DE1639306B1

DE1639306B1 - Verfahren zum herstellen eines gemeinsamen kontaktes an min destens zwei benachbarten zonen entgegengesetzten leitungs typs eines steuerbaren halbleiterbauelements sowie danach hergestelltes halbleiterbauelement

Info

Publication number: DE1639306B1
Application number: DE19631639306
Authority: DE
Inventors: Willi Dr Gerlach; Guenter Dr Koehl
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1963-05-30
Filing date: 1963-05-30
Publication date: 1971-10-07

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gemeinsamen Kontaktes an mindestens zwei benachbarten Zonen entgegengesetzten Leitungstyps eines steuerbaren Halbleiterbauelementes mit mindestens vier Zonen abwechselnden Leitungstyps, von denen mindestens zwei durch den gemeinsamen Kontakt kurzgeschlossen sind, wobei mindestens eine der kurzgeschlossenen Zonen durch gleichmäßiges Einlegieren von Legierungsmaterial hergestellt wird.
Steuerbare Halbleiterbauelemente sind bereits seit langem bekannt und bestehen jeweils aus mehreren Halbleiterschichten abwechselnd verschiedenen Leitungstyps. Diese Mehrschichtensysteme, vorzugsweise Vierschichtensysteme, können bekannterweise durch einen elektrischen Kurzschluß an der Oberfläche zwischen einer der äußeren Elektroden und einer der inneren Schichten in ihrer Temperaturbeständigkeit heraufgesetzt werden. In der Literatur sind solche Elemente als »shorted-emitter«-Systeme bekannt (französische Patentschrift 1267 417).
In F i g. 1 ist die bekannte Anordnung eines steuerbarenHalbleitergleichrichters mitdemKurzschlußzwischeu einer äußeren Elektrode und einer inneren Halbleiterschicht dargestellt. Das Vierschichtenelement zeigt vier abwechselnd p- und n-leitende Schichten 1, 2, 3 und 4. Die äußere Elektrode 5 besteht aus elektrisch gut leitendem Material und stellt zwischen der inneren Schicht 3 und der äußeren Schicht 4 einen Kurzschluß her. Die bei der Erzeugung solcher Bauelemente auftretenden Schwierigkeiten sind großteils Verfahrensschwierigkeiten.
Die bisher bekannten Elemente dieser Art werden in einem Diffusionsverfahren in mehreren Schritten hergestellt. Die diffundierten Zonen werden dann so kontaktiert, daß eine äußere und eine innere Zone durch den Kontakt überlappt und so ein Kurzschluß zwischen diesen beiden Zonen aebildet wird. An das Kontaktmaterial wird dabei die Anforderung gestellt, für größere Stromdichten sowohl mit der p- als auch mit der n-leitenden Halbleiterschicht einen sperrfreien Kontakt zu bilden.
Bisher sind nur Legierungsmaterialien bekanntgeworden, die einen sperrfreien Kontakt mit hochdotiertem Halbleitermaterial bilden und auf keinem der beiden Halbleiterzonen verschiedenen Leitungstyps einen p-n-Übergang, sondern lediglich einen Kontakt mit metallischer Leitfähigkeit erzeugen. Solche Kontakte sind als Oberflächenschichten (beispielsweise von Nickel, Aluminium) bekannt, sind aber für eine Weiterkontaktierung auf größeren Flächen nur schlecht geeignet.
Es ist auch bekannt, ein Halbleiterbauelement der in Frage stehenden Art dadurch herzustellen, daß mindestens eine der kurzgeschlossenen Zonen durch gleichmäßiges Einlegieren von Legierungsmaterial hergestellt wird (deutsche Auslegeschrift 1144 849). Es ist weiterhin bekannt, eine örtlich begrenzte Kontaktierung dadurch zu erzielen, daß der Halbleiterkörper an bestimmten Stellen durch Ätzbehandlung abgetragen wird und in die so gebildeten Aussparungen ein Metall abgeschieden und einlegiert wird (deutsche Auslegeschrift 1122 635). Desgleichen ist auch die mechanische Entfernung von Teilen einer Halbleiterzone als Alternative zum chemischen Ätzen bekannt (deutsche Patentschrift 1040700).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein C Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelementes der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem eine sperrfreie und niederohmige Kontaktierung zweier benachbarter Zonen entgegengesetzten Leitungstyps und außerdem eine gute Weiterkontaktierang ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Legierungsschicht und die durch das Einlegieren gebildete Zone an bestimmten Stellen mechanisch und/oder chemisch entfernt wird, und daß die so gebildeten Aussparungen mit elektrisch leitenden Belägen versehen werden.
