DE1589810A1 - Halbleiterbauelement - Google Patents
HalbleiterbauelementInfo
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Description
g. Wilhelm Belchel
Sie Erfindung bezieht eich auf Halbleiterbauelemente mit
isolierenden Qxidechichten auf ihrer Oberfläche.
Fassivierte planare Halbleiterbauelemente und ebensolche
Integrierte Halbleiterbauelemente sind für die Halbleiter-Industrie besondere wegen ihrer äußerst geringen OrUBe und
ihres geringen Freisee von großer Bedeutung· Durch das gleichseitige Bearbeiten eines einzigen Halbleiterkörpers können
tausend oder mehr Halbleiterbauelemente geschaffen werden,
so daß die Herstellungskosten pro fertiges Halbleiterbauelement beträchtlich verringert werden« Aus diesem Grunde ist
man bemüht, die Qualität besonders der planeren Halbleiterbauelemente immer mehr zu verbessern, so daß sie auch in
Schaltungen verwendet werden können» die hohe Anforderungen an die Betriebsweise stellen.
Flanare Halbleiterbauelemente bestehen im allgemeinen aus
einem Halbleiterkörper aus z»B. Silicium oder Germanium mit mindestens einer im wesentlichen ebenen Oberfläche, die mit
einer Isolierschicht, die ein Metalloxid enthält, überzogen
ist. Diese Halbleiterbauelemente können auf der Isolierschicht einen Metallkontskt aufweisen, wie im Falle von Kapazitäten oder Varaktoren» oder können zwischen Zonen mit
verschiedener Leitfähigkeit einen Übergang enthalten, wie im
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von Dioden, den üblichen Transietoren oder Abarten von
diesen, wie z«,B. Unipolar-Transistoren„ Die Isolierschicht
beetent in allgemeinen aus einem Siliciumoxid, weil dieses auf
Silioiuakörpern leicht durch Aushalsen des Siliciums in einer
Sauerstoff atooSphäre hergestellt werden kenn. Außerdem stellt
es eine wirksame Diffusionsmaskierung gegenüber gewissen
Verunreinigungen dar und ist gut zur elektrischen und chemischen Isolierung der Oberfläche geeignet» Schließlich wird
Siliciumoxid auch erzeugt, wenn man Sauerstoff in nicht an die Oberfläche tretendes SiIi^,treibt, so daß die Oxid-Silcium-Grenzflachen vollständig sauber sind und die sich häufig ergebenden Schwierigkeiten beim Abscheiden eines Materials
auf eines Halbleiter nicht auftreten.
Planar· Halbleiterbauelemente mit derartigen Oxidschichten ,
bringen jedoch andere Schwierigkeiten alt βloh, die die
Qualität der erreichbaren Kennlinien begrenzen, dia ferner
•Ina grole Sorgfalt bei der Behandlung der Halbleiterbauelemente erfordern und die echlitSlich die losten wesentlich
erhöhen. Bin Beispiel hierfür ist, daß die planeren Halbleiterbauelement e*nohen Temperaturen trots der vermuteten
Iaolierelgenschaft der Oxidschicht aufgrund der Verunreinigung durch verschiedene Stoffe wie Aluminium, Alkalimetalle
und Wasserdampf, instabil sind. Auflerdem hat sich herausgestellt, daß bein Anlegen einer positiven Spannung an einen
Aluminiuekontakt eines mit einer Oxidschicht überzogenen
Htlbleiterbaueleaentee das Oxid zerstört wird, was möglicherweise auf die Reduktion von SiO2 zu SiO durch die Aluminiumkontakte zurückzuführen ist. Die Folge hiervon sind Kurzschlüsse. Schließlich werden die Durchbruchepannungen derartiger Halbleiterbauelemente erniedrigt, da Siliciumdioxid
wegen seiner geringen dielektrischen Festigkeit relativ wenig Isoliert.
