrode 21 ist elektrisch (ohmsch) an den p-Emitter 12 und an einen ersten Anschluss 41 der Diode angeschlossen. Der erste Anschluss 41 bildet in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Anodenanschluss. Der n-Emitter (Kathode) der Diode ist elektrisch an einen zweiten Anschluss 42 angeschlossen, der einen Kathodenanschluss bildet. -
4 veranschaulicht eine vertikale Querschnittsansicht eines weiteren Halbleiterbauelements, das eine anhand von2 erläuterte Bauelementtopologie aufweist. Das Halbleiterbauelement gemäß4 ist als MOS-Transistor ausgebildet. In diesem MOS-Transistor ist das erste Bauelementgebiet 11 ein Driftgebiet und das zweite Bauelementgebiet 12 ist ein Bodygebiet. Der MOS-Transistor umfasst mehrere Transistorzellen 50. Jede Transistorzelle umfasst ein Sourcegebiet 51, das von dem Driftgebiet 11 durch das Bodygebiet 12 getrennt ist, eine Gateelektrode 52 und ein Gatedielektrikum 53, das die Gateelektrode 52 dielektrisch von dem Sourcegebiet 51, dem Bodygebiet 12 und dem Driftgebiet 11 isoliert. Die einzelnen Transistorzellen 50 teilen sich das Driftgebiet 11 und das Draingebiet 14. Die Gateelektroden 52 sind elektrisch an eine Gateelektrode 43 angeschlossen. Die Kontaktelektrode 21 bildet eine Sourceelektrode, die an den ersten Anschluss 41, der einen Sourceanschluss bildet, angeschlossen ist. Das Draingebiet 14 ist an einen zweiten Anschluss 52, der einen Drainanschluss bildet, abgeschlossen. Der MOS-Transistor kann als MOSFET ausgebildet sein. In diesem Fall besitzt das Draingebiet 14 denselben Dotierungstyp wie das Driftgebiet 11, ist jedoch höher dotiert. Alternativ ist der MOS-Transistor als ein IGBT ausgebildet. In diesem Fall ist das Draingebiet 14 komplementär zu dem Driftgebiet 11 dotiert. Der MOS-Transistor kann als n-leitender oder als p-leitender Transistor ausgebildet sein. In einem n-leitenden Transistor sind das Driftgebiet 11 und das Sourcegebiet 51 n-dotiert, während das Bodygebiet 12 p-dotiert ist. In einem p-leitenden Transistor sind das Driftgebiet 11 und das Sourcegebiet 51 p-dotiert, während das Bodygebiet 12 n-dotiert ist. -
5 veranschaulicht eine vertikale Querschnittsansicht eines Abschnitts eines weiteren Halbleiterbauelements. Das Halbleiterbauelement gemäß5 ist als Schottkydiode ausgebildet und umfasst einen Schottkyübergang zwischen der Kontaktelektrode 21 und dem Halbleiterkörper 100. -
6 veranschaulicht eine Modifikation der Bauelementtopologie gemäß1 . Die Bauelementtopologie gemäß6 kann in jedem der zuvor erläuterten Halbleiterbauelemente verwendet werden. Bezugnehmend auf6 überlappt die Kontaktelektrode 21 die amorphe semi-isolierende Schicht 21 und die erste Nitridschicht 32. Wenn das Halbleiterbauelement einen pn-Übergang umfasst (in6 in gestrichelten Linien dargestellt) ist die Seitenwand 22 der Kontaktelektrode 21 beabstandet zu der Position, an der sich der pn-Übergang zu der ersten Oberfläche 101 erstreckt. - Die
7A bis 7D veranschaulichen ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen einer in den1 oder6 dargestellten Bauelementtopologie. Die7A bis 7D veranschaulichen vertikale Querschnittsansichten des Halbleiterkörpers 100 in unterschiedlichen Verfahrensschritten. - Bezugnehmend auf die