An Hand des Ausführungsbeispiels in der F i g. 2 wird sowohl der technische Aufbau als auch das Herstellungsverfahren eines solchen steuerbaren Halbleiterelementes dargestellt und erläutert. Die gewählten Bezeichnungen sind in allen Ausführungsbeispielen für gleiche Elemententeile dieselben.
In F i g. 2 a ist ein nach bekanntem Verfahren hergestelltes Vierschichtenelement gezeigt. Die p-nübergänge 12 und 23 dieses Vierschichtenelementes sind in einem Diffusionsverfahren und der p-n-über-Clang 34 durch ein Legierungsverfahren hergestellt. Nach Fertigstellung eines in einem derartigen Kombinationsverfahren hergestellten Vierschichtenelementes können sowohl die Sperrfähigkeit als auch andere elektrische Kenndaten gemessen werden. Danach wird die Legierungsschicht 5 an den Stellen 10 mechanisch und/oder chemisch entfernt, und die durch das Einlegieren der Legierungsschicht 5 gebildete n-Zone 4 bis in die p-Zone 3 hinein durchgeätzt, entsprechend der Darstellung in F i g. 2 b. Diese so in der Legierungsschicht 5 gebildeten Aussparungen 10 werden metallisch ausgefüllt, wodurch mittels des eingebrachten Metalls 9 zwischen der Legierungsschicht 5 und der p-Zone 3 und damit auch zwischen der n-Zone 4 und der p-Zone 3 ein Kurzschluß gebildet wird. Die Legierungsschicht 5 kann nun mit einem Kontakt, der auch für größere Belastungen geeignet ist, beispielsweise mit einem Lötkontakt an eine Molybdänscheibe weiter kontaktiert werden. In F i g. 3 ist ein derart gebautes, spezielles Ausführungsbeispiel in Aufsicht gezeigt. Auf der Siliziumscheibe 13 befindet sich die durch die Legierungsschicht gebildete Elektrode 14 mit den zum Kurzschluß dienenden Stellen 15, die hier als Kreisbereiche in ringförmiger Anordnung gezeigt sind.
Die Steuerelektrode 16 des steuerbaren Halbleiterbauelementes ist nach F i g. 3 vorteilhaft zentral angeordnet, während die Legierungsechicht 5 die Form eines Kreisringes aufweist.
Der besondere technische Fortschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß steuerbare Halbleiterbauelemente nach dem sogenannten »shorted-emitter«-Prinzip gebaut werden können, deren mechanische und elektrische Eigenschaften die Vorteile der nach den bekannten kombinierten Diffusions- und Legierungsverfahren hergestellten Bauelemente aufweisen. Die technische Vereinfachung solcher Bauelemente im Vergleich zu den bekannten, im doppelten Diffusionsverfahren hergestellten Bauelementen wird in ihrer Vorteilhaftigkeit noch dadurch besonders unterstrichen, daß bei dem erfindungsgemäßen Bauelement Stromanschlüsse für hohe Ströme verlötet werden können, was bei den bisher bekannten Halbleiterbauelementen nicht ohne weiteres möglich ist.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellun- eines -emeinsamen Kontaktes an mindestens zwei benachbarten Zonen entgegengesetzten Leitungstyps eines steuerbaren Halbleiterbauelementes mit mindestens vier Zonen abwechselnden Leitunorstyps, von denen mindestens zwei durch den gemeinsamen Kontakt kurzgeschlossen sind, wobei mindestens eine der kurzgeschlossenen Zonen durch gleichmäßiges Einlegieren von Legierungsmaterial hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, im daß die Legierungsschicht(5) und die durch. das Einlegieren gebildete Zone(4) an bestimmten Stellen mechanisch und/oder chemisch entfernt wird, und daß die so gebildeten Aussparungen (10) mit elektrisch leitenden Belägen (9) versehen werden.
2. Nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 hergestelltes steuerbares Halbleiterbauelement, dadurch aekennzeichnet, daß die Steuerelektrode (16) zentral angeordnet und von der durch die Legierungsschicht (5) gebildeten kreisringförmigen Elektrode (14) umgeben ist.