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BAD ORIGINAL
Aufgabe der Erfindung Bind daher mit Isolierschichten versehe
ne Halbleiterbauelemente ait verbesserten Eigenschaften.
Die Erfindung geht dazu aus von eines Halbleiterbauelement
mit einem Halbleiterkörper aua einero Halbleiteraaterial mit
vorgewählter Leitfähigkeit , der eine im wesentlichen planar*
Oberfläche *»~ltz·»^. die mit einer Oxidschicht überzogen 1st*
Das Halbleiterbauelement kann weitere Zonen mit anderer Leitfähigkeit
und ?N--Übergänge aufweisen, die an die planar«? Oberfläche
treten-
3 ni zurr. Zwacke der Stabiliai*»rung ;md Absuainäesf,
flvi£«vählte Abschnitte der Oxidschicht
^iner Silic ,us:?;Mi*;.c- leicht
Bei, eiKöffl bevori^K-Ni-i Aunführungsbeispiel dienan die Isolierfichiehtdn
zius Tw ;■-'.vieren der darunter liegenden Teile, z'.B»
der Zonan sit "v»/\· *:A*}£?aer Leitfähigkeit ode** der zwischen
$1·33·κ liegende,, '" -■±l^^^*- W* "Dicke der Ox^-iifofeicht kann
hierbei iswiaohe^ 0,^ und 1 Micron und die Dicke der Siliciumnit^idschieat;
E..i&clieii 30 und 500 Ä oder »ehr liegen. Bei
anderen Auef-!liru;vi bciop lülan, ";)ei denen Sltfcilische Elektro- η
auf der Siliciur■'iTiärchlrht vorgesehen ist, und zwischen
ifer und dea untsr '.*r Fohicht liegenden Halb3i*i.terkörper ein«
Spannung angelegt wlr<!t xann die Oxidschicht :00 bie 5000 Ä
und die Nitrideciiicat ft, bie 500 £ ciics
indung wird nun aush an Hand der fc«ili*/:*naer Abbil«
auiifUhrlich beschrieben, wobei alle
il den Abbildungen hnr ro rächenden
dsur Ififfuag der Aufgab® i^ Sinne der SxflnCxmg bei
tragen küur^n mr-i ;.iit ί«»?» Willen ε .r ?eteatlM*ung in die Ai
F, ouf-rνην~:!- '■'■■ -ι- wuri-an.
Me Pi-nirt^ 1-4 -f-nd Schnitte durch Ausführe ^L<t*iej,iel«
BAD öhtGlMAL
Die FIg9 T zeigt einen Transistor 1 nach der Erfindung, der
einen Siliclumkö-rper 2 mit drei Zonen verschiedener Leitfähigkeit
enthält* Hier und im folgenden bedeutet der Auedruck
"vereshiedene Leitfähigkeit" einen Unterschied im Wert der
Leitfähigkeit und/oder einen Unterschied im Leitungstyp» Beim
Transietor nach der Fig. 1 kann beispielsweise mit 5 eine mit
Phosphor dotierte N-leitende Zone (Kollektor), mit 4 eine mit
Bor dotierte P-leitende Zone (Basis) und mit 5 eine mit Phosphor dotierte N-leitende Zone (Emitter) bezeichnet sein.
Bei den üblichen Verfahren werden derartige Halbleiterbauelemente dadurch hergestellt, daß ein mit Phosphor dotierter
Halbleiterkörper 2 auf einer ebenen Oberfläche 6 mit einer Oxidschicht versehen, dann Bor durch eine Öffnung in der
Oxidschicht eindiffundiert, dann die Öffnung erneut oxidiert
und schließlich durch eine andere öffnung mit geringerem Durchmesser innerhalb des Bereichs der ersten öffnung Phosphor
eindiffundiert wird.
