DE1300162B - Verfahren zur Herstellung eines Thyristors - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Thyristors

Info

Publication number
DE1300162B
DE1300162B DEW44889A DEW0044889A DE1300162B DE 1300162 B DE1300162 B DE 1300162B DE W44889 A DEW44889 A DE W44889A DE W0044889 A DEW0044889 A DE W0044889A DE 1300162 B DE1300162 B DE 1300162B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
zone
semiconductor body
etching mask
doping
areas
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
DEW44889A
Other languages
English (en)
Inventor
Knopp Adalbert
Nowalk Thomas P
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CBS Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
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 Westinghouse Electric Corp filed Critical Westinghouse Electric Corp
Publication of DE1300162B publication Critical patent/DE1300162B/de
Pending legal-status Critical Current

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
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/482—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of lead-in layers inseparably applied to the semiconductor body
    • 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
    • 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
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/22—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
    • H01L21/225—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities using diffusion into or out of a solid from or into a solid phase, e.g. a doped oxide layer
    • H01L21/2251—Diffusion into or out of group IV semiconductors
    • H01L21/2252—Diffusion into or out of group IV semiconductors using predeposition of impurities into the semiconductor surface, e.g. from a gaseous phase
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Thyristors (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Description

1 2
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- ristors, bei der keine Diffusionsmaske aus einer lung eines Thyristors, bei dem ein Dotierungsmaterial Oxydschicht mehr benötigt wird, von einem ersten Leitungstyp allseitig in einen Halb- Die Erfindung wird an Hand eines durch die
leiterkörper von entgegengesetztem zweiten Leitungs- Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispiels ertyp eindiffundiert wird, so daß eine innere Zone von 5 läutert. Es zeigt
einer entgegengesetzt dotierten äußeren Zone um- F i g. 1 die Struktur eines Halbleiterkörpers, der
schlossen ist. dem Verfahren nach der Erfindung zugrunde gelegt
Im Rahmen eines derartigen Verfahrens hat man wird,
einen zusätzlichen pn-übergang bisher durch Ein- F i g. 2 diesen Halbleiterkörper nach dem Auflegierung von Folien aus entsprechend dotiertem io bringen eines Überzuges aus einem Dotierungsmate-Material erzeugt. Hierbei lassen sich aber gewisse rial,
Unebenheiten der so erzeugten pn-Übergangsfläche F i g. 3 den gleichen Halbleiterkörper nach der
nicht vermeiden, was wiederum zur Folge hat, daß Durchführung eines Diffusionsprozesses, der Zündstrom zu Beginn des Durchzündvorganges F i g. 4 nach dem Aufbringen einer Ätzmaske,
nur über einen Bruchteil der gesamten pn-Übergangs- 15 F i g. 5 nach einem Ätzvorgang, fläche fließt und diesen dadurch überhitzt. F i g. 6 nach dem Aufbringen von Kontaktelek-
Eine wesentlich ebenere pn-Übergangsfläche läßt troden.
sich mit Hilfe eines Diffusionsvorganges erzeugen. Der in F i g. 1 dargestellte Halbleiterkörper hat
Hierzu hat man auf die äußere Zone zunächst eine eine η-leitende Zone 12 aus monokristallinem SiIi-Oxydschicht und auf diese dann eine Ätzmaske aus so zium, Germanium, Siliziumkarbid oder einer Verlichtempfindlichem Material aufgebracht und die bindung von Elementen der Gruppen III und V oder Oxydschicht an den Stellen, an denen ein weiterer II und VI des Periodensystems der Elemente. Die pn-übergang durch Diffusion von Dotierungsmate- η-leitende Zone 12 ist von einer p-leitenden Zone 14 rial erzeugt werden sollte, wieder abgetragen. vollständig umgeben; zwischen diesen beiden Zonen
Bei diesem Verfahren macht es aber Schwierig- as liegt ein pn-übergang 16. Die Zone 12 hat einen keiten, die elektrischen Eigenschaften des Thyristors spezifischen elektrischen Widerstand von beispielsinnerhalb enger Toleranzgrenzen zu halten, weil bei weise 25 bis 75 Ohm · cm, und die äußere Zone 14 ist diesem Verfahren der bereits mit zwei pn-Übergän- bis zu einer Randkonzentration von 1018 Atomen pro gen versehene Halbleiterkörper in einer Sauerstoff- Kubikzentimeter dotiert.
atmosphäre auf eine recht hohe Temperatur erhitzt 30 Auf den Halbleiterkörper nach F i g. 1 wird ein werden muß, wodurch die elektrischen Eigenschaften Überzug 18 (vgl. F i g. 2) aus einem n-dotierenden dieses Halbleiterkörpers verändert werden, Material aufgebracht. Hierfür sind Phosphor, Arsen
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, und Antimon geeignet. Besonders gute Ergebnisse sämtliche pn-Übergänge eines Thyristors durch Diffu- wurden mit Phosphor erzielt. Hierzu hat man in das sion zu erzeugen, ohne den Halbleiterkörper zwecks 35 eine Ende eines rohrförmigen, an beiden Enden offe-Oxydation auf eine hohe Temperatur erhitzen zu nen Ofens etwas POCl3 als Quelle und in das andere müssen. Ende des Ofens den Halbleiterkörper nach F i g. 1