7A und7B umfasst das Verfahren das Herstellen der amorphen semi-isolierenden Schicht 31 auf der ersten Oberfläche 101 und das Herstellen der ersten Nitridschicht 32 auf der amorphen semi-isolierenden Schicht 31 derart, dass der Schichtstapel mit der amorphen semi-isolierenden Schicht 31 und der ersten Nitridschicht 32 Abschnitte der ersten Oberfläche 101 unbedeckt lässt. D. h., der Schichtstapel mit den zwei Schichten 31, 32 besitzt eine Öffnung 436. Da die7A bis 7D nur einen Abschnitt des Halbleiterbauelements zeigen, ist in7B nur ein Abschnitt der Öffnung 36 gezeigt. - Das Herstellen des Schichtstapels mit der Öffnung 36 kann umfassen: Das Herstellen der amorphen semi-isolierenden Schicht 31 und der ersten Nitridschicht 32 derart, dass diese Schichten die erste Oberfläche 101 vollständig überdecken, und dann das Herstellen der Öffnung 36 in dem Schichtstapel. Das Herstellen der Öffnung 36 kann einen Ätzprozess unter Verwendung einer Ätzmaske 200 umfassen. Das Herstellen der amorphen semi-isolierenden Schicht 31 kann einen chemischen Dampfabscheide-(Chemical Vapor Deposition, CVD)-Prozess umfassen, wie beispielsweise einen PECVD-Prozess. Die amorphe semi-isolierende Schicht 31 ist beispielsweise eine aSiC:H-Schicht, eine aC:H-Schicht oder eine aSi:H-Schicht. Das Herstellen der ersten Nitridschicht 32 kann einen Abscheideprozess, wie beispielsweise einen CVD-Prozess, unter Verwendung eines Silizium enthaltenden Precursors, wie beispielsweise SiH4, und eines Stickstoff enthaltenden Precursors, wie beispielsweise NH3 oder N2, umfassen. Ei n Reinigungsprozess kann durchgeführt werden, um die amorphe semi-isolierende Schicht 31 vor dem Herstellen der ersten Nitridschicht 32 zu reinigen. Dieser Reinigungsprozess kann einen Sputterprozess, wie beispielsweise einen Argon-(Ar)-Sputterprozess, umfassen.
- Bezugnehmend auf
7C wird die Kontaktelektrode 21 in nächsten Verfahrensschritten hergestellt. Die Kontaktelektrode 21 wird wenigstens in der Öffnung des ersten Schichtstapels hergestellt und grenzt wenigstens an einem lateralen Ende an den Schichtstapel an. Optional (wie in7C dargestellt) wird die Kontaktelektrode 21 so hergestellt, dass sie den Schichtstapel mit der amorphen semi-isolierten Schicht 31 und der ersten Nitridschicht 32 überlappt. Das Herstellen der Kontaktelektrode 21 kann umfassen: Das Abscheiden einer Elektrodenschicht, die die erste Oberfläche 101 des Halbleiterkörpers 100 vollständig überdeckt, und dann das Strukturieren der Elektrodenschicht, beispielsweise unter Verwendung eines Ätzprozesses, um die Kontaktelektrode 21 herzustellen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Kontaktelektrode 21 Aluminium, Kupfer, eine Aluminiumlegierung, eine Kupferlegierung oder eine Aluminium-Kupfer-Legierung. - Bezugnehmend auf
7D werden die verbleibenden Schichten des Schichtstapels der Passivierungsschicht 30 hergestellt. D. h., die zweite Nitridschicht 34 wird auf der ersten Nitridschicht 32, der Seitenwand und Abschnitten der oberen Oberfläche der Kontaktelektrode 21 hergestellt. Optional wird die Zwischenschicht 33 auf der ersten Nitridschicht 32 vor dem Herstellen der zweiten Nitridschicht 34 hergestellt. Das Herstellen der verbleibenden Schichten des Schichtstapels kann umfassen: Das Herstellen der verbleibenden Schichten so, dass diese di erste Nitridschicht 32 und die Kontaktelektrode 31 und die Kontaktelektrode 21 vollständig überdecken, und dann das Entfernen der verbleibenden Schichten von solchen Abschnitten der oberen Oberfläche der Kontaktelektrode 21, wo die Kontaktelektrode 21 zu Anschlusszwecken freigelegt werden soll.