Nach der Herstellung einer oder mehrerer Qxidschichten wird
erfindungsgemäß eine Siliciumnitridschicht (Si*N,) aufgebracht,
wobei die Zahl der Nitridschlchten von den an das spezielle Gerät gestellten Anforderungen abhängt» Handelt
te sich um einen Transistor, dann kann es ausreichen» auf
der ersten Oxidschicht eine Siliciumnitcidsohicht vorzusehen,
die den Kollektor-Basis-Übergang abdeckt. Ba dieser übergang
»wischen ewel schwach dotierten Zonen liegt, besitzt er eine
nur geringe Durchbruchspannung* Die Siliumnitrldschicht nach
der Erfindung erhöht die Durchbruehspannung üb das ewel- oder
»ehrfache. Eine einzige Siliciumnitridschicht reicht aus,
wenn die in späteren Herstellungeetufen erceugt« Oxidschichten
für den beabsichtigten Zweck für ausreichende Stabilität sorgen.
Bei anderen Halbleiterbauelenenten kann es erwünscht 6ein, auf mehreren oder allen Oxidec hichten oder auch nur
auf der letzten -Oxidschicht eine Siliciumnitridschicht anzubriagon.
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Bei dem Transistor nach der Pig. 1 ist zum leichteren Verständnis die Siliciumnitridschieht nur auf der ersten Oxidschicht
aufgetragen. Eine Oxidschicht 7 ist mit einer Silioiumnitridechicht 8 bedeckt und im mittlerer. Bereich des Halbleiterbauelementes sind diese Schichte: auf fotolithografieohem Wege
entfernt, damit eine Verunreinigung eindiffundiert werden kann,
die die Zone 4 und den Übergang 9 bildet. Entweder beim oder
nach dem DiffusionsprozeS wird eine weitere Oxidschicht 10 la
Silicium erzeugt, in der wieder auf fotolithografischea Wege eine öffnung ausgebildet wird. Durch Eindiffusion einer entsprechenden Verunreinigung erhält van dann die Zone 5 und den
Übergang 11 ο Gleichzeitig mit dem oder auch, nach dem Diffuslonsprozeß kann eine weitere Oxidschicht 12 auf der Zone 5
ausgebildet werden? Schließlich werden Löcher in den vereohiedenen Schichten ausgebildet und durch Aufdampfen eines Metalle,
BoB- Aluminium, werden Elektroden 13 in den löchern und auf
weiteren Teilen der Oberfläche angebracht, um Bereiche 16,17
schaffen, an denen Drahtzuleitungen befestigt werden können..
Die Durchbruchaspannung des Kollektor-Basls-Übergangs,der
einen Silieiumnitridüberzug aufweist, ist gegenüber den Duronbruchspannungen von ähnlichen Übergängen, die nur mit einer
Oxidschicht, aber nicht mit einer Silioiuanitridachlcht überzogen Bind, um einen Faktor von 2 oder sehr größere Andere
Vorteile» die sich aus der verstärkten Passivierung ergeben»
sind die erhöhte Stabilität und der fehlende Einfluß der Slektroden auf die Oxidschichtenο
Be* Silioiuimitrid verhindert la eineeinen da« Sindrlsgen von
Verunreinigungen wie beispielsweise Alkalimetallionen oder
Wacserdaspf, die bisher für einen wesentlichen Teil der in
Hftlblelterbaueleaenten alt nur 'Ogtld*ofcjLo&t©a gefundenen Instebiljtäten verantwortlich fenaaht werden« Die Alkalluetalllonen köimen beispißleweise während des Aufdampfene der Slektroden in die Oxidschicht eingeführt werden» Diese Ionen driften
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dann durch die Oxidschicht,, wodurch sich Peldverechieiiungen ergeben» die die Betriebseigenschaften des Halbleiterbauelementes
verändern. Wasserdampf dagegen kann aus der Atmosphäre in
die Oxidschicht eintreten und hat ebenfalls auf die Oxidschicht einen schädlichen Einfluß» Erfindungsgemäß werden
die Instabilitäten^ die beim Betrieb der bekannten, mit Oxidschicht en bedeckten Halbleiterbauelemente auftreten, durch
die Herstellung von Halbleiterbauelementen mit einem zusätzlichen Siliciumnitridüberzug vermieden.
