DE1639352A1 - Halbleitervorrichtung - Google Patents
HalbleitervorrichtungInfo
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Description
'Baiblei tervörriohtung".
Die Erfindving betrifft eine Halbleitervorrichtung mit
einem plattenförmigen Halbleiterkörper, der wenigstens eine erst·,
zweite lind dritte Zone abwechselnden Leitungstype enthält« die
zwischen zwei einander gegenüberliegenden Rauptfläohen des Körpers
liegen und zwei p-n-tTberga'nge bilden, und der Korper weiterhin
von einer wenigstens teilweise auswendig abgeschrägten Seitenfläohe begrenzt wird, die eioh von einer Hauptflache zur anderen
Hauptfllohe erstreckt.
Die Erfindung bezieht sioh auch auf ein Verfahren
zur Herstellung einer solohen Halbleitervorrichtung.
Vorrichtungen mit dar beschriebenen Struktur werden vorteilhaft in JfIlen verwendet, in denen wenigetens einer der
p-Ti-Oborgänge höh· Sperrspannungen aushalten können muss, wobei
dieser p-n-ttbergang die Seitonfliohe schneidet, die mir Mxohting
der Durohsohl*gepannung des p-n-Obergangs abgeoohrfigt ist.
009886/0639
BAD ORIGINAL
PIIB. 31.715. - 2 -
Wichtige Beispiele solcher Halbleitervorrichtungen sind unter anderen Transistoren mit sehr hoher Kollektor-Basis-Spannung,
gesteuerte Gleichrichter oder Thyristoren und andere für hohe Spannung geeichnete Kehrschiohtstruktüren, wie Triaos, Diaos,
usw.
Fiir die Herstellung eines bekannte Silizium thyristors
zAwirdvon hinein plattenförmigen Halbleiterkörper aus η-Typ Silizium
mit einander gegenüberliegenden flachen, praktisch p&ralellen
HauptflSohen ausgegangen. Gallium wird allseitig in den Korper
eindiffundiert zur Bildung einer äusseren p-Typ Zone und eines p-n.Ubergangs,
der sich in zwei zu den Hauptflächen praktisch parallelen Ebenen erstreckt. Anschliessend wird durch Eindiffusion von Phosphor in einen
beschränkten Oberfla'ohenteil einer Hauptfläche oder durch Aufschmelzen
von Material mit einem geeigneten Donator auf einem beschränkten Teil einer Hauptfläche örtlich eine η-Typ Zone angebracht, die sich in der
äusseren p-Typ Zone bei einer der Hauptflachen erstreckt, wobei der
zwischen den erwähnten Zonen gebildete p-n-übergang diese Hauptflache
schneidet* Ausgehend von einer Hauptfläohe entsteht auf diese Weise eine
npnp-Struktur im Körport Eine erste, den Hauptstrom führende Elektrode ist auf der η-Typ Zone und oino zweite Hauptstrom führende Elektrode
ist auf der p-Typ Oberfläohenzone an der gegenüberliegenden Hauptfläohe
do3 Körpers angebracht. Eine Steuerelektrode, weiterhin als Torelektrode
bezeichnet, ist auf der p-Typ Oberfläohenzone an der einen Hauptfl&ohe
angebracht. Die miteinander parallelen p-n-tTbergangsteile zwischen de·*
η-Typ Körper und der Husseren p-Typ Zone werden daduroh gegenseitig isoliert,
dass die p-Typ Oberfläohenzone von den Seiten des Körper« entfernt wird. Letztore Bearbeitung kann vor der Phosphordiffusion oder in
009888/0638 bad 0Big,nal
γηβ. 31.710.
einem späteren Stadium gleichzeitig mit der Bildung einer Abschrägung
an don Seiten des Körpers durchgeführt werden.
Der npnp-Kiyristor, der von vier Zonen abwechselnden
Loitungstyps mit drei p-n-Ubergängen dazwischen gebildet wird, kann
als npn-Transistor und pnp-Transistor analysiert werden, wobei die erste
η-Typ Zone die Ihittor de3 npn-iTansistors bildet und die η-Emitter genannt
wird, die zweite p-Typ Zone die Basis des npn-Transistors und die
Kollektor des pnp-Transietors bildet und die p-Basis genannt wird, die
dritte η-Typ Zone die Kollektor des npn-Transiators und die Basis des
pnp-Tranüistors bildet und die η-Basis genannt wird, während die vierte
p-Typ Zone die Emitter des pnp-Transistors bildet und die p-Emitter genannt
wird. In diesem Thyristor macht die erste Hauptstrom führende Elektrode
an der einen Hauptfläche Kontakt mit der n-Z&itter, die zweite
Hauptßtrom führende Elektrode macht an der gegenüberliegenden ITauptfläche
Kontakt mit der p-Emitter und die Torelektrode macht an der einen Hauptfläche
Kontakt mit der p-Basis. Der p-n-Ubergang zwischen der p-Basis
und der η-Basis und dor p-n-übergang zwischen der n-lasis und der p-E
Emitter schneiden beide die Seitenfläche dea Körpers und eine geeignete
Ab3chrägung dieser Fläche ergibt eine !•irhö'hung der Durchschlagspannung
dieser übergänge. Die Abschrägung der Seitenfläche ist eine allgemein
vorwendete Teohnik und die Seitenfläche kann derart abgeschrägt werden,
dass in der lTähe der Schnittlinie der Seitenfläche mit der: pn-Ubergang
zwischen der p-Baeis und der η-Basis die Abschragung der Seitenfläche
gegenüber der fbene dieses p-n-Ubergangs anders ist als die Abschrägung
der Seitenfläche gegenüber der Ebene des p-n-Uborgangs zwischen der n-Baois
und der p-Iinittcr in der llähe der dem zuletztgenannten Übergang
009886/0638
ms. 31.718. - 4 -
zugeordneten Sohnittlinie. Es sei auf die briti3ohen ?atentschriften
ΙΓγ.960. 105 und ITr. 96Ö. 106 vorwiesen, in denen ein Thyristor mit einer
npnp-Konfiguration beschrieben wird, bei der dio Seitenfläche der ni3aais
bei ihrer Schnittlinie mit den p-n-Uborgang zwischen der p-Basis
und der n-Baais eines eingeschloasenen stumpfen Kinkel von I70 bis
niit der IJbene dienea p-n~Uberganga bildet, wahrend die Seitenfläche der
n-Basis bei ihrer Schnittlinie mit den p-n-Uborgang zwischen der n-Basis
und der p-Iinitter einen eingeschlossenen scharfen '..'inkel von 15 bis
r
60 rail der IJbene des zuletztgenannten p-n-Ubergange bildet.
60 rail der IJbene des zuletztgenannten p-n-Ubergange bildet.
Ils hat sich ergeben, das3 das beschriebene Verfahren bei
der Ilcrotellung eines für Ilochfretiuensbetrieb entworfenen Transistors
oder Thyristors z.B. eines Thyristors sur Verwendung in Impulsmodulatorschal tungen bei 1000 Volt und 25Ο Amp., Schwierigkeiten bereiten kann.