Claims (25)
- Halbleiterbauelement, das aufweist: einen Halbleiterkörper (100), der eine erste Oberfläche (101) aufweist; eine Kontaktelektrode (21), die auf der ersten Oberfläche (101) angeordnet ist, die den Halbleiterkörper (100) an der ersten Oberfläche (101) kontaktiert und die Seitenwände (22) und eine obere Oberfläche (21) aufweist; und eine Passivierungsschicht (30) auf der ersten Oberfläche benachbart zu der Kontaktelektrode (21), wobei die Passivierungsschicht (30) einen Schichtstapel mit einer amorphen semi-isolierenden Schicht (31) auf der ersten Oberfläche (101), eine erste Nitridschicht (32) auf der amorphen semi-isolierenden Schicht (31) und eine zweite Nitridschicht (34) auf der ersten Nitridschicht (32) aufweist, wobei die zweite Nitridschicht (34) die Seitenwände (22) und einen Abschnitt der oberen Oberfläche (23) der Kontaktelektrode (21) überdeckt und wobei die erste Nitridschicht (32) beabstandet zu der oberen Oberfläche (23) der Kontaktelektrode (21) angeordnet ist.
- Halbleiterbauelement nach
Anspruch 1 , bei dem die amorphe semi-isolierende Schicht (31) wenigstens eines von aSiC:H und aC:H aufweist. - Halbleiterbauelement nach
Anspruch 1 oder2 , bei dem die Passivierungsschicht (30) weiterhin aufweist: eine Zwischenschicht (33) zwischen der ersten Nitridschicht (32) und der zweiten Nitridschicht (34). - Halbleiterbauelement nach
Anspruch 3 , bei dem die Zwischenschicht (33) ein Härte besitzt, die niedriger ist als eine Härte eines Materials der Kontaktelektrode (31) und die höher ist als eine Härte von einer der ersten und zweiten Nitridschichten (32, 34). - Halbleiterbauelement nach
Anspruch 3 oder4 , bei dem die Zwischenschicht (33) ein Young-Modul zwischen 50 GPa und 70 GPa aufweist und bei dem eine Härte der Zwischenschicht (33) zwischen 7 GPa und 10 GPa ist. - Halbleiterbauelement nach einem der
Ansprüche 3 bis5 , bei dem die Zwischenschicht (33) ein Silikatglas aufweist. - Halbleiterbauelement nach
Anspruch 6 , bei dem die Zwischenschicht (33) wenigstens eines von USG, PSG, BSG und BPSG aufweist. - Halbleiterbauelement nach einem der
Ansprüche 3 bis7 , bei dem die Zwischenschicht (33) und die zweite Nitridschicht (34) die Seitenwände (22) und einen Abschnitt (21) der oberen Oberfläche der Kontaktelektrode (21) überdecken. - Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Kontaktelektrode (31) wenigstens eines der folgenden aufweist: Aluminium, Kupfer, eine Aluminiumlegierung, eine Kupferlegierung.
- Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Kontaktelektrode (21) die amorphe semi-isolierende Schicht (31) und die erste Nitridschicht (32) überlappt.
- Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Kontaktelektrode (21) Seitenwände und eine obere Oberfläche aufweist und bei dem die zweite Nitridschicht (34) die Seitenwände und einen Abschnitt der oberen Oberfläche der Kontaktelektrode (21) überdeckt.
- Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, das weiterhin aufweist: ein erstes dotiertes Halbleitergebiet (11) und ein zweites dotiertes Halbleitergebiet (12), wobei das erste dotierte Halbleitergebiet (11) und das zweite dotierte Halbleitergebiet (12) einen pn-Übergang bilden, wobei die Kontaktelektrode (21) an das zweite dotierte Halbleitergebiet (12) angeschlossen ist.