Die Erfindung ist bei einem Verfahren der ein- gebracht. Letzterer wird dann auf eine Temperatur gangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, daß zwischen 1100 und 1300° C erhitzt und das POCl3 mindestens auf einer Seite des Halbleiterkörpers ein 40 auf etwa 20° C gehalten. Das POCl3 verdampft dabei, Überzug aus einem Dotierungsmaterial vom zweiten und auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers schlägt Leitfähigkeitstyp aufgebracht und dieses in die dar- sich Phosphor nieder. Wenn man diesen Verfahrensunterliegende äußere Zone so weit eindiffundiert schritt etwa 1 bis 2 Stunden dauern läßt, dann erwird, daß von ihr noch ein Teil mit ursprünglicher hält man einen Überzug in einer Dicke von einigen Dotierung überbleibt, daß weiterhin auf die so er- 45 Mikrometern.
zeugte dritte Zone eine Ätzmaske aufgebracht und Danach wird das POCI3 aus dem Ofen entfernt
der frei liegende Teil dieser Zone durch Ätzen der- und der Halbleiterkörper nach Fig. 2 weitere 1 bis art abgetragen wird, daß die Oberfläche des Halb- 2 Stunden auf einer Temperatur von 1100 bis 13000C leiterkörpers in mindestens zwei Bereiche geteilt wird, gehalten, wobei der Überzug 18 in den Halbleiterund daß nach der Entfernung der Ätzmaske in min- 50 körper diffundiert und dabei eine äußere, n-dotierte destens einen der Bereiche ein Kontaktmaterial Zone 181 bildet. Zwischen dieser und der angrenzeneinlegiert wird, das die Dotierung der dritten den, p-dotierten Zone bildet sich ein pn-Über-Zone in diesem Bereich kompensiert oder überkom- gang 20.
pensiert. Die Tiefe der Zone 181 wird entsprechend den
Hierbei kann das Aufbringen eines Überzuges aus 55 gewünschten Eigenschaften des fertigen Halbleitereinem Dotierungsmaterial und das anschließende bauelementes, in diesem Falle des fertigen Thyristors, Diffundieren vor dem Maskieren mehrfach wieder- gewählt. Dabei bildet die Zone 181 den Emitter. Beholt werden. Das bewirkt zugleich einen Gettereffekt friedigende Ergebnisse haben sich mit einer Emitterauf Verunreinigungen in dem Halbleiterkörper. zonenbreite von 10 bis 15 μΐη ergeben.
Es ist bekannt, mehrere räumlich hintereinander- 60 Ebenso wird die Dotierung der Zone 181 entliegende pn-Übergänge durch aufeinanderfolgendes sprechend den gewünschten Eigenschaften des ferti-Eindiffundieren von Störstellen unterschiedlichen gen Halbleiterbauelementes gewählt. Gute Ergeb-Leitungstyps zu erzeugen. Das Wesen der vorliegen- nisse hat man in diesem Zusammenhang mit einer den Erfindung besteht jedoch nicht einfach in der Dotierung von 1017 Atomen pro Kubikzentimeter erAnwendung dieser bekannten Verfahren auf die 65 zielt.
Herstellung eines Thyristors, sondern in der Korn- Nach der Diffusion wird schließlich eine Ätzmaske
bination solcher Diffusionsschritte mit einer bestimm- 22 (vgl. F i g. 4) aus einem lichtempfindlichen Mateten Art der Maskierung zur Herstellung eines Thy- rial auf die Oberfläche 24 des Halbleiterkörpers auf-
gebracht. Dieses Material wird an bestimmten Stellen durch Belichtung gegen Ätzmittel und Lösungsmittel beständig gemacht. Die nicht resistenten Stellen (vgl. 26 in F i g. 4) können dann durch ein Ätzmittel herausgelöst werden. Danach löst das Ätzmittel entsprechende Streifen aus der Zone 181 heraus. Die Ätzung wird so lange durchgeführt, bis die so entstandenen Gräben etwas in die nächstfolgende Zone 14 eingedrungen sind (vgl. F i g. 5). Die Ätzmaske ist so gewählt, daß die Emitterzone 181 in einen breiteren mittleren Bereich 182 und mehrere, um diesen herumliegende kleinere Bereiche 183 gegliedert ist.
Aus F i g. 5 ist auch zu ersehen, daß bei dem zuvor erläuterten Ätzvorgang gleichzeitig die in F i g. 4 mit 218 bezeichnete η-dotierte Zone auf der der Ätzmaske gegenüberliegenden Seite des Halbleiterkörpers sowie seitlich die beiden äußeren Zonen ebenfalls durch Ätzung entfernt wurden. Die n-dotierte Zone 12 grenzt jetzt über einen pn-übergang 161 an ao eine p-dotierte äußere Zone 141 und über einen pnübergang 16 an die p-dotierte Zone 14.
Nach dem Ätzvorgang wird die Ätzmaske 22 wieder entfernt. Danach wird an der unteren Zone 141 mit Hilfe einer Schicht 44 eines Aluminiumlotes eine Kontaktelektrode 40 aus Molybdän, Wolfram, Tantal oder Legierungen dieser Metalle befestigt.
Gleichzeitig hiermit oder unmittelbar darauf wird ein Graben 46 in dem zentralen Teil 182, z. B. durch Ätzen, erzeugt. Der dadurch entstehende Bereich ist in F i g. 6 mit 50 bezeichnet. Auf diesen wird eine p-dotierende Substanz 52, beispielsweise Aluminium, aufgebracht und durch den pn-übergang 20 hindurch bis in die Zone 14 hinein legiert. Die Schicht 52 kann als Basiselektrode dienen.
Schließlich wird eine Schicht 54 aus Aluminium auf die Bereiche 183 und die dazwischenliegenden Bereiche der Zone 14 aufgebracht, z. B. durch Aufdampfen oder Niederschlagen aus einem Elektrolyten. Dieser Überzug wird dann gesintert und kann als Emitterelektrode dienen. Das in Fig. 6 dargestellte Halbleiterbauelement ist dann ein Thyristor mit Nebenschluß zu seiner Steuerstrecke.