Bei aolchen Schaltungen.sind die wichtigsten Parameter die höchstaulä3Qige
Gtromzunahme (dl/dt), die hochstzulässige Geschwindigkeit des
erneuten L'inschaltens der Vorwärtsperrspannung ^LV/dt) und die Aussohaltzeit
(t . .). Der Erfolg eines Iiitwurfß ffir diesen Thyristortyp hängt von
UIL u
dem Ilaaoe ab, in dem ein gutes Kompromiss zwischen diesen drei Parametern
erreicht wird. Bei einem Siliziumthjrristor der npnp-Konfiguratiion erfordert
dios in allgemeinen eine p-Basiskreite, die bedeutend geringer ist
al3 diejenige, welche in Hiodorfrecjuenzthyricitore verwendet wird. Bei
der beschriebenen Herstellung kann daher bei der OaIliumdiffusion der
p-n-Ubcrgang unter der Oberfläche z.B. in einor Tiefe von 80 μχα gebildet
werden, während die n-ünitter aioh über eine Tiefe von etwa 40 μ«η in die
p-Typ Zone erstrookt, was eine p-Basisbreite von 40 μπί liefert, während
in einem Ilochfroquensthyristor eine p-Baoisbroito von etwa 10 μίη erwünooht
sein kann. ]& wird den Lehmann deutlich sein, daoo die Bildung
009886/0638
■ - ^ BADORtGiNAU
S. 31.718.
einer solchen schmalen p-Basis mit geeignetem spezifischem Widerstand
samt einer geeigneten Abschrägung an der Seitenfläche in der Mhe der
Schnittlinie mit dem p-n-Uborgang zwischen der p-Basis und der n-Basis
nicht leicht mit dom oben beschriebenen Verfahren verwirklichbar iat.
Um die abgeschrägte Fläche nit einer geeigneten Lage gegenüber der p-n-Ubergangoebene
anzubringen, ist es notwendig, dass die p-Basis an der einen Ilauptfläche eine gewisse Stärke hat, z.B. mehr als 20 [ssa, bevor
die Abschrägungsbearbeitung durchgeführt wird.
Eine Halbleitervorrichtung der eingangs erwähnten Art nach dor Erfindung weist daher das Kennzeichen auf, dass im Körper an
der einen Ilauptfläche eine Vertiefung angebracht ist, wobei die erste Zone sich im Körper vom Boden dieser Vertiefung her erstreckt, und die
zweite Zone einen Teil enthält, der an der Stelle der Vertiefung unter der ersten Zone liegt, und einen ansohlieassenden Teil, der sich über
die Vertiefung hinaus bis zur erwähnten abgeschrägten Seitenfläche erstreckt, wobei der pn-Ubergang zwisohen der zweiten und dritten Zone
eine stufenweise Konfiguration aufweist, mit einem Innenteil unter der Vertiefung, der näher zur anderen Ilauptfläohe liegt als ein anschliessaender
Ausaenteil, der im einer zur anderen Ilauptfläohe praktisch parallelen Ebene liegt und die Oberfläche des Körpers an der Stelle der abgeschrägten Seitenfläche schneidet. ~
Nach einer Varzugsausführungoform bildet eine Halbleitervorrichtung
naoh der Erfindung einen Thyristor, der eine vierte Zone
mit einen dem Leitung«typ der dritten Zone entgegengesetzten Leitungetyp
enthält, die mit der dritten Zone einen dritten p-n-Ubergang bildet und an die erwähnte andere Hauptflüohe angrenzt, wobei an der ersten
und vierten £on· Hauptetrom führend* Hektoodea und an der zweiten Zone
■■'■■"
009886/0638 BAD original
PHB. 31.718.
eine Steuerelektrode angebracht ist,
Ein Thyristor dieser Konfiguration und geeignet für
Ilochfrequenzbetrieb kann auf geeignete Weise hergestellt werden, wobei
die Stärke dos unter der ersten Zone liegenden Teiles der zweiten Zone bei der Vertiefung in der Richtung zwischen den einander gegenüberliegenden
Ilauptflächen 10 μπι oder weniger ißt, und wobei die gowünsohte Absohrä'gung
der Seitenfläche bei der Schnittlinie mit dem p-n-Ubergang zwischen der zweiten und dritten Zone noch gut durchgeführt werden kann.
Dies ist deswegen, weil die Anbringung der Vertiefung somit den zugehörigen Herstellungsmassnahmen zur Bildung der zweiten und der ersten Zone,
wie es Ib nachfolgenden ausführlich beschrieben wird, eine Struktur
von der Abachrägungsbearbeitung liefert, bei der die Stärke in der erwähnten Richtung des Aussenteiles der zweiten Zone, der sich zur Seitenfläche
erstreckt, bedeutend grosser ist als die Stärke des unter der ersten Zone liegenden Teiles der zweiten Zone an der Stelle der Vertiefung.
Nach einer Vorzugsform eines Thyristors nach der Erfindung ist die Vertiefung ringförmig und die Steuerelektrode macht Kontakt
von niedrigem Widerstand mit dem aufrechtetehenden Oberfläohenteil der
von der Vertiefung umgebonen zweiten Zone.
Nach einer weiteren Voreugaform i3t die Vertiefung zentral
iA der einen Ilauptfläohe angebracht und der Boden der Vertiefung
ist nahezu flach, wobei der p-n-Ubergang zwischen der ernten und der zweiten Zone den flachen Boden der Vertiefung sohneidet und die erst·
Hauptetrom führende Elektrode und di· Steuerelektrode auf dem flaohen
Boden der Vertiefung angebracht sind. Ea let einleuchtend, dass bei der
Hereteilung einer eolohen Vorrichtung, bei der die erste Hauptstrom
■-^0-09886/0638 bad
führende Elektrode und die Steuerelektrode mit Hilfe von Photobearbeitunken
angebracht sind, um ihre Ausmasse festzulegen, ihra Lage in einem
und demselben Tegel an der flachen Bodenflächo zu einer Vereinfachung
in dor Herstellung fuhrt. Bei einer Ausführungsform ist daher die erste
Zone eine diffundierte Zone, die nahezu ringförmig ist und innerhalb des Körpers von der zweiten Zone umgeben ißt, wobei der p—n-THjcrgang
dazwischen den flachen Boden der Vertiefung gemäss dem Innen- und Ausaenumrios
dos Ringes schneidet, während die erste Hauptstrom führende Elektrode auf dem flachon Boden der Vertiefung nahezu ringförmig ist und
die Steuorelektrode umgibt.
Kor Boden der Vertiefung kann näher zur anderen Hauptfläoho
des Körpers liegen als der Aussenteil dos p-n-Ubergangs zwischen
der zweiten und der dritten Zone.
Bei einen Vorzugafomi eines Thyristors nach der Hrfindung
bestoht der Halbleiterkörper aus Silizium, wobei die erste, zweite, dritte
und vierte Zone eine npnp-Konfiguration bilden. Die auswendig abgeschrägte
Seitenfläche kann derart sein, dass in der llähe ihre Schnittlinie
mit dom pn-T'bergang zwischen dor zweiten und -!ritten Zone die
Oberfläche der dritten Zone einon eingeschlossenen Uinkel von I70 bie
180 J mit dor Ebene dieses p-n-Ubergangs bildet. Der pn-übergang zwischen
der dritten und der vierten Zo_ne kann in einer Ubene liegen, die nahezu
parallel mit dex* andoron Hauptfläohe dos Körpers ist und die auswendig
abgosolirägte Seitenfläche schneidet. Bei einem solohen Thyristor kann
die abgeschrägte Seitenfläche derart sein, dass in der Nähe ihrer Schnittlinie r.dt dom p-n-Ubergang zwischen der dritten und der vierton Zone
die Uborflacho dor dritton Zone einen oingooohloosoncn Winkel von 15
bio 60° i.il t el or .Cbeno dieses p-n-Ubor,7In1^s bildet.