In den unterhalb der Aluminiumelektroden liegenden Abschnitte
der Oxidschicht, die z.B. unterhalb der Bereiche 16 und 17» die In der Pig. 1 als Teile der Elektrode© 13 und U gezeigt
sind, liegen, bilden sich leicht Strompfade durch die Oxidschicht aus, wenn diese Abschnitt© genügend lange poslv'v
vorgespannt sind. Bei sit SilictaimltrldsaBlehtsn versehenen
Halbleiterbauelementen, wird dieser Effekt nicht beobachtet· Außerdem sind die Durchbruchspannungen der alt nitrideohichten
versehenen Halbleiterbauelenente größer, was offenbar auf die
höhere dtolektrieche Festigkeit des Slllciumnitrlds la Vergleich su den üblichen Oxiden zurückzuführen 1st. Ein weiterer ■
Vorteil der erfindungsgemäßen Halbleiterbauelemente besteht
darin, daβ man aufgrund der Undurchläseigkeit der Siiiciu·-
nitridsohicht in manchen Fällen die Kosten für die Einkaps·-
lungen der Halbleiterbauelemente, die oft einen wesentlichen
Teil der Gesaatkoaten ausmachen, sparen kann» Bei den bekannten Halbleiterbauelementen 1st das Einkapseln notwendig, da
sonst die Oxidschichten durch äußere Verunreinigungen wie
Wasserdampf zerstört werden können. Dia erfindungegeaäfien
Hitridsohichten sind jedoch gegenüber solchen Verunreinigungen undurchlässig, so daß keine Einkapselungen notwendig
sind. Außer den geringeren Kosten ist auch die Ersparnis von Grüße und Gewicht ein besonderer Vorteil.
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Dae Halfcleiterbeueteinent nach der Pig» T soll nur ale Beispiel
dienen. Biβ hier verwendeten Ausdrücke planar oder nahezu
planar oder eben Bind für Halbleiterbauelemente und integrier»
te Halbleiterbauelemente gedacht, die durch Eindiffusion von
Verunreinigungen in oder durch epitaxialee Niederschlagen von dünnen 8ehiohten von Verunreinigungen auf einen Halbleiterkörper
alt nahezu ebenen bzw. planeren Oberflächen entet«hen*
Geringer Schwenkungen, die durch das epitaxial« Hiedersohlagea
©dtsr durch Umwandlung von Seilen der Oberfläche in ®in
Entfernen einen Seils der Oxidschicht in auege«
Bertioben läer^äk^en-e verwreechen nur-'Sehw&t&u&esn vqu
einigen Miere&s in etsüsas Balbleiterbauelesent' ssit eiser Brei Ss
von 1 oder 2 asm und einer Dicke von 1/2 mrnt so daS β it nicht
bedeutend eind,'AuBerd«» sehlieSt die Erfindung aush ditjeRi
gen;Halbl«itsrbnu@l®äB®atG öder iat®gri*rt*n Halbleittrbauelsment3
ein, hsi äen®n Yerunreinigung in zwei im wesentlichen
parallele Oberflächen eines einzigen Halbleiterkörper« eindiffundiert'werden,
Di· Erfindung ist hier as Beispiel Silicium beschrieben, obgleich eich die ürfindimg auch aufHalbleiterbauelemente au·
anderes.: Bfetsrlßlien unteg Sä?si©l\a2ig der gleiokaa Torttilt *awendefi.läat<,
331© Srfiztdusia iet-dahe? auf d£t Amsbildunf Toa
Silie^iiisiiitridschiehten auf ausgtwfthlt«n Bereichen einer
isolierenden Oxidschicht gerichtet, die tsaispiilawtise ein
pleüar*»';'Halbleii©ff&au©XQ!3*at qüqt ®'iE'-pX©ßaros integrietes
HalbleiterbaueleiEesat bedeokt. Dabei kann es si oh vm öeraaniw»?
