DE1941911C3

DE1941911C3 - Druckempfindliche Halbleitereinrichtung

Info

Publication number: DE1941911C3
Application number: DE1941911A
Authority: DE
Inventors: Shohei Fujiwara; Hiromasa Hasegawa; Mutsuo Iizuka; Gota Kyoto Kano; Tsukasa Toyonaka Sawaki
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1968-08-27
Filing date: 1969-08-18
Publication date: 1978-05-24
Also published as: US3746950A; FR2016429A1; GB1265018A; DE1941911A1; NL153724B; NL6912527A; FR2016429B1; DE1941911B2

Description

»W« des in Fig. 1 gezeigten, seitlich weggeätzten Trennraums 38 kann vorzugsweise einen Wert von mindestens 1000 A haben, und dementsprechend beträgt die Tiefe »</« der Aussparung vorzugsweise mindestens 3000 A.

Anschließend wird eine Metallschicht 37 beispielsweise aus Molybdän oder Wolfram durch die Öffnung 36 auf den Boden der Aussparung 41 derartig aufgestäubt, daß der seitlich weggeätzte Trennraum 38 unterhalb der Isolierschicht 35 frei bleibt. Eine schottkysche Sperrschicht wird zwischen der Metallschicht 37 und der ausgesparten Oberfläche 41 der epitaxial gewachsenen Zone 32 gebildet. Dann wird eine Schutzschicht 39 aus Metall, beispielsweise aus Gold, auf die Metallschicht 37 aufgebracht, und eine Drucknadel 40, die gleichzeitig als Ausgangsdraht dient, wird so vorgesehen, daß ein Eingangsdruck über dieselbe auf die Sperrschicht aufbringbar ist. Eine Metallschicht 42, beispielsweise aus 3 ⁰Zo Antimon enthaltendem Gold, wird auf die gegenüberliegende Oberfläche des Halbleiterträgcrs 11 aufgebracht, so daß ein ohmscher