009886/0638 BAD
pirn. 31.718.
Bei einer weiteren Vorzugsausführung eines Thyristors hat naoh der Erfindung der unter der ersten Zone liegenden Teil der
zweiten Zone bei der Vertief ing eine Stärke von höchst ens I5 μπι in der
Richtung zwischen den einander gegenüberliegenden Ilauptflä'chen. liaoh
einer noch weiteren Vorzugaausführung hat der Teil der zweiton Zone,
der sich Ma zur abgeschrägten Seitenfläohe erstreckt, eine maximale
Stärke von wenigstens 20 μΐη in der Richtung zwischen den einander gegenüberliegenden
Hauptflächen.
Die ernte Hauptotrom führende Elektrode kann sich an
einer"oder mehreren Stellen seines Umfange auf der Oberfläohe der Vertiefung oberhalb der zweiten Zone über den p-n-TTbergang zwischen der
ersten und der zvreiten Zone bei ihrer Schnittlinie mit dem Boden der
Vertiefung erstrecken. Eine solche Elektrodenkonsträktion ist bei Thyristoren
bekannt und die erwähnten Stellen des Elektrodenumfangs werden kurzgeschlossene Emitterzonen genannt. Die kurzgeschlosoonen Iinitterzonen
dV
werdon «ur Verbesserung dos bereits erwähnten rr - Wertes und zum Aufrechterhalten
der Übergangsspannung ("break-ovcr voltage" Vbo) bei hoher
Temperatur angebracht.
Die Erfindung betrifft auoh ein Verfahren aur Herstellung
eines Thyristors, bei dem ein plattenförmiger Halbleiterkörper des einen
Leitungstyps mit planparallelen Ilauptfläohon zu einander gegenüberliegenden
Seiten hergestellt wird, worauf zur Bildung zweier paralleler p-n-Ubergangateile im Körper eine den entgengosotaten Leitungotyp verursaohondo
Verunreinigung in die Ilauptfläohon eindif fundiert wird, und
woboi naoh der Erfindung eine Vertiefung in der einen Hauptfläohe gebildet
wird, worauf eine den ontgegengeeeteten Leitungstyp verursachende
Verunreinigung in die Oberfläche dos Körpers in der Vertiefung eindiffun-
: ^. 009886/0638
BAD
pirn. 31.710.
*" 9 —
diert wird aur Bildung einor Oberflächenzone entgegengesetzten Leitungstyps
mit einem Teil an der Stelle der Vertiefung, der an den bereits gebildeten, sioh über die Vertiefung hinaus erstreckenden Teil ansohliea3t,
wobei der Teil an der Stelle der Vertiefung eine Stärke in der Richtung
zwischen den einander gegenüberliegenden Hauptflächen hat, die bedeutend
geringer ist alc die Stärke des sich über die Vertiefung hinaus erstreckenden
anschliesoenden Teiles, worauf an der Stelle der Vertiefung eine
den einen Loitungstyp verursachende Verunreinigung selektiv in die Oberflächonzone
entgegengesetzten Leitungstyps eindiffundiert wird zur Bildung einer Oberfläohonzone des einen Leitungstyps, der erste Zone, und
wobei drei Elektroden angebracht werden, von denen eine erste Hauptstrom
führende Elektrode Kontakt von niedrigem Widerstand mit der ersten Zone
macht, eine zweite Hauptstrom führende Elektrode Kontakt von niedrigem Widerstand mit der Oberflächonzone entgegengesetzten Leitungstyps an
der Stelle der anderen Hauptflache macht, während eine Steuerelektrode
Kontakt von niedrigem Widerstand mit einem Oberfläohenteil der Zone entgogengesetzten
Leitungstype auf der Seite der einen Hauptfläohe macht,
und wobei eine auswendig abgeschrägte Seitenfläche gebildet wird, die
sich von der einen Hauptflache über die Vertiefung hinaus zur anderen
Hauptflache erstreckt, wobei der p-n-Ubergang awiaohen der Oberflächen-Eono
dee entgegengesetzten Leitungstype an der einen Hauptfläche und der
darunterliegenden Zone des einen Leitungetype die erwähnte abgeschrägt·
SoitenflÄohe achneidet.
Die Erfindung wird an Hand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Tig» 1 und 2 zeigen im Schnitt bzw, in Draufsicht den
Halbleiterkörper «in·· npnp-Thyriotore aus Siliaium.
- 009886/063 8
TIlB, 31.718, - 10 -
Fig. 3 und 4 zeigen im Schnitt, bzw. in Draufoioht den
Halbleiterkörper eines anderen npnp-Thyristors aus Silizium.
Flg. 5 "bis 9 zeigen im Schnitt einen Halbleiterkörper
während verschiedener Stadien bei der Herstellung einea Thyristors naoh
EIC. 3 und 4.
Der Siliziumthyriator nach Fig. 1 und 2 enthält einen
Siliziumkörper kreisförmigen Umfango, der eine erste η-Typ Emitterzone
1, eine zweite p-Typ Basiszone 2, ©ine dritte η-Typ Basiszone 3 und
eine vierte p-Ttyp Emitterzone 4 enthält, die zwischen den beiden einander
gegenüberliegenden Hr-uptfläohen dos Körpers liegen und dazwischen
drei p-n-Ubergänge 5, β und 7 bedingen. Die obere Hauptfläohe 0 des
Körpers hat eine Vertiefung 9 ringförmiger Quorsohnitts, Eine Siliziumoxydschicht
19 erstreckt sich auf der oberen Fläche 8 und auf der Oberfläohe
des 3iliziumkörper3 innerhalb der Vertiefung 9, Der Boden 11 der
Vertiefung 9 ist nahezu flach und parallel zur flachen Oberfläche 12
der p-Typ Emitterzone 4·
Der Körper hat eine auswendig abgeschrägte Seitenfläche 15, 16, die sich von der einen Hauptfläohe 8 über die Vertiefung 9 hinaus
zur anderen Hauptflache 12 an der gegenüberliegenden Seite dee Körpers
erstreckt. Die η-Typ Emitterzone 1 erstreckt sioh im Körper vom
Boden 11 der Vertiefung 9 her, wobei der p-n-Ubergang 5 zwisohen der
η-Typ Hnittorzone 1 und der p-Typ Basis Zone 2 sloh parallel aur Oberfläche
des Körpers in der Vertiefung 9 erstreckt und in den Auesenteil
der flaohen Oberfläche 8 unter äi.w SiIiziumoxjdeohient tO endet. Die
p-iyp Baaiesone 2 hat einen Teil, der unter dor η-Typ Efcittoraone 1 liegt,
und einen »nsohlieesenden Teil, der sioh bio Bum abgeschrägten Oberflüohenteil
I5 über die Vertiefung hinaus eratreckt. De» p-n-Ubergang 6
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swisohon dor p-Typ Basiszone 2 und der η-Typ Basiszone 3 hat eine
stufenweise Konfiguration mit einem Innonteil unter der Vertiefung 9*
der in Körper näher an,der flachen Oberflä'ohe 12 liest als ein ansohliossonder
Auaaenteil, der in einer zur Oberfläche 12 parallelen Ilbono liegt und an der Stelle dea abgeschrägten Obcrfläohtentoila 15
sum Vorschein kommt. Der p-n-TTbergatig 7 zwischen der η-Typ Basiszone
und der p-Typ üiittorsone 4 erstreckt sich parallel zur Oberfläche 12
und kommt an der Stelle des abgeschrägten Oberflächenteils 6 zum Vorschein. Die abgeschrägten Seitenflächenteile 15 und 16 sind derart, dass
die Seitenfläche der η-Typ Basiszone 3 an der Stolle des Oberflächentoile
5 einen eingeschlossenen stumpfen Winkel von 174 tiit der Ebene des den
oeitonflächontoil 15 schneidenden p-n-Übergangs 6 bildet und an der
Stelle des Oberfläohenteils 6 einen eingeschlossenen scharfen Winkel
von 15° rait der Ebene des den Seitenflächentoil 16 schneidenden p-n-Ubergangs
7 toildet.
