DE1938367A1 - Halbleitervorrichtungen mit Sperrschicht - Google Patents

Halbleitervorrichtungen mit Sperrschicht

Info

Publication number
DE1938367A1
DE1938367A1 DE19691938367 DE1938367A DE1938367A1 DE 1938367 A1 DE1938367 A1 DE 1938367A1 DE 19691938367 DE19691938367 DE 19691938367 DE 1938367 A DE1938367 A DE 1938367A DE 1938367 A1 DE1938367 A1 DE 1938367A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
semiconductor
silicon
metals
metal
layer
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
DE19691938367
Other languages
English (en)
Inventor
Lepselter Martin Paul
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.)
AT&T Corp
Original Assignee
Western Electric Co Inc
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 Western Electric Co Inc filed Critical Western Electric Co Inc
Publication of DE1938367A1 publication Critical patent/DE1938367A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture 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
    • H01L21/18Manufacture 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
    • H01L21/24Alloying of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, with a semiconductor body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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

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)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Description

WESTERN ELECTRIC COMPANY INCORPORATED M. P. Lepselter
Halbleitervorrichtungen mit Sperrschicht
Die Erfindung bezieht sich auf Halbleitervorrichtungen, die aus einem Halbleiterplättchen und einem leitenden Belag bestehen, welche eine Schottky-Sperrschicht bilden.
Oberflächensperrschicht-Dioden, welche sich durch nicht-ohmisches Verhalten an einem Metall-Halbleiter-Übergang auszeichnen, sind bekannt. Die elektrischen Charakteristika dieser Vorrichtungen beruhen auf der Austrittsarbeit des Metalls und außerdem auf der Elektronen-Affinität des Halbleiters, Eine Reihe Vorrichtungen, welche als wirksame Gleichrichtungs-Sperrschichten dienen, sind in "Bell System Technical Journal1,' Band XLIV, Seiten 1525-1528 (1965) und Band XLIII, Seiten 215-224 (1964) beschrieben.
Eine Veränderung in den Leit^-Eigenschaften der Sperrschicht kann man durch Veränderung der die Sperrschicht bildenden Materialien erhalten. Zur Verwirklichung unterschiedlicher Charakteristika werden gewöhnlich unterschiedliche individualle Kontaktmetalle verwendet. Beispielsweise hat eine Platin-Silicid-Silicium-Diode eine Spe'rrschichthöhe von 0,85, während die
9008/1^1 1
Sperrschichthöhe einer Kupfer-Silicium-Sperrschicht eine Höhe von 0,58 Volt besitzt. Wenn jedoch ein Mechanismus verfügbar wäre, um jede gewünschte Sperrschichthöhe auf einem zusammenhängenden Bereich zu erhalten, so könnte eine ideale Diode verfügbar gemacht werden, welche für einen gegebenen Anwendungsfall der Vorrichtung passend ist.
Die für die vorbekannten Vorrichtungen bestehenden Beschränkungen sind erfindungsgemäß durch die Schaffung einer Halbleitervorrichtung überwunden worden, welche aus eine'm Halbleiterplättchen und einem leitenden Belag besteht, welche einen Schottky-Sperrschichtkontakt bilden, wobei der Belag aus wenigstens zwei unterschiedlichen Metallen in solchem Verhältnis zusammengesetzt ist, daß eine gewünschte Höhe der Schottky-Sperrschicht erhalten
■■-.-.
Gemäß der Erfindung kann eine Oberflächensperrschicht-Diode hergestellt werden, welche eine gewünschte Strom-Spannung-Charakteristik aufweist, indem man einen Metallkohtakt anbringt, dessen Austrittsarbeit in der passenden Beziehung zu dem Halbleiter steht. Diese idealisierte Austrittsarbeit wird dadurch erhalten, daß man unterschiedliche Metalle zusammenbringt oder mischt, um den Metallkontakt zu bilden.