SiliciU28 oder beispitleweii· öalliuaareenld hssSelSo Bei d·?
Terwendung von Silicium wird die Oiiösohicb.t Im «ilX.*-j»-ftl^*i.
duroh direktes Wachsen dersielben ist Halbleiterktope? :**j9\i#,r
wMhrend bei andsTsra Materialien ain Oxid p s.B^· Sillei^oeiäl^o
aufgesprüht'werdgs- lEezkm«= Se lassen-aioä'jedoon auch andere
Oxide verwenden*
M® IrfiMuas läßt eich rait baeonderem Vorteil auf S111 elas
00 9 8? 37 0 3 i.7 bad ORIGINAL'
körρtr anwenden, da nur im Silicium ein Oxid durch direktes
Wachstum in einen jungfräulichen Kristallgitter entsteht«
Auf dlest Weiae kennen die Vorteile einer eauberen Oxid-Silicius-Gremsfläche beibehalten und die erfindungsgeinäiSen Vorteile, die sich aufgrund der Verwendung von Siliciuranitridechichten ergeben, zusätzlich erhalten werden.
In. inn speziellen Fällen, bei denen es β ich um Halbleiterbauelemente mit PH-Übergängen handelt, bei denen die übergänge und die Zonen verschiedener Leitfähigkeit an die planert Oberfläche des Halbleiterkörper treten, ist die verwendete
Oxidschicht relativ dick und dient eis Passivierungsschicht. Unter Passivierung versteht man dabei die elektrische Isolierung gegenüber den darüberliegenden Elektroden, die chemische
Isolierung dee Halbleiters gegenüber atmosphärischen Verunreinigungen und das Verhindern von Durehbrüohen aufgrund der
Bildung von Strompfaden im Bereich der übergänge la darauf
liegenden MatariaI0 Bei derartigen Halbleiterbauelementen wird
vorzugsweise eine Oxidschicht von 0,1 bis 1 Micron Dicke verwendet, obwohl in Speeielfallen auch Schichten mit änderen
Dicken möglich sind. Die erflndungsgemäfle Siliolumnitrldeohicht braucht dagegen nur einige hundert Angstrom dick ««lh,
wenn man die oben beschriebenen Vorteile erelelen möchte.
Im allgemeinen sollte die Siliciunnitridechioht tine Picke
von 50 bie 500 & aufweisen» Dickere Schichten elnd ebenfalls
möglioh. '
In der Yig. 2 ist ein !transistor gezeigt, bei dem während
der «inaeinen Httrstellungsstufsn des Halbleiterbeueltmtntet
jede Oxidschicht mit einer Hitrldeohioht übereogen wird*
während antonettn der Transistor ähnlieh dem naoh der
1st* Die suaMtBlichen SilioluBmltrldiohlohttn 18 und 19
dtn auf den Oxidschichten 10 und 12 ausgebildet, indem n*oh
der Herstellung jedor Oxidschicht und vor d«o Binäte»n tlaer
öffnung durch VUe entsprechende Oxidechicht für den näohtttn
DIff ^ion* ob 'I Siliciumnitrid nuf der Oberfläche des Halb-
009823/0347
BAD
leiterkörpere niedergeschlagen wird.
Die erfindungsgemäßen Halbleiterbauelemente weisen gegenüber
< bekannten, mit Oxiden beschichteten planeren Halbleiterbauelementen viele Vorteile mehr bzw« viele Nachteile weniger auf.