Die p-IVp Zonen 2 und 4 3ind diffundierte Zonen und mit
einem Difrusionvorgang in zwei Stufen hergestellt. Im ersten Stadium
wurde Gallium eindiffundiert, um den übergang 7 und die von der Oberfläche
12 am weitesten entfernt liegenden Teile des Übergans zu bilden. Die mit Gallium diffundierte Zonenteile sind mit T. bezeichnet. Im
zweiten Stadiuni wurde Bor eindiffundiert, wobei inzwischen die Vertiefung
9 Bwisohen den beiden Stadien gebildet ist. Die Galliumdiffusion
ist eine Tiefdiffusion, wobei die Tiefe des p-n-übergangs von der ursprungliohon
Oberfläche des n-Tärp Ausgangekorpera her 00beträgt, wShrend
die Bordiffuaion eine Untiefdiffusion ist, wobei die Tiefe des
Teiles dos Übergangs 6 unter der Vertiefung von der Oberfläche 11 her
16 μ& beträgt. Die Bordiffusion ist «it P2 bezeichnet, und die Stellen
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in den Zonen 2 und 4, an denen die diffundierte Borkonzentration gleich
der ursprünglichen Donatorkonzentration im η-Typ Ausgangsmaterial ist,
sind durch die gestrichelten Linien 19 bzw. 20 angedeutet.
Die η-Typ Etaitterzone 1 ist eine diffundierte Zone und
ist duroh eine Oxydmaakierung und eine Phosphordiffusion gebildet, wobei
der p-n-tfbergang 5 in einer Tiefe von 7 μΐη unter dem Boden 11 der
Vertiefung 9 liegt, so dass die Breite der p-Typ Basiszone 2 unter dear "
η-Typ Zone 1 an der Stelle der Vertiefung (9) 9 um betragt, während die
maximale Breite der p-Typ Basiszone 2 an der Seite der Vertiefung (9) 80 μη betragt.
In einer ringförmigen Öffnung in der Silisiurnoxydeohicht
10 an der Bodenfläohe der Vertiefung 9 ist eine erste Hauptstrota führende
Elektrode angebracht, die aus einer Sohioht 21 aus stromlos aufgebrachtem llickel und stromlos aufgebrachtem Gold besteht und einen (ohmsohen)
Kontakt von niedrigem Widerstand mit der η-Typ Emitterzone 1 macht«
Der äussere Verbindungodraht an dieser Schicht iat nicht dargestellt,
kann aber z.B. aus einem Kupferdraht bestehen, der an einer ringförmigen liolybdänsoheibe befestigt ist, die mittels einer ringförmigen Gold-Germanium-Legierung
mit der Goldfläche der Sohicht 21 verlötet ist.
In einer kreisförmigen öffnung in der Siliaiumoxydsohioht
10 auf der oberen Fläche 8 des Körperteiles, der von der Vertiefung 9
umgeben ist, ist eine Torelektrode angebracht, die aus einer Sohioht 23 aus stromlos aufgebrachtem Niokel und stromlos aufgebrachtem Gold besteht
und einen (ohmsohen) Kontakt von niedrigem Widerstand mit der p-Typ Basiszone
2 maoht* Der ausaero Verbindungsdraht an dieser Sohicht ist nicht
dargestellt, kann aber z.B. aus einem Aluminiumdraht bestehen, der duroh
Ultrasohallhaftung an der Sohioht 23 befestigt ist«
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An der Oberfläche 12 ist eine zweite Hauptstrom führende
Elektrode angebracht, die aus einer Sohioht 25 aus stromlos aufgebrachtem
Nickel und stromlos aufgebrachtem QoId besteht, die Kontakt von niedrigem
Widerstand mit der p-Typ Gnitterzone 4 macht. Der Siliziumkörper
ist auf oiner Molybdän30heibe 26 mit Hilfe in einer Lötverbindung montiert,
die mit einer Gold-Qermanium-Legiorung (nioht getrennt dargestellt)
zwischen der Schicht 25 und der Scheibe 26 hergestellt iat.
Die η-Typ Basiszone 3 hat einen konstanten spezifischen Widerstand von etwa 50 0^m °®» Die Phosphoroberfläohenkonzentration der
η-Typ Emitterzone 1 beträgt etwa 5 χ 10 At./ocm. Die dalliumoberflächenkonzentration
an der Oberfläche 12 der Zone 4 und an den flachen Oberflächenteilen der Zone 2 beträgt etwa 10 At./com, Die Boroberfläohenkonzentration
an der Oberfläche 12 der Zone 4, an der Oberfläche 8 und an den Innenflächen des Körpers in der Vertiefung 9 beträgt etwa 5 x
10 At./ocm. Die η-Typ Basiszone 3 hat eine Höchstbreite von 200 μΐη,
d.h. zwischen dem Übergang 7 und den äusseron und zentralen Teilen dee
Übergangs 6, während die Breite der η-Typ Basiszone 3 zwisohem dem Übergang
7 und dem Teil des Übergangs 6 unter der Vertiefung, durch den der Hauptütromweg zwieohen der Hauptatrom führenden Elektrode führt, etwa
134 μπι beträgt. Der Ausoondurohmesoer des Siliziumkörpers an dor Stelle
der Oberfläche 12 beträgt etwa 1 om. Die Siliziumoborfläohe in der Vertiefung
9 hat einen Innendurolimesser von 2,7 mm, einen Aussendurohmesser
von 4,8 mm und eine Tiefe von etwa 80 μη.