Die vorerwähnten und noch weitere Aspekte der Erfindung sollen nachstehend an Hand der Zeichnung näher 009808/1211
4 κ. t i t ■ . *
erläutert werden; in der Zeichnung zeigen:
Pig. 1 bis 3 eine Reihe von Schnitten durch ein Halbleiterplättchen, welches im Sinne der Erfindung behandelt worden ist, um eine Diode mit zusammengesetztem Metallkontakt zu bilden,
Fig. 4 ein Energie-Pegel-Diagramm für eine typische Metall-Halbleiter-Sperrschicht,
Fig. 5 ein Schaubild mit Darstellung der Beziehung zwischen Logarithmusstrom zurSpannung für verschiedene Dioden, die entsprechend der Erfindung hergestellt worden sind.
Die Flg. 1 bis 3 veranschaulichen eine typische Folge von Vorgängen zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Sperrschicht. In Fig. 1 .ist eine n-Typ-Siliciumunterlage 10 dargestellt, welche eine weniger stark dotierte n-Typ-Schicht 11 aus Silicium trägt, die gleichförmig auf der Oberseite der Unterlage niedergeschlagen ist. Die in der Isoliermaske vorgesehene öffnung 12 begrenzt den Sperrschichtbereich. Die Sperrschicht wird durch das Auftragen einer Kombination aus wenigstens zwei Metallen, z. B. Platin und Rhodium, auf das frei zugängliche Silicium gebildet. Die Metallschichten sind in Fig. 1 mit 13 und 14 bezeichnet. Die Metalle können gleichzeitig aus einer Legierung oder aus zwei getrennten 0 0 9 8 f) 8 / 1 2 1 "ι
Quellen aufgetragen werden; es Ist aber auch möglich, daß sie unabhängig voneinander niedergeschlagen werden. Die Metalle können unter Anwendung der üblichen Techniken aufgedampft werden; man kann sie aber auch auf die gesamte Oberfläche verstäuben·
Das entstandene Gebilde wird dann erhitzt, damit die Metalle mit dem darunter liegenden Silicium reagieren, so daß aus den aufgetragenen Metallen gemäß Fig· 2 eine zusammengesetzte Silicid-Schicht 15 entsteht. Die Silicid-Schicht 15 bildet sich teilweise innerhalb der Oberfläche des aufgetragenen Siliciums und ragt teilweise aus dieser Oberfläche heraus; das beruht darauf, daß ein Teil des Siliciumkristalls als Siliciumquelle bei der Bildung des Silicide dient· Der Bereich 15 besteht hauptsächlich aus den bei der Reaktion entstandenen Metall-Siliciden· Danach wird unter Anwendung üblicher Techniken ein Kontakt an der zusammengesetzten Metall-Sillcid-Schicht angebracht. Der in Fig. 3 dargestellte Kontakt ist ein üblicher Durchschleifkon;takt, der beispielsweise aus einer unteren Titanschicht 16 von 1000 Ä , einer mittleren Platinschicht 17 von 3000 Ä und einer oberen Schicht 18 aus Gold von einer Stärke von 10ju· zusammengesetzt ist. Wenn die Schichten 13 und 14 (Fig. 1) auf der gesamten Oberseite des Gebildes niedergeschlagen werden, kann es erwünscht sein, das nicht benötigte Metall durch Zerstäubung zu entfernen.
009 808/12 1 1
In der fertiggestellten Vorrichtung gemäß Fig. 3 ist die interessierende Sperrschicht bei 19 angegeben· Diese Diodenform, welche auf einer Metallsilicid-Silicium-Sperrschicht beruht, ist besonders wirksam, da die Sperrschicht innerhalb des Halbleiterkörpers gebildet wird, und zwar als Folge des Legierungsprozesses. Es besteht daher eine gewisse Unabhängigkeit von dem Oberflächenzustand des Siliciums bevor der Mischmetallfilm aufgebracht wird. Das Silicid bildet bekanntlich eine wirksame Gleichrichtungs-Sperrschicht mit dem Silicium.
Das Gebilde nach Fig. 3 soll als Beispiel der Gruppe von Vorrichtungen dienen, deren Funktion auf einer Metall-Halbleiter-Gleichrichtungssperrschicht beruht. Die Erfindung ist allgemein bei allen Formen solcher Vorrichtungen anwendbar, wie sich aus der folgenden Beschreibung noch ergeben wird.