Hit Oxideohichten versehene Halbleiterbauelemente sind beispielsweise derwegen vorzuziehen,, weil die Grenzfläche Halbleiteroxid im Halbleitermaterial ein gegebenes Oberflächenpotential aufrechterhält, wohingegen andere Isolatoren leokstrtSme oder eine Drift dee Oberflächenpotential· zulassen. In
manchen lallen sorgt das Oxid während der Eindiffusion oder
des Einbringens der Verunreinigungen für eine besser· Meskierung al· Schichten aus anderem Material. Bei der Verwendung von
Silicium wird zudem da· Oxid durch direkt·· Wachsen i« SiIiciu» erseugt, wodurch sehr saubere Oxid-Siliciue-Grsnsfllcke*
entstehen· Diese Tatsache eraöflioht auch eine Steuerung der
Verunreinifungskonsentration, wenn sich eine unrichtige
Menge der Verunreinigung vorher ebgesohieden hat, da die
Waohstuesgeschwindifkeit eines Oxids während der Diffusie*
■ur Kompensation verwendet werden kann. Sohlieflioft wird
•uoh für die fotolithografiaohen Behandlung··ohritte «in·
Oxidschicht vorgesogen, da eine dicke Oxideohioht, die für
eine gute Passivierung notwendig ist, schneller als «in· fotowideretandesohioht geätzt werden kann. Andere dioke
Schichten sind nur schwer au ateen, so deβ die Fotowiderstandseohioht fälschlicherweise entfernt werden kann.
Das Verfahren eur Herstellung erfindungsgeaäler Halbleiterbauelemente umfaßt das Oxidleren eines Halbleiterkörper, ,
ia· Herstellen von Masken und da· fotolithografisch· Xtfen
■ur Herstellung von Offnungen In den Masken und eohliellioli
da· Einführen der erwünschten Verunreinigungen. Sa· Einführen
von Verunreinigungen kann duroh direkt· Diffusion oder durch
vorheriges Abscheiden und anschließend· Diffusion erfolgen. Zu* Aufbringen der Siliciumnitridsohlohten nach dem Aufbringen
einer Oxidschicht kann 4££ΡΚ4£Α9 geeignetes System zum nieder-
BAD ORIGINAL
schlagen von Siliciumnitrid verwendet werden» Beispielsweise verwendet «an einen Qfeny in dem eine SiH.- und Ammoniak-At Biosphäre herrscht. Wenn man den Halbleiterkörper etwa
1 Minute lang in einer solchen Atmosphäre auf einer Temperatur
von etwa 10000C hält, dann werden etwa 300 Ä dicke Siliciumnitrid schichten erzeugt.
Die EUO Xtzen der Oxide verwendeten Ätzmittel können auch
rue Ätzen von Siliciumnitrid verwendet werden, obgleich die
Itieeiten etwas länger sind In eine 10 000 & dicke Oxidschicht kann mit einer H?-Lösung innerhalb von 1 Minute eine
geeignete Öffnung geätzt werden, während mau zum Ätzen einer
700 £ dicktη Slliciuimitridschleht mit der gleichen LBsung
etwa 2 Minuten benötigt.
I» der flg. 5 ist als weiteres Auaftthrungsbelapiel dar ErflaAung ein Kondensator geseift, dar s.B. als Varactor verwendet werden kann. Ir enthält einen Halbleiterkörper 20 und
eine Metallschicht 21, die durch Isoliermaterial voneinander getrennt sind. Geaäfi der Erfindung ist die übliche Oxidschicht 22 Bit einer Siliciuanitrideohicht 23 überzogen. Bei.
Kondensatoren oder ähnlichen Schaltungselemente^ bei denen
an der Isolierschicht eine Spannung liegt, ist die Dioke der
Oxidschicht wesentlich kleiner ale dia Dicke einer für Paaslvlerungsswecke bei Halbleiterbaueleaenten mit PH-Übergängen
verwendeten Oxidschicht0 Die Dicke liegt nur in dar OrBfanordnung von einigen hundert bis tausend AngstrBs in Vergleich
au einigen tausend Angatrua bei Panaivierungeeehiohten.