Der in Flg. 3 und 4 dargestellte Siliziumthyriotor entfallt einen kreisförmigen Siliziurakorpor mit einer ernten η-Typ Unitter-
zone 31, einer zweiten p-Typ Basiszone 32, einer dritten η-Typ Baeiasont
33 und einer vierten p-Typ önitteraone 34, die zwischen den beiden ein-
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ander gegenüberliegenden Hauptflächen des Körpers liegen und dazwischen
drei p-n-Ubergänge 35» 36 und 37 bestimmen. Die obere Fläche des Körpers
hat eine zentrale kreisförmige Vertiefung 39. Eä.ne Siliziumoxydsohioht
40 befindet sich auf der Innenfläche des Siliziumkörpers in der Vertiefung
39 und erstreckt sioh bis zur ursprünglichen flachen oberen Fläche
des Körpers. Der Boden 41 der Vertiefung 39 ist nahezu flaoh und parallel
mit der flaohen Oberfläohe 42 der p-Typ Emitterzone 34.
Per Körper hat eine auswendig abgeschrägte Seitenfläche 45» 46» die sioh von der Oberfläche her.über die Vertiefung 39 hinaus
bis zur flaohen Oberfläche 42 an der gegenüberliegenden Seite des Körpers
erstreokt. Die η-Typ Emitterzone 31 ist nahezu ringförmig, hat 8 Aussparungen
an ihrem Aussenumfang und erstreokt sioh bis in den Körper von der Unterfläche 41 der Vertiefung 39 her, wobei der p-n-Ubergang 35
zwischen der η-Typ Emitterzone 31 und der p-Typ Basiszone 32 den Boden
41 der Vertiefung 39 gomäss dom Innen- und Aussenumriss des Ringes unter
der Siliziumoxydsohicht 40 eohneidet. Die p-Typ Basiszone 32 hat einen
Teil, der unter der η-Typ Emitterzone 31 liegt, und einen aneohlieesen—
den Teil, der sioh bis zum abgeschrägten Oberfläohenteil 45 über die
Vertiefung hinaus erstreckt. Der p-n-Ubergang 36 zwisohen der p-Typ
Basiszone 32 und der η-Typ Basiszone 33 hat eine stufenweise Konfiguration
mit einem zentralen Innenteil unter der Vertiefung 39» der im Körper näher an der flachen Oberfläohe 42 liegt als ein ansohllessender
Auaoenteil, der in einer mit der Oberfläohe 42 parallelen Ebene liegt
und den abgesohragten Oberfläohenteil 45 sohneidet. Der p-n-Ubergang 37
zwischen der η-Typ Basiszone 33 und der p-Typ Etoittereone 34 erstreckt
sioh parallel sur Oberfläohe 42 und sohneidet den abgeschrägten Ober»
fläohentoil 46. Die abgeeohrSgten Oberfläohenteile 45 und 46 eind derart,
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dass der Seitenfläohenteil 45 der η-Typ Basiszone 33 einen eingeschlossenen
stumpfen Winkel von 174 mit der Ebene des p-n-tTbergange 36 bildet
und die η-Typ Basiszone 33 an der Stelle d,es Oberflächenteiles 46 einen
eingoBohloasonen eoharfen
32 bildet.
32 bildet.
<■ Die p-Typ Zonen 32 und 34 sind diffundierte Zonen und
durch einen DiffusionsVorgang in zwei Stadien hergestellt. Im ersten A
Stadium wurde Gallium eindiffundiert, um die Lage des Übergangs 37 und
die Lage des Aussentelles des Übergangs 36 festzulegen, der am Oberflächentoil
45 zum Vorschein komrat. Die mit Gallium diffundierten Teile der Zonen sind mit P, bezeichnet. Im zweiten Stadium wurde Bor eindiffundiert,
wobei zwischen den beiden Stadien inzwischen die Vertiefung 39 gebildet ist. Die Galliumdiffusion ist eine Tiefdiffusion, wobei die
Übergangstiefe von der ursprünglichen Oberfläche des n-TypsAusgangakörpers
her 80 (im beträgt, während die Bordiffuaion eine Untiefdiffusion ist,
wobei die Tiefe des Teiles des Übergangs 36 unter der Vertiefung 39 von der Oberfläche 41 her 16 μιη betragt. Die Berdiffusion ist mit P2 bezeich- ™
net und die Stellen in den Zonen 32 und 34, an denen die diffundierte
Borkonzentration gleich der ursprünglichen Donatorkonzentration im n-Typ
Ausgangsmaterial ist, sind durch gestrichelte Linien 49 bzw. 50 angedeutet.
Die η-Typ Emitterzone 3I ist eine diffundierte Zone und
wurde von einer OxydmaBkierung und einer Phosphordiffusion gebildet, wobei
der p-n-Üborgang in einer Tiefe von 7 um unter der Unterfläche 41
der Vertiefung 39 liegt, so dass die Stärke der p-Typ Basiszone 32 unter der η-Typ Zone 31 an der Stelle der Vertiefung Ö9) 9 μιη beträgt, während
die Höahststärke der p-Typ Basiszone 32 ausserhalb der Vertiefung (3SO
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IHB. 31.718. - 16 -
80 μπ betragt.
In einer ringförmigen öffnung 9 in der SiIiaiumoxydschicht
10 an der Stelle der Unterfläche 41 der Vertiefung 39 ist eine erste Hauptatrota führende Elektrode angebraoht, die aua einer Schicht 51 aus
stromlos aufgebrachtem llickel und stromlos aufgebrachtem Gold besteht
und einen (ohmschen) Kontakt von niedrigem Widerstand mit der η-Typ Emitterzone
31 bildet. Der äusöore Verbindungsdraht an dieser Sohicht ist
nicht dargestellt, kann aber z.B. aus einem ICupferdraht bestehen, der an
einer ringförmigen Molybdänscheibe befestigt ist, die an der Goldfläohe
der Schicht 51 mittels einer ringförmigen Gold-Germanium-Legierung verlötet
ist. Die Sohioht 51 erstreckt sich oberhalb der Oberfläche der
p-Typ Basiszone 32 an acht lokalisierten Stellen und über den pn-übergang 35» an &etIi sie zur Bildung der sogenannten kurzgeschlossenen önittorctellen
an dor Oberfläche 41 endet.
In einer kreisförmigen Öffnung 9 in der Siliziumoxydsohioht
10 an der Unterfläche 41 der Vertiefung 39 ist eine Torelektrode angebracht,
die aus einer Schicht 53 aus stromlos aufgebrachtem Nickel und
stromlos aufgebrachten Gold besteht, die (ohmschon) Kontakt von niedrigem Widerstand mit der p-Typ Basiszone 32 maoht. Der äuaoero Verbindungedraht
an dieser Sohicht ist nioht dargestellt, kann aber z.B. aus einem Aluminiumdraht bestehen, der an der Sohicht 53 durch Ultrasohallhaftung
befestigt ist.
Au der Oberfläche 42 ist eine zweite Hauptstrom führend·
Elektrode angebracht, die aus einer Sohicht 55 aus 3tromloo aufgebrachtem
Niokel und stromlos aufgebrachtem Gold besteht und einen Kontakt von niedrigem Widerstand mit der p-Typ Emitterzone 34 macht. Der Siliziumkörpor
ist auf einer llolybdänsohoibo % mit Hilfe einer Lötverbindung
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montiert, die von einer Gold-Germanium-Legierung (nicht getrennt dargestellt)
zwischen der Schicht 55 und der Scheibe % gebildet ist.
