DE1271842B - Verfahren zur Pruefung der Durchbruchsspannung von pn-UEbergaengen in Halbleiterkoerpern - Google Patents

Description

• Verfahren zur Prüfung der Durchbruchsspannung von pn-tJbergängen in Halbleiterkörpern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung der Durchbruchsspannung von pn-Ubergängen in Halbleiterkörpern, bei dem derjenige pn-tÇbergang, dessen Durchbruchsspannung unter dem geforderten Wert liegt, gekennzeichnet wird.
• Ein solches Verfahren findet beispielsweise dann Anwendung, wenn mehrere Elemente gleichzeitig auf einer gemeinsamen Halbleiterscheibe hergestellt werden. Um eine Übersicht zu erhalten, welche der Elemente für die Weiterverarbeitung brauchbar sind, werden die einzelnen Elemente noch vor dem Aufteilen der Halbleiterscheibe einzeln durchmessen. Die Bestimmung der Durchbruchsspannung erfolgt beispielsweise gemeinsam dadurch, daß an der Halbleiterscheibe eine Grundelektrode angebracht wird und daß die Gegenelektrode in Gestalt einer Spitzenelektrode jedes System einzeln abtastet. Die als unbrauchbar ermittelten Elemente werden dann im allgemeinen durch einen Farbtupfer gekennzeichnet.
• Das bekannte Verfahren hat den wesentlichen Nachteil, daß jedes System einzeln abgetastet werden muß. Der dabei erforderliche Arbeitsaufwand ist erheblich, da auf einer gemeinsamen Halbleiterscheibe im allgemeinen mehrere hundert Elemente aufgebaut sind. Zur Vermeidung dieses Nachteils wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Halbleiterkörper in einen ihn oxydierenden Elektrolyten getaucht wird und daß zwischen der n- oder p-leitenden Zone des Halbleiterkörpers und einer in den Elektrolyten tauchenden Elektrode eine über der geforderten Durchbruchsspannung liegende Sperrspannung solcher Größe angelegt wird, daß auf der Halbleiteroberfläche nur dann eine Oxydschicht entsteht, wenn die tatsächliche Durchbruchsspannung des pn-Überganges kleiner als die für ihn geforderte Durchbruchsspannung ist.
• Der eine Pol der Spannungsquelle wird dabei, wie es bei elektrolytischen Verfahren üblich ist, mit einer in der Elektrolytlösung befindlichen Elektrolytelektrode verbunden, während der andere Pol der Spannungsquelle mit dem Halbleiterkörper oder einer an dem Halbleiterkörper angebrachten Grundelektrode in Verbindung gebracht wird. Bei Halbleiterscheiben mit einer Vielzahl von Einzelsystemen wird genau so verfahren, d. h., auch dabei muß die Prüfspannung nur ein einziges Mal zur Überprüfung sämtlicher Elemente einer Scheibe zwischen Elektrolytelektrode und Halbleiterscheibe angelegt werden.
• Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung auf denjenigen Elementen, deren pn-Ubergänge nicht die erforderliche Durchbruchsspannung aufweisen, eine für den Betrachter sichtbare Oxydschicht elektrolytisch niedergeschlagen wird.
• Dieses Verfahren eignet sich nicht nur zur Feststellung von pn-Ubergängen mit zu geringer Durchbruchsspannung, sondern auch als Vorbehandlung für das Kontaktieren mehrerer auf einer gemeinsamen Halbleiterscheibe befindlichen Elemente. In diesem Fall besteht der Vorteil des Verfahrens darin, daß nur die brauchbaren Elemente auf dem Halbleiterkörper kontaktiert werden, während die unbrauchbaren Elemente unkontaktiert bleiben. Dieser Umstand beruht darauf, daß das Elektrodenmaterial auf oxydbehafteten Oberflächen nicht haften bleibt.
• Die zu prüfenden pn-Übergänge sind bei der Durchführung des Verfahrens durch eine elektrisch isolierende Schicht, wie beispielsweise eine Oxydschicht, geschützt. Da Planardioden oder Planartransistoren ohnehin mit einer Oxydschicht versehen sind, eignet sich das Verfahren bevorzugt zur Prüfung von Planarsystemen. Die Bestimmung der Durchbruchsspannung erfolgt vor dem Kontaktieren, da diejenige Fläche, auf der sich bei der Überprüfung gegebenenfalls eine Oxydschicht niederschlägt, zur Erzielung eines Stromdurchganges freigelegt sein muß.
• Die Erfindung soll an Hand der F i g. 1 bis 3 näher erläutert werden.
• Die Fig. 1 befaßt sich mit der meßtechnischen Prüfung des pn-Überganges einer Siliziumplanardiode. Diese besteht gemäß Fig. 1 aus dem Halbleiterkörper 1 vom ersten Leitungstyp, in den eine Zone 2 vom zweiten Leitungstyp eindiffundiert ist.
• Die Diffusion der Zone 2 erfolgt durch das Fenster 3, welches aus der Oxydschicht 4 herausgeätzt ist.
• Die Prüfung der Durchbruchsspannung des im Grenzbereich zwischen den Zonen 1 und 2 liegenden pn-Uberganges erfolgt nun dadurch, daß die Diode in einen im Gefäß 5 befindlichen Elektrolyten 6 getaucht wird, wobei an die im Elektrolyten befindliche Elektrolytelektrode 7 und an den Halbleiterkörper 1 eine Spannung gelegt wird, deren Wert über der geforderten Durchbruchsspannung liegt. Diese Spannung darf selbstverständlich nicht so hoch sein, daß auch an pn-Übergängen mit hinreichender Durchbruchsspannung eine Oxydschicht entsteht. Bei Verwendung von Halbleiterkörpern vom n-Leitungstyp sind die Potentiale so zu wählen, daß das Potential am Halbleiterkörper 1 positiv gegenüber dem Potential der Elektrolytelektrode 7 ist.