Claims (7)

Patentansprüche: 45
1. Verfahren zur Herstellung eines Thyristors, bei dem ein Dotierungsmaterial von einem ersten Leitungstyp allseitig in einen Halbleiterkörper von entgegengesetztem zweiten Leitungstyp eindiffundiert wird, so daß eine innere Zone von einer entgegengesetzt dotierten äußeren Zone umschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens auf einer Seite des Halbleiterkörpers ein Überzug aus einem Dotierungsmaterial vom zweiten Leitfähigkeitstyp aufgebracht und dieses in die darunterliegende äußere Zone so weit eindiffundiert wird, daß von ihr noch ein Teil mit ursprünglicher Dotierung überbleibt, daß weiterhin auf die so erzeugte dritte Zone eine Ätzmaske aufgebracht und der frei liegende Teil dieser Zone durch Ätzen derart abgetragen wird, daß die Oberfläche des Halbleiterkörpers in mindestens zwei Bereiche geteilt wird, und daß nach der Entfernung der Ätzmaske in mindestens einen der Bereiche ein Kontaktmaterial einlegiert wird, das die Dotierung der dritten Zone in diesem Bereich kompensiert oder überkompensiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die noch nicht mit einem Kontaktmaterial versehenen Bereiche der dritten Zone und die dazwischenliegenden, durch die Ätzung freigelegten Oberflächen des Halbleiterkörpers Aluminium aufgebracht und gesintert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ätzmaske ein lichtempfindliches Material verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen des Überzuges aus einem Dotierungsmaterial und das anschließende Diffundieren vor dem Maskieren mehrfach wiederholt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug aus dem Dotierungsmaterial aufgedampft wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einseitig aufgebrachter Ätzmaske die dritte Zone auf der der Ätzmaske gegenüberliegenden Seite des Halbleiterkörpers sowie seitlich die dritte und die äußere Zone des Halbleiterkörpers abgetragen werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Zone auf der der Ätzmaske gegenüberliegenden Seite sowie seitlich die dritte und die äußere Zone des Halbleiterkörpers gleichzeitig mit der die Ätzmaske tragenden Seite geätzt werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
DEW44889A 1966-10-05 1967-09-30 Verfahren zur Herstellung eines Thyristors Pending DE1300162B (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US58444466A 1966-10-05 1966-10-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1300162B true DE1300162B (de) 1969-07-31

Family

ID=24337343

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEW44889A Pending DE1300162B (de) 1966-10-05 1967-09-30 Verfahren zur Herstellung eines Thyristors