Die η-Typ Basiszone 33 hat einen konstanten spezifischen Widerstand von etwa 5° 0^m cm. Die Phosphoroberflächenkonzentration der
O-Typ Lßitterzone 31 beträgt etwa 5 * 10 At./οοκ. Die Galliumkonzentration
an der Oberfläche 42 der Zone 34 und an der oberen Fläche der Zone
32, die direkt an die Vertiefung 39 angrenzt, beträgt etwa 10 At./°°ni.
Die Boroberflächenkonzentration an der Oberfläche 42 der Zone 34 und an den Innenflächen des ICörpera in der Vertiefung 39 beträgt etwa 5 * 10
At./ocm. Die η-Typ Basiszone 33 hat eine Hoohstbroite von 200 μΐη, d.h.
zwischen dem Übergang 37 und dom Aus3onteil des Übergangs 361 und die
Breite der η-Typ Basiszone 33 zwischen dem Übergang 37 und dem zentralen Toil des Übergangs 6 unter der Vertiefung, durch den der Hauptstromweg
zwischen den üauptotrom führendon Elektroden führt beträgt etwa 184 um«
Der Aussendurohmesser des Siliziunkörpere an der Oberfläche 42 beträgt
etwa 1 cm. Die SiIiziumoberflache in der Vertiefung 9 hat einen Durchmesser
von 6|5 rora un(i eine Tiefe von etwa 80 μπι.
In den beiden Aus führungs forin en des beschriebenen Thyrietors
hat die Vertiefung in bei-len Fällen einen Boden, der in der llähe
der ursprünglichen Stelle des im Körper durch die GaIliumdiffusion gebildeten
p-n-Üborjangs liegt, d.h. derart, dasu dio Tiefe der Vertiefung
mit derjenigen deo p-n-TTb er gangs zusammenfäll tt Es iat auch möglich, den
Boden der Vertiefung in einer geringeren Tief·, jedoch genügend nahe am
erwähnten p-n-tTborgang zu logen, um eine endgültige p-Baaisbreite der
erforderlichen 3tarke unter der n-Iinit ί-orzone bei dor Vertiefung zu verwirklichen. AIo weitere Möglichkeit kann der Boden der Vertiefung im Körper
innerhalb dor η-Typ dritten Zone in einer grosseren Tiefe als der
.0 09886/0638 &ad
PHB . 31.718. - 18 -
früher gebildete p-n-Übergang liegen. In letzterem Falle wird dennoch
Kontinuität der p-Typ Basiszone erhalten werden, da das Bor bis in die
Innenfläche der Vertiefung oindiffundiert wurde und der Teil der p-Typ
Basissono unter der Vertiefung eich auf effektive Ueise mit dem Teil der
p-Typ Basiszone zusammenfügen wird, der sich über den mit Bor diffundierten Teil bei der Seitenwand der Vertiefung bia zur abgeschrägten Oberfläche
erstreckt.
Eine Ausfülxrungoform des Verfahrens aur Herstellung eines
Thyristors nach Pig. 3 und 4» bei den der 3od.on der Vortiefung nach der
zuletzt beschriebenen Möglichkeit angebracht ist, wird nunmehr an Hand
der Figuren 5 bis 9 beschrieben.
Das Auagangsraaterial ist eine η-Typ Siliziumplatte mit
oinem spezifischen Widerstand von 50·^·~ΟΠ1 un'l einer Stärke von 360 μΐη.
Gallium wird allseitig zur Bildung einer äusseren p-Typ Zone in den Körper
eindiffundiert, wobei der gebildete p-n-Übergang in einer Tiefe von
CO μπι von der Oberfläche her liegt (Fig. 5)·
Die Platte wird mit Hilfe eines Ultraschall-Schneidvorgangs in Sohaiben von je 1 cn in Durchmesser geschnitten. Die Oberfläche
wird auf einer Seite einer Scheibe geätzt und poliert, bis sie optisoh
oben ist. Unter Verwendung einer liaekierungBlehre wird die Saheibe in
solcher Weise mit Via ehe verschen, dass ein zentraler kreisförmiger Teil
von 6,5 ram Durchmesser auf der wachsfreien Oberfläche verbleibt, Ansohlieosond
wird duroh Atzen mit einem Qemiaoh von Salpeteraäure, Fluortrasseratoffsäure
und Essigsäure im belichteten Oborfläohenteil eine Vertiefung gebildet. Das Ätzen wird währond einer Zeit durchgeführt, die
zur Bildung einer Vertiefung mit einer Tiefe von otwae mehr als 80 μη
ausreicht, d.h. derart, dass der Boden dor Vertiefung la η-3ϊφ Material
. j:<_ 0 09 886/083 8 bad original
PHB. 31.718. - 19 -
gerade unter der Stelle dee früher gebildeten p-n-Ubergange liegt. Fig.
6 zeigt die Giliziumscheibe nach Bildung der Vertiefung in der flachen
Oberfläche.
Die Wachsschicht wird von der Scheibe entfernt und Bor
allseitig in die Oberfläche eindiffundiert. Die Bordiffusion ist derart,
dass im Körper unter den flachen Boden der Vertiefung in einem Abstand ^
von 16 μω ein p-n-Ubergang gebildet wird. Die Bordiffusion ergibt auf
diese Weise einen stufenwoisen p-n-Ubergang, wie er in Fig. 7 dargestellt
ist. Die Stellen in Körper, an denen die diffundierte Borkonzentration gleich dor ursprünglichen Donatorkonaentration itn η-Typ Ausgangsmaterial
ist, sind durch gestrichelte Linien angedeutet. Die Boroberflächenkonzentration beträgt etwa 5 x 10 At./oom. Während der Bordiffusion wird
auf den Körperfläohen oin Isolierschicht gebildet.
Ilittels einer photolithographischen Technik, d.h. durch
Verwendung einer geeignoten Photoresorvierung3schicht auf den Körperflachon,
Belichtung selektierter Teile durch eine Ilaske hindurch, Löeung ™
der unbelichteten Teile der Photoreservicrungsschioht und anschlieesendes
Ätzen der so exponierten Teile der Isolierschicht wird in dem auf dem
Boden der Vertiefung liegenden Teil der Isolierschicht ein Fenster gebildet.
Dieses Fenster ist nahezu ringförmig und hat einen kreisförmigen Innenumfang von 2,5 mn Durchmesser und einen kreisförmigen Aussenuir.fang
von 5|0 mm Durchmesser mit acht äquidistanten halbkreisförmigen Auseparungen
nit oinem Halbmesser von 0,3 mm. Bei der Vertiefung wird in die
innerhalb der Öffnung exponierte Oberfläche des Körpers Phosphor eindiffundiort
sweoks Bildung der n-rTyp Emitterzone, wobei der p-n-übergang
zwischen der η-Typ Itiitter und der mit Bor diffundiorten"p-Typ Zone an
der otollo der Vertiefung in einer Tiefe von 7 μη untor dom Boden der
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PHB. 31.713. - 20 -
Vertiefung liegt« Die Phosphor-Oborfläohenkonzentration beträgt etwa
5 χ 10 At./oom. Während der Phosphordiffusion wird auf der Oborflache
eine weitere Isolierschicht jobildet und die bereite gebildete Isolierschicht
verdickt. Pig. 8 zeigt den Körper nach der Phosphordiffusion und vreiterer Oxydation.