- Halbleiterbauelement nach
Anspruch 12 , bei dem der pn-Übergang sich zu der ersten Oberfläche (101) erstreckt, und bei dem die Passivierungsschicht (30) den pn-Übergang auf der ersten Oberfläche (101) überdeckt. - Halbleiterbauelement nach
Anspruch 12 oder13 , bei dem das Halbleiterbauelement als Diode ausgebildet ist und bei dem das erste dotierte Halbleitergebiet (11) ein Basisgebiet und das zweite dotierte Halbleitergebiet (12) ein Emittergebiet der Diode bildet. - Halbleiterbauelement nach
Anspruch 12 oder13 , bei dem das Halbleiterbauelement als MOS-Transistor ausgebildet ist und bei dem das erste dotierte Halbleitergebiet (11) ein Driftgebiet und das zweite dotierte Halbleitergebiet (12) ein Bodygebiet des MOS-Transistors bildet. - Halbleiterbauelement nach einem der
Ansprüche 1 bis11 , das weiterhin aufweist: ein dotiertes Halbleitergebiet, das durch die Kontaktelektrode (21) kontaktiert ist; einen Schottkyübergang zwischen der Kontaktelektrode (21) und dem dotierten Halbleitergebiet. - Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen eines Halbleiterkörpers (100), der eine erste Oberfläche (101) aufweist; Herstellen eines ersten Schichtstapels, der eine amorphe semi-isolierende Schicht (31) und eine erste Nitridschicht (32) aufweist, auf der ersten Oberfläche (101), wobei der erste Schichtstapel eine Öffnung aufweist; Herstellen einer Kontaktelektrode (2), die Seitenwände (22) und eine obere Oberfläche (21) aufweist, in der Öffnung derart, dass die Kontaktelektrode (2) den Halbleiterkörper (100) an der ersten Oberfläche (101) kontaktiert; und Herstellen einer zweiten Nitridschicht (34) auf dem ersten Schichtstapel und an den Seitenwänden (22) und einem Abschnitt der oberen Oberfläche (21) der Kontaktelektrode (2).
- Verfahren nach
Anspruch 17 , bei dem die amorphe semi-isolierende Schicht (31) wenigstens eines von aSiC:H und aC:H aufweist. - Verfahren nach
Anspruch 17 oder18 , das weiterhin aufweist: Herstellen einer Zwischenschicht (33) auf dem ersten Schichtstapel vor Herstellen der zweiten Nitridschicht (34). - Verfahren nach
Anspruch 19 , bei dem die Zwischenschicht (33) eine Härte aufweist, wobei die Härte der Zwischenschicht (33) niedriger ist als eine Härte eines Materials der Kontaktelektrode (21) und höher ist als eine Härte einer der ersten und zweiten Nitridschichten (31, 32). - Verfahren nach
Anspruch 19 oder20 , bei dem die Zwischenschicht (33) ein Silikatglas aufweist. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 19 bis21 , bei dem die Zwischenschicht (33) und die zweite Nitridschicht (34) so hergestellt werden, dass sie die Seitenwände (22) und einen Abschnitt der oberen Oberfläche (21) der Kontaktelektrode (2) überdecken. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 17 bis21 , bei dem die Kontaktelektrode (21) wenigstens eines der folgenden aufweist: Aluminium, Kupfer, eine Aluminiumlegierung, eine Kupferlegierung. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 17 bis23 , bei dem die Kontaktelektrode (21) so hergestellt ist, dass sie den ersten Schichtstapel überlappt. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 17 bis24 , bei dem die Kontaktelektrode (21) Seitenwände und eine obere Oberfläche aufweist und bei dem die zweite Nitridschicht so hergestellt ist, dass sie die Seitenwände und einen Abschnitt der oberen Oberfläche überdeckt.
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