• Genügt einer der zwischen den Zonen vom entgegengesetzten Leitungstyp befindliche pn-Ubergang 8 nicht den Anforderungen an die Höhe seiner Durchbruchsspannung, d. h., liegt seine Durchbruchsspannung unter dem geforderten Wert, so wird auf der Halbleiteroberfläche innerhalb des Fensters 4 die gestrichelt eingezeichnete Oxydschicht 9 niedergeschlagen. Ein solcher Oxydniederschlag ist für einen Betrachter erkennbar, so daß mit Hilfe des Verfahrens nach der Erfindung eine Feststellung der Brauchbarkeit eines pn-Überganges auf optischem Wege möglich ist.
• Die Kontaktierung der Halbleiterzone 2 erfolgt bei Planardioden im allgemeinen durch Aufdampfen von Kontaktierungsmaterial, wie beispielsweise Aluminium. Dampft man nun eine Aluminiumschicht auf die Halbleiteroberfläche im Bereich des Planarfensters auf, so bleibt die aufgedampfte Aluminiumschicht nicht haften, wenn durch die erfindungsgemäße Vorbehandlung im oxydierenden Elektrolyten sich auf dem vor der Elektrolytbehandlung von einer Oxydschicht freien Bereich der Halbleiteroberfläche über der Zone 2 eine Oxydschicht 9 bildete.
• In Fig. 2 ist beispielsweise das mittlere der drei gezeichneten Systeme nicht brauchbar, da sich bei diesem System während der gemeinsamen Elektrolytbehandlung die Oxydschicht 9 im Fenster 3 niedergeschlagen hat. Die beiden anderen Systeme weisen dagegen die geforderte Durchbruchsspannung auf, da bei diesen Dioden kein Niederschlag innerhalb des Fensters während der Elektrolytbehandlung stattgefunden hat.
• Die F i g. 3 zeigt die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf eine Halbleiterscheibe mit drei Planartransistoren. Die eine Oberflächenseite der Halbleiterscheibe 1 ist ebenfalls mit einer Oxydmaskierung 4 versehen, die zur lokalen Eindiffusion der Basiszonen 2 und der Emitterzonen 3 erforderlich ist. Da die Ausgangsscheibe 1 n-leitend ist, sind die Basiszonen 2 p-leitend, während die Emitterzonen 3 in Übereinstimmung mit dem Ausgangskörper n-leitend sind.
• Die in F i g. 3 angegebenen Planartransistoren werden durch das Eintauchen der Halbleiterscheibe 1 in den oxydierenden Elektrolyten 6 und durch An- legen einer Spannung zwischen Elektrolytelektrode 7 und Halbleiterscheibe 1 bezüglich der Durchbruchsfestigkeit ihres kollektorseitigen pn-Uberganges geprüft, der bei den einzelnen Elementen an der Grenzfläche zwischen der Basiszone 2 und dem Kollektorgrundkörper 1 liegt. Beträgt die geforderte Kollektordurchbruchsspannung beispielsweise 70 V, so wird an der Halbleiterscheibel und dem Elektrolyten 6 eine Spannung über 70 V angelegt. Bei diesem gleichzeitig für alle Systeme gültigen Test hat sich der linke Transistor als unbrauchbar erwiesen, da sich beim Anlegen der Spannung infolge mangelnder Durchbruchsfestigkeit der Oxydniederschlag 9 gebildet hat.
• Dieser Oxydniederschlag hat zur Folge, daß der linke Transistor bei der auf die Prüfung folgenden Kontaktierung unkontaktiert bleibt, da das Kontaktierungsmaterial, wie beispielsweise Aluminium, beim Aufdampfen auf eine Oxydschicht nicht haften bleibt. Zur Kontaktierung der Emitter- und Basiszonen 2 und 3 wird das Kontaktierungsmaterial in die nach der Basis- und Emitterdiffusion aus der Oxydschicht herausgeätzten Kontaktierungsfenster 10 und 11 eingebracht und einlegiert. Zur lokalen Herausätzung dieser Kontaktierungsfenster ist die ätzresistente Lackschicht 12 erforderlich.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Prüfen der Durchbruchsspannung eines durch eine elektrisch isolierende Schicht längs seines Austritts an die Oberfläche des Halbleiterkörpes geschützten pn-Übergangs eines Halbleiterkörpers, d a du reh g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Halbleiterkörper in einen ihn oxydierenden Elektrolyten getaucht wird und daß zwischen der n- oder p-leitenden Zone des Halbleiterkörpers und einer in den Elektrolyten tauchenden Elektrode eine über der geforderten Durchbruchsspannung liegende Sperrspannung solcher Größe angelegt wird, daß auf der Halbleiteroberfläche nur dann eine Oxydschicht entsteht, wenn die tatsächliche Durchbruchsspannung des pn-tJberganges kleiner als die für ihn geforderte Durchbruchsspannung ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Halbleiterkörpers vor dem Eintauchen in den Elektrolyten oxydiert und anschließend an denjenigen Stellen freigelegt wird, die zum Anlegen der Spannung an den pn-Übergang benötigt werden.
3. 3. Verwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Prüfen von Planardioden oder Planartransistoren.
4. 4. Anwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Vorbehandlung zum Kontaktieren von pn-Übergängen.