Country Status (5)

Country Link
US (1) US3475235A (de)
CH (1) CH494472A (de)
DE (1) DE1300162B (de)
FR (1) FR1551968A (de)
GB (1) GB1159539A (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3599061A (en) * 1969-09-30 1971-08-10 Usa Scr emitter short patterns
US3619738A (en) * 1969-10-13 1971-11-09 Tokyo Shibaura Electric Co Semiconductor device with improved connection to control electrode region

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3209428A (en) * 1961-07-20 1965-10-05 Westinghouse Electric Corp Process for treating semiconductor devices
DE1218618B (de) * 1958-06-26 1966-06-08 Philips Nv Diffusionsverfahren zum Herstellen eines Transistors
DE1225766B (de) * 1961-01-10 1966-09-29 Itt Ind Ges Mit Beschraenkter Verfahren zum Herstellen von diffundierten UEbergaengen in Halbleiterkoerpern

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE547274A (de) * 1955-06-20
US3042565A (en) * 1959-01-02 1962-07-03 Sprague Electric Co Preparation of a moated mesa and related semiconducting devices
FR1276723A (fr) * 1960-10-11 1961-11-24 D Electroniques Et De Physique Perfectionnements aux procédés de fabrication de dispositifs photo-électriques semi-conducteurs et à de tels dispositifs
US3362858A (en) * 1963-01-04 1968-01-09 Westinghouse Electric Corp Fabrication of semiconductor controlled rectifiers
US3249831A (en) * 1963-01-04 1966-05-03 Westinghouse Electric Corp Semiconductor controlled rectifiers with a p-n junction having a shallow impurity concentration gradient

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1218618B (de) * 1958-06-26 1966-06-08 Philips Nv Diffusionsverfahren zum Herstellen eines Transistors
DE1225766B (de) * 1961-01-10 1966-09-29 Itt Ind Ges Mit Beschraenkter Verfahren zum Herstellen von diffundierten UEbergaengen in Halbleiterkoerpern
US3209428A (en) * 1961-07-20 1965-10-05 Westinghouse Electric Corp Process for treating semiconductor devices

Also Published As

Publication number Publication date
US3475235A (en) 1969-10-28
FR1551968A (de) 1969-01-03
GB1159539A (en) 1969-07-30
CH494472A (de) 1970-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1903961C3 (de) Integrierte Halbleiterschaltung und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE1589810C3 (de) Passiviertes Halbleiterbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2729171C2 (de) Verfahren zur Herstellung einer integrierten Schaltung
DE2823967C2 (de)
DE977615C (de) Verfahren zur Herstellung eines fuer Signaluebertragungsvorrichtungen bestimmten Halbleiterelements
DE2618445C2 (de) Verfahren zum Herstellen eines bipolaren Transistors
DE2160427C3 (de)
DE1295094B (de) Halbleiterbauelement
DE2019655C2 (de) Verfahren zur Eindiffundierung eines den Leitungstyp verändernden Aktivators in einen Oberflächenbereich eines Halbleiterkörpers
EP0123309A2 (de) Verfahren zum Herstellen von stabilen, niederohmigen Kontakten in integrierten Halbleiterschaltungen
DE1764401B2 (de) Feldeffekttransistor mit isolierter Steuerelektrode und Verfahren zu seiner Herstellung
DE1302005C2 (de) Verwendung eines metallischen ueberzugs als grossflaechiger anschluss fuer plenare halbleiterbauelemente
DE1192749B (de) Verfahren zum Aufzeichnen eines ringfoermigen Musters auf der Oberflaeche eines Halbleiterkoerpers
DE2633714C2 (de) Integrierte Halbleiter-Schaltungsanordnung mit einem bipolaren Transistor und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE1950069B2 (de) Verfahren zum Herstellung einer Halbleiteranordnung
DE1564412B2 (de) Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltung mit Feldeffekttransistoren
DE2621165A1 (de) Verfahren zum herstellen eines metallkontaktes
DE1018558B (de) Verfahren zur Herstellung von Richtleitern, Transistoren u. dgl. aus einem Halbleiter
DE2517252A1 (de) Halbleiterelement
DE1300162B (de) Verfahren zur Herstellung eines Thyristors
DE1564086B2 (de) Verfahren zum herstellen eines halbleitersystems
DE2659320A1 (de) Verfahren zum herstellen eines halbleiterkoerpers
DE1564136C3 (de) Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen
DE2219696B2 (de) Verfahren zum Herstellen einer monolithisch integrierten Halbleiteranordnung
DE1564170A1 (de) Halbleiterbauelement hoher Schaltgeschwindigkeit und Verfahren zu dessen Herstellung