In Fig. 4 ist ein Energiepegel-Diagramm einer Metall-Halbleiter-Sperrschicht dargestellt. Die Energie, die ein Durchschnittselektron e für den Durchgang in der Gegenrichtung benötigt, ist weitgehend durch die Sperrschichthöhe h bestimmt. Die SperrSchichthöhe ist gleich der Differenz der Austrittsarbeit zwischen dem Metall und dem Halbleiter oder mit anderen Worten, zwischen Fermi-Verkeilungs-Pegeln der Metallmasse und der Halbleitermasse. Aus dieser Beziehung ergibt sich das wesentliche Erfordernis, daß die Austrittsarbeit des Metalls die entsprechende Eigenschaft des 009808/1211
-ir-
Halbleiters überwiegen'muß, damit eine Sperrschicht gebildet wird. Wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, so entsteht eine ohmsche Verbindung.
Wenn nach Fig. 4 eine Spannung in Vorwärtsrichtung an die Sperrschicht angelegt wird, so wird der Fermi-Pegel in dem Halbleiter nach oben verschoben, und eine stetig größer werdende Anzahl von Elektronen erhält die für den Durchgang durch die scheinbar niedrigere Sperrschicht ausreichende Energie. Beim Anlegen einer Spannung in der Gegenrichtung wird der Fermi-Pegel in dem Halbleiter auf eine tiefere Lage gebracht und die Sperrschicht wird effektiv angehoben.
Die Formel für den Stromdurchgang durch die Sperrschicht lautet:
I = A* T2 e -^/kT Ampere /cm2
4t
Dari bedeutet A die Richardson-Konstante, welche die thermionische Emission in de» Halbleiter beschreibt « 120 Ampere / cm? deg.2).
T ist die Temperatur, q bezeichnet die Ladung des Trägers, kT ist der übliche Boltzmann-Ausdruck und 0 ist die Sperrschichthöhe. Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Änderung von 0 und demgemäß die Einstellung der Leitungseigenschaften der Sperrschicht
009808/1211
auf eine vorbestimmte Charakteristik.
Di· Erfindung soll durch die folgenden Beispiele näher erläutert werden:
Sine der Fig. 3 ähnliche Diode wird mit einer Unterlageschicht 11 aus 1 Ohm-cm, n-Typ-Sillcium hergestellt. Die Unterlage 10 besteht aus n+ Silicium und die Isoliermaske 12 besteht aus Siliciumoxyd. Das
ο niedergeschlagene Netall besteht aus 500 A Rhodium 13
ο und 200 A Zirkon 14; die beiden Metalle können in beliebiger Folge oder aus einer Legierungsanode niedergeschlagen werden. Das Gebilde wird auf eine Temperatur von wenigstens 500 ° C erhitzt, und zwar für eine Dauer von mehr als zwei Minuten. Das führt zur Bildung einer Zr-Rh-Silicidschicht 15 (Fig. 3). Nach dem gleichen Verfahren wurde eine Vorrichtung mit einer Zirkon-Rhodium-Silicid/Sillcium-Sperrschicht hergestellt. Die nach diesem Verfahren erzeugten Sperrschichten sind in dem Strom-Spannungsschaubild der Fig. 5 wiedergegeben. Das Schaubild veranschaulicht den Logarithmus des Vorwärtsstroms gegen Spannung und ergibt eine relativ lineare Darstellung der Sperrschichthöhe. Die Sperrschicht für die (ZrRh) Si-Diode, nämlich die Kurve 30, liegt etwa 25 mV tiefer als diejenige von Rh-Si auf Silicium (Kurve 31) und 190 mV höher als diejenige von Zr-Si auf Silicium (Kurve 32). Die Leiteigenschaften der (TiRh) Si-Diode, die in Kurve 33 veranschaulicht ist, sind ebenfallsvesentlich
009808/12 11
- ar -
verschieden von denjenigen der Rhodium Silicid-Silicium-Diode (Kurve 31). Es ergibt sich daraus, daß eine stetige Einstellung der Sperrschichthöhe zwischen den Endwerten erhalten werden kann, indem man die relativen Mengenverhältnisse der den Film 19 bildenden Metalle verändert. Zu den für die Gemischbildung brauchbaren Metalle gehören Zr9 Ti, V, Cr, Mo, ¥, Au, Cu, Ni und die Metalle der Platingruppe (Atomzahlen 44-46 und 76-78).
Wenn auch die vorliegende Beschreibung auf Sperrschichtdioden angestellt 1st, so ist doch verständlich, daß auch andere Vorrichtungen nach den Lehren der Erfindung hergestellt werden können, wie 2. B* Transistoren, welche la wesentlichen Dioden-Strukturen enthalten. Beispielsweise können Feldeffekt-Transistoren von der Erfindung Gebrauch machen, bei welchen Metall-Halbleiter-Sperrschichten als Quelle und Ableitkontakte Anwendung finden.
009808/121 1