Bei den bekannten Halbleiterbauelementen wird eine stabile
Betriebsweise besonders durch die Verunreinigung d#r Oxide
durch Ionen und anaohlio8tndae Driften der Ionen verhindert,
inabesondere wenn es sich um dünne Oxidschichten handelte da -dta Batriebeweise dieser Halbleitarbauelemete von dar Spannung
an dar Oxidschicht abhängt. Die durch die Ionen hervorgerufenen
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Schwierigkeiten wsräen aoeh dadurch- erhöht» daß die M
takte jrelatir £xrofi£lttchlg sind und damit .die.'Zahl- der Ionen, ,
die in die .Oxidschicht eintreten können ,'.-e-benf alle erhöht . .ist·-
AuBerdem. wird die Zerstörung von SllieiumDxid in Gegenwart von
-.. Aliuniniua,- und;^das daraus folgend© Entstehen tcη
durch die-. Oxidaohicbt hindurch bei Verwendung
großflächiger Kontakte und geringer Dicken für die Oxidschicht
Bit .bje.elehend.en Schwierigkeiten werden durch dae
g^/ llleiti^aitirdschlelit überwunden und man βε-
Jalb2tit»rfcau®iSii©iit®9.__ die a-feabiler. sind. und..weniger .
kasmt^B-. lal.bleiterbBüeleinente aerator* weries»
wg-hronö ö.©p Aufdaiapfen'der'Kontakte zugegem- /
sind,-' kennen öi® gilioiusmitridffehioht nicht «lurehdringen unfi
köaaea äfthor.'■äie---B©trle<©seigeneehaften der Halbleitsrbauele«'
eest© ai©ät- v@r$m&ß%ny. Bas AluujiaiuiB dar Kontakte kann auß©ri
t- ߧa _Q%±€. QMmiüQh resgierea-,, well ®e von ihr ,.
iet.¥/,ep ö®§ .lus'ssßhlttase durch di® Osid&chieht .nicht
Sin ,p»r^i»ioh'.von ©us göaliehen-halbleiterkörpern hergesteli
t@a'Helfeleit©rbau@le@©iitaa9.-"die mit dergleichen Oxidechiofet
^ers^hen. @ΪΜ>
eeigt, 'toi1 Sie IteifSä bei Hsltl©it@rbaueleaent
Bit einer.Silieiuaxiit?iäti€hieht. w©'äiger..als 1 ?olt beträgt,
wenn "ffian/di.e-!|albl@itQrMtteleBent© 10 ptimden lang auf 5fea-V'"eu-"3QO®'0
ei@r »ehr-hältB w©MafQg®n isan bei
sät iaaerhalb
.einer. Stund® ""bei "®in<s% Sempera^ur '/oa 28©&ü seKöa «Ime
Drift ..Ton 25:.: Volt'fesistolit. Di© Zahl -dar Kurse©&α&3»·! Ätt
'Äi© Xsolierachicht
Μ® Aufbringen rom
BAD OBiGWAL
*- 12 -
Einkapselung betrieben werden, da die Verunreinigungen in der umgebenden Atmosphäre, s.Be Wasserdampf, die Silieiumnitridschicht
nicht durchdringen können» während sie die bekannten
Oxi&sehiehten zerstören. Obwohl die bisherigen Schwierigkeiten
elso mit Hilfe der Siliciumnitridschichten überwunden
werden können, bleiben die von den Halbleiterbauelementen alt Oxids chi eilten her bekannten Vorteile erhalten, die ». B.