Bei einem weiteren photographies ohon Ätzvorgang werden in
der Isolierschicht auf dem Boden der Vertiefung Öffnungen gebildet, um
die η-Typ ünitterzone und die mit Bor diffundierte p-Typ Basiezone zu.
beliohten. Die die n-ünitter exponierende Öffnung ist ringförmig mit
einem Innendurchmesser von 2,7 mm und einem Auasendurchmesser von 4.0 mm.
Die die p-Typ Basiszone exponieronde öffnung ist kreisförmig mit einem
Durchmesser von 2,0 mm und liegt zentral innerhalb der ringförmigen Emitteröffnung.
Die Isolierschicht wird gleichfalls von der gegenüberliegenden flachen Oberfläche des Körpers mittels eines Photo-Ätzvorfahrens entfernt.
Die exponi orten Oberfla'ohenteile des Körpers innerhalb der
Offnungen worden nit Kontaktschichten versehen. An erster Stelle wird
durch stromloses Aufbringen von Nickel und anschliessendee Sintern bei
675°C eine llickelschicht von 2 μκ Stärke aufgebracht. Darauf wird eine
weitere llickelsohicht von 15 μπ Stärke durch stromloses Aufbringen gebildet.
Schliesslich wird auf die zuletzt gebildete Iliokelaohioht duroh
stromloses Aufbringen eine Goldsohioht von 1 μιη Stärke aufgebracht. Fig.
9 zeigt den Korper nach dem Aufbringen der Kontaktschichten«
Der Siliziumkörper wird dann auf einer Kolybdänsoheibe
mittels einer Gold-Germanium-Legiorung zwiaohen der Molybd&neoheibe und
der motallisierten Oberfläche d©B Körpers festgelötet«
Das aus'dor Molybdänscheibe und dem darauf befestigten
Silisiurakörpor bestehende Gebilde wird dann mit einer Spindel einer Hör-
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malliaaBohine verbunden und die Seitenfläche des Siliziumkörpers wird an
zwei getrennten Abschrägungen auswendig abgeschrägt, um die Oberflächenteile
mit den Absohrägungen nach Pig. 3 zu erhalten. Naoh dem Abschrägungsvorgang
wird die Oberfläohe des Siliziumkörpers einer Ätzbehandlung
unterworfon. Ansohliessend werden die Verbindungsdrähte zu den Kontakten
mit der η-Typ Emitterzone und der p-Typ Basiszone dadurch angebracht,
dass ein KolybdÄnring mit der Nickel- und Goldkontaktschicht auf der ™
η-Typ Emitterzone mittels einer ringförmigen Gold-Germanium-Legierung
verlötet wird, wobei am Molybdänring ein Kupferdraht befestigt ist, und
dadurch, dass an der Nickel- und Goldkontaktsohicht auf der p-^yp Basiszone
naoh dem Ultraschallverfahren ein Aluminiumdraht befestigt wird.
Das Gebilde wird dann in einer geeigneten Hülle untergebracht.
Es ist einleuchtend, dass die Abschrägung der Aussenfliohe auf
andere "eise als duroh Läppen der Oberfläohe erhalten werden kann, z.B.
durch Ätaen.
Auch ist es einleuchtend, dass die Erfindung nioht auf die gegebe- ä
nen Beispiele beschränkt ist, sondern im Rahmen der Erfindung für den Fachmann viele Ausführungsmöglichkeiten bestehen. Insbesondere beschränkt
sich der Erfindungsgedanke, wie bereite eingangs erwähnt wurde, nicht auf Thyristoren, sondern ist auoh anwendbar z.B. bei Transistoren und
Mehrsohiohtetrukturen, wie TriaoB, Diaos usw. für hohe Spannung, in denen
neben einer hohen Durchschlagspannung auoh eine hohe Verstärkung erwünsoht
iet, d.h. Strukturen mit einer kleineren Baslastarke, z.B. weniger
ale 20 μη. Aueoerdem können an Stelle der beschriebenen kreisförmigen
Konfigurationen auoh andere, s&,B. rechteckige, verwendet werden.
Λ , Λ Λ Λ Λ BAD ÖftKSNÄL
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Claims (1)
- ' PHB. 31.713. - 22 -PATE IT TA II S P RUCHE.f I.j Halbleitervorrichtung mit einem plattenförmigen Halbleiterkörper, der wenigstens eine erste, zweite und dritte Zone abwechselnden Leitungstypa enthält, die zifiaohen zwei einander gegenüberliegenden Ilauptfläohen des Körpers liegen und zwei p-n-Ubergänge bilden, und der Körper weiterhin von einer wenigstens teilweise auswendig abgeschrägten Seitenfläche begrenzt wird, die sich von einer Hauptfläoho säur anderen Hauptflache erstreckt,dadurch gekennzeichnet, das3 in Körper an der einen Ilauptfläohe eine Vertiefung angebracht ist, wobei die erate Zone sioh im ICÖrper von Boden dieaer Vertiefung her erstreckt, und die zweite Zone ainen Teil enthält, der an der Stelle der Vertiefung unter der ersten Zone liegt, und einen anschilossenden Teil, der sich über die Vertiefung hinaus bis zur erwähnten abgeschrägten Seitenfläche erstreckt, wobei der pn-Ubergang zwischen der zweiten und dritten Zone eine stufenweise Konfiguration aufweist, mit einem Innentoil unter der Vertiefung, der näher zur anderen Ilauptfläohe liegt als ein ansohliessender Auaaenteil, der in einer zur anderen üauptfläohe praktisch parallelen Ebene liegt und die Oborfläohe des Körpers an der Stelle der abgeschrägten Seitonfläohe schneidet.2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeioh»net, dass die Vorrichtung einen Thyristor bildet und eine vierte Zone mit einem dem Leitungetyp der dritten Zone entgegengesetzten Leitungstyp enthält, und diese vierte Zone mit der dritten Zone einen dritten p-n~ Übergang bildet und an die erwähnte andere Hauptfläohe angrenet, wobei auf der ersten und vierten Zone HaupfsiiOm f£0ironde Elektroden und auf der zweiten Zone eine Steuerelektrode ■-''©'■'■r&aht iat»009 886/0638 Bad orjginalΡΓΒ. 31.718. - 23 -3t Halbleitervorrichtung naoh Anspruoh 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung ringförmig ist und die Steuerelektrode an der einen Ilauptfläohe auf demjenige Teil der zweiten Zone angebracht ist, der von dor Vertiefung umgeben ist.4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dasB die Vertiefung zentral in der einen Ilauptfläohe angebracht ist und der Boden der Vertiefung nahezu flach ist, wobei der p-n-tTbergang zwischen der ersten und der zweiton Zone den flachen Boden der Vertiefung schneidet und die erste Hauptstrom führende Elektrode und die Steuerelektrode auf den flachen Boden der Vertiefung angebracht sind.5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zone eine diffundierte Zone ist, die nahezu ringförmig iat und innerhalb des Körpers von der zweiten Zone umgeben ist, wobei der p-n-TJbergang dazwischen den flaohen Boden der Vortiefung gemäss den Innen- und Aussenumriss des Ringes schneidet, während die erste Hauptstrom fuhrende Elektrode auf dem flaohen Boden der Vertiefung nahezu ringförmig ist und die Steuerelektrode umgibt.6. Halbleitervorrichtung nach einem der mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden der Vertiefung näher zur anderen Ilauptflache des Körpers liegt als der Aussenteil des p-n-Ubergang8 zwischen der zweiten und der dritten Zone,7. Halbleitervorrichtung naoh einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper aus Silizium heuteht, wobei die erste, zweite, dritteund vierte Zone eine npnp-I-onfiguration bilden.8. Halbleitervorrichtung naoh Anspruch 71 dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenfläche auswendig derart abgeschrägt iat, dass0 09886/06 3 8 BAD OBIGlNALPHB. 31.718.- 24 -in der Nähe ihrer Sohnittlinie mit dem p-n-übergang zwischen der zweiten und dritten Zone die Seitenfläche der dritten Zone einen eingeschlossenen Winkel von 170 bis 180 mit der Ebene dieses p-n-Ubergangs bildet.9. Halbleitervorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dases der p-n-Ubergang zwischen der dritten und der vierten Zone in eine zur anderen Ilauptfläohe des Körpers nahezu parallelen Ebene liegt und die Oberfläche des Körpers an der auswendig abgeschrägten Seitenfläche schneidet.10. Halbleitervorrichtung naoh Anapruch 8 und 9» dadurch, gekonnzeichnet, dass die Seitenfläche auswendig derart abgeschrägt ist, dass in der llähe ihrer Schnittlinie mit dem p-n-Ubergang zwischen der dritten und vierten Zone die Seiten fläche der dritten Zone einen eingeschlossenen Winkel von 15 his 60° mit der Ebene dieses p-n-Ubergange bildet.11. Halbleitervorrichtung naoh einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dor Teil der zweiten Zone, der bei der Vertiefung unter der ersten Zone liegt, eine Stärke von höchstens 15 μπι hat.12. Halbleitervorrichtung naoh einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil der zweiten Zone, der sioh bis zur abgeschrägten Seitenfläche erstreokt, eine Höohetstärke von wenigstens 20. μπι hat.13. Halbleitervorrichtung naoh einem oder mehreren der Ansprüche 4 bia 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hauptetrom führende Elektrode an einer oder mehreren Stellen ihres Umfange auf der Oberfläche der Vertiefung eich oberhalb der zweiten Zone ober den p-ntfbergang zwischen der ersten und der zweiten Zone an der'Stelle ihrer009886/0638Schnittlinie mit jdem Boden der Vertiofunß erstreoKi;,BAD ORIGINALPlIB. 31.718. - 25 -14. Vorfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtungnaoh einem oder mehreren der Ansprüche 2 bia 13, boi dem ein plattenförmiger Halbleiterkörper dos einen Leitungstyps mit planparällelen Hauptfläohen an einander gegenüberliegenden Seiten hergestellt wird, worauf zur Bildung zweier paralleler p-n-Ubergangsteile im Körper eine den entgegengesetzten Leitungstyp verursachende Verunreinigung in die Hauptflachen eindiffundiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass ansohliesaend eine Vertiefung in der einen Hauptflache gebildet wird, worauf eine den entgegengesetzten Leitungstyp Verursachende Verunreinigung in die Oberfläche des Körpers in der Vertiefung eindiffundiert wird zur Bildung einer Überflächenzone entgegengesetzten Leitungotyps mit einem Teil an der Stelle der Vertiefung, der an den bereits gebildeten, sich über die Vertiefung hinaus erstreckenden Teil ansohliesst, wobei der Teil an der Stelle der Vertiefung eine Stärke in der Richtung zwischen den einander gegenüberliegenden Hauptflächen hat, die bedeutend geringer ist als die Stärke des sich über die Vertiefung hinaus erstreckenden anschliessenden Teiles worauf an den Stollen der Vertiefung einenden einen Leitungstyps ™ verursachende Verunreinigung selektiv in die Oberflächenzone entgegengesetzten Leitungstyps oindiffundiert wird zur Bildung einer Oberflächenzone des einen Leitungstyps, der ersten Zone, und wobei drei Elektroden angebracht worden, von denen eine erste Hauptstrom fuhrende Elektrode Kontakt von niedrigem Widerstand mit der ersten Zone maaht, eine zweite Hauptetrom führende Elektrode Kontakt von niedrigem Widerstand mit der Oberflächenaone entgegengesetzten Leitungstyps an der Stelle der anderen Hauptflache fflftobtf während eine Steuerelektrode» Kontakt von niedrigem Widerstand mit •inen OberflÄohtnteil de* Zona ontgegeng··**·*·« Lsitungstyps auf der■tt der einen HauptfläOh· macht; vst'X-wobei eine auswendig abgeschrägte SeitenBAD ORIGINAL009886/0638PHÄ 31-718-- 26 -fläohe gebildet wird, die sioh von der einen IlauptfläOhe über die Vertiefung hinaus zur anderen Ilauptfläohe erstreckt, wobei der p-n-tTbergang zvrisohen der Oberflächenzone des entgegengesetzten Leitungstyps an der oinen Ilauptflache und der darunterliegenden Zone dea einen Leitungstyps die erwähnte abgeschrägte Seitenfläche schneidet. 15· Verfahren naoh Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dasseine Vertiefung gebildet wird, deren Boden sich in der liahe der Ebene des bereits gebildeten p-n-Übergangs befindet,16. Verfahren naoh Anspruch 14 oder I5, dadurch gekennzeichnet, dass von einem Halbleiterkörper aus η-Typ GiIiziun ausgegangen wird, dass die erste diffundierte Verunreinigung des entgegengesetzten Loitungstyps Gallium-i3t, und dass die anschliessend diffundierte Verunreinigung dee entgegengesetzten Leitungotyps Bor iet.17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, das3 die Vertiefung ringförmig ist und die Steuerelektrode auf dem oberen Oberflächenteil der Oberfläohenzone vom entgegengesetzten Leitungstyp angebracht wird und von dor Vertiefung umgeben ist«1G. Verfahren naoh einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vertiefung mit einem nahezu flachen Boden gebildet wird, um die Diffusion der Verunreinigung von einen Leitungatyp in einen beschränkten Oberflächenteil beim Boden erfolgt, so das3 der p-n-Ubergang zwiuohon der Oberfläoliünaono deo einen Leitungatyps und der Oberfläciienzona des entgegengesetzten Leitungetype den erwähnten flachen Boden schneidet, wobei Ίίβ erst© Ilauptstroo führend· Elektrode und die Steuerelektrode auf dem Bodon an der Obearfläohenaor» des einen leitungetypa, baw« an der CberiXäohansone dos entgegengeeetaten Leitungetype angebraoht werden. 00 9 8 8 6/0638BAO ORIGINAL
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| DE3030564A1 (de) * | 1980-08-13 | 1982-03-11 | SEMIKRON Gesellschaft für Gleichrichterbau u. Elektronik mbH, 8500 Nürnberg | Halbleiterbauelement fuer hohe sperrspannungen |
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