Claims (5)

  1. - r-
    M. P. Lepselter
    Patentansprüche
    1^ Halbleitervorrichtung mit einem Halbleiterplättchen und einem, leitenden Belag, welche einen Schottky-Sperrschichtkontakt bilden, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag aus wenigstens zwei verschiedenen Metallen in solchem Verhältnis zusammengesetzt ist, daß eine gewünschte Höhe für die Schottky-Sperrschicht entsteht.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter aus Silicium besteht und daß die zusammengesetzte Metallschicht ein Metallsilicid-Gemisch ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengesetzte Metallschicht wenigstens zwei Metalle aus der Gruppe enthält, welche Ti, V, Cr, Mo, W, Ni, Cu, Au und die Metalle der Platingruppe umfaßt.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengesetzte Metallschicht ein Gemisch aus Ti und Rh ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengesetzte Metallschicht ein Gemisch aus Zr und Rh ist.
    009808/12 1 1
DE19691938367 1968-08-01 1969-07-29 Halbleitervorrichtungen mit Sperrschicht Pending DE1938367A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US74939668A 1968-08-01 1968-08-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1938367A1 true DE1938367A1 (de) 1970-02-19

Family

ID=25013597

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19691938367 Pending DE1938367A1 (de) 1968-08-01 1969-07-29 Halbleitervorrichtungen mit Sperrschicht

Country Status (4)

Country Link
BE (1) BE736650A (de)
DE (1) DE1938367A1 (de)
FR (1) FR2014851A1 (de)
NL (1) NL6911534A (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2649738A1 (de) * 1975-10-29 1977-05-12 Mitsubishi Electric Corp Halbleitereinrichtung mit einer schottky-barriere
DE2754861A1 (de) * 1976-12-29 1978-07-06 Ibm Halbleitervorrichtung mit einem schottky-sperrschichtkontakt und verfahren zu dessen herstellung
DE2921971A1 (de) * 1978-06-02 1979-12-06 Int Rectifier Corp Schottky-anordnung, insbesondere schottky-diode, und verfahren zu ihrer herstellung

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2445627A1 (fr) * 1978-12-28 1980-07-25 Lignes Telegraph Telephon Procede perfectionne de fabrication de diodes schottky et diodes de puissance ainsi realisees

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2649738A1 (de) * 1975-10-29 1977-05-12 Mitsubishi Electric Corp Halbleitereinrichtung mit einer schottky-barriere
DE2754861A1 (de) * 1976-12-29 1978-07-06 Ibm Halbleitervorrichtung mit einem schottky-sperrschichtkontakt und verfahren zu dessen herstellung
DE2921971A1 (de) * 1978-06-02 1979-12-06 Int Rectifier Corp Schottky-anordnung, insbesondere schottky-diode, und verfahren zu ihrer herstellung

Also Published As

Publication number Publication date
FR2014851A1 (en) 1970-04-24
BE736650A (de) 1969-12-31
NL6911534A (de) 1970-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0012955B1 (de) Ätzmittel zum Ätzen von Siliciumoxiden auf einer Unterlage und Ätzverfahren
EP0000743A1 (de) Verfahren zum Herstellen von Tantal-Kontakten auf einem aus N-leitendem Silicium bestehenden Halbleitersubstrat
DE3135993A1 (de) "verfahren zur herstellung von kontakten mit geringem widerstand in halbleitervorrichtungen"
DE4010618A1 (de) Halbleitervorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung
DE2754397A1 (de) Verfahren zur herstellung eines schottky-sperrschicht-kontaktes
DE2228678A1 (de) Verfahren zum herstellen einer schicht aus leiterzugmaterial fuer halbleiterbauteile
DE2215357A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines intermetallischen Kontakts an einem Halbleiterbauteil
EP0123309A2 (de) Verfahren zum Herstellen von stabilen, niederohmigen Kontakten in integrierten Halbleiterschaltungen
EP0005185A1 (de) Verfahren zum gleichzeitigen Herstellen von Schottky-Sperrschichtdioden und ohmschen Kontakten nach dotierten Halbleiterzonen
DE1614148B2 (de) Verfahren zum herstellen einer elektrode fuer halbleiter bauelemente
DE1932590A1 (de) Monolithische Schaltung mit eingegliederten Schalttransistoren und stark nichtlineare Widerstandscharakteristiken aufweisenden Schottkydioden und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE2908146A1 (de) Amorpher halbleiter und verfahren zu seiner herstellung
US3669730A (en) Modifying barrier layer devices
DE2457130A1 (de) Germanium-dotierte galliumarsenidschicht als ohmscher kontakt
DE3011952C2 (de) Sperrfreier niederohmiger Kontakt auf III-V-Halbleitermaterial
DE2538600A1 (de) Ohm'sche kontakte fuer n-leitende iii-v-halbleiter
DE1414538A1 (de) Unterschiedliche Leitfaehigkeitszonen aufweisende Halbleiteranordnung und Verfahren zu dessen Herstellung
DE2252832A1 (de) Halbleiterelement mit elektroden sowie verfahren zu seiner herstellung
DE1938367A1 (de) Halbleitervorrichtungen mit Sperrschicht
DE2654416A1 (de) Verfahren zur herstellung von schottky-dioden mit verbesserter hoehe der barriere
DE2141718A1 (de) Verfahren zum Herstellen elektri scher Kontakte auf der Oberflache eines Halbleiterbauteils
DE1806980A1 (de) Halbleiter-Bauelement
DE3516391C2 (de)
DE102018123924A1 (de) Eine Halbleitervorrichtung mit einer Lotverbindung, die eine Verbindung Sn/Sb aufweist
DE3124239A1 (de) Halbleiteranordnung mit schottky-diode und verfahren zu ihrer herstellung