in den sauberen Grenzflächen, in der verbesserten Maskierung
gegenüber einigen Verunreinigungen und in der verbesserten Steuerungemöglichkeit der Diffusionevorgänge bestehen»
In der Fig. 4 ist ein Ünipolar-Transiator'gezeigt, der aus einem
Sillelumkörper 24 vorgewählter Leitfähigkeit entsteht,
in den «swel getrennte Zonen 25 und 26 von entgegengesetzter
Leitfähigkeit eingelaeeen sind. Die planere Oberfläche 27 dta Halbleiterkörperθ 1st in bekannter Weise mit einer Oxidschicht 26 überzogen, die nach der Erfindung mit einer Sill»
cittanitridsohicht 29 bedeckt 1st. Eint Steuerelektrode 30 aus
Aluminium und Kontakte 31 an den verschiedenen Zonen vervollständigen
das Halbleiterbauelement. Die Oxidschicht 28 ist außer in dem Mittelabschnitt zwischen den beiden Zonen 25,26
von entgegengesetzter Leitfähigkeit relativ dick und dient
aur Passivierung. Gemäß der üblichen Betriebsweise derartiger
Halbleiterbauelemente wird im mittleren Bereich «in feld
an die Oxidschicht gelegt, durch das die Dicke und «"«mit der
Betreg des Stroms durch den Stromkanal »wischen den beiden
Zonen gesteuert wird. Die Oxidschicht besitzt bei derartigen
Halbleiterbauelementen üblicherweise eine Dicke von einigen hundert bis mehr als tausend Angstrom
Erfindungsgemäß ist die Oxidschicht mit einer einige hundert
AngetrHß dicken Siliciumnitrideehicht überzogen, die ie Bereich*, wo die Oxidschicht relativ dick ist, gonauso wie bei
den Halbleiterbauelementen nach den PIg. 1 und 2 zur Verbe·-
fior Paesivi©rung. dient* Im mittleren Bereich oberhalb.
009823/0347
dee StroBJkanals, wo die Oxidschicht relativ dünn ist, wirkt
dl® Siliciumnitridsehicht etwa so wie bei einem Halbleiterbauelement
nach der Fig» 3y dehOf βίο isoliert die Oxidschicht
von der Aluminiumelektrode 30, verhindert das Bindringen von
loaen, die beim Anlegen eines Feldes stören könnten, und
erhöht die Durchbruchspannung der Isolationsschicht«
Versuch® mit Halbleiterbauelementen nach der Erfindung haben
ergeben» daß die Siliciumnitridschieht auf der Oxidschicht
la Bereich oberhalb des Stromkanals vorzugsweise dünner als die
Oxidschicht iato Dia Erfindung führt dann wiederum auf ein
Halbleiterbauelement,, welches die Vorteile' der bekannten Oxidschicht
en besitzt und bei dem außerdem die beschriebenen Schwierigkeiten nicht auftretene *$
Bei Halbleiterbauelement©», wi» z.B. ünipolar-franslstQ^n, bei
denen Teile von Halbleiterbauelementen mit ΡΪΓ-Ubergängen ait
Teilen von Halbleiterbauelementen in Form von Kondensatoren
kombiniert sind, ist die erflndungsgemäSe Silleiusmitrldeehlcht
besonders vorteilhafte p@r Srund ist der, da3 die übliche
Oxidschicht über dem Btrcnskanal relativ dünn'sein muß, daait
angelegte Feld äi® erwünschte Wirkung hat und SpeßnungB-auftreten
können. Di© höhere dielektriaohe Feetlg-
ä®% Silleiunnit^iäeühioht erhöht die Burchlbmeliapanzrang,
iaS di® Dleke d®» Schieht weeentlioh vergrößert wird.
BAD
123/034
Claims (3)
- Patentansprüche1·) Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper vorgewählter Leitfähigkeit» der auf seiner einen Oberfläche mindestens teilweife sit einer Isolierschicht aus Siliciumdioxid bedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ausgewählte Bereiche (6,10,12) der Oxidschicht zum Abdichten der Oxidechient gegenüber Verunreinigungen und zum Stabilieieren der Betriebseigenschaften nit einer Siliciunnitridschicht (8,18,19) überzogen elnd.
- 2.) Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , da3 die Oxidschicht dicker als die Silioiuanitridsehicht ist.
- 3.) Halbleiterbauelement naoh Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Oxidschicht Mindesten· 1000 % und die Sllioiumnltrldschicht 50 bis 500 £ diok 1st.0 0 9 8 2 3/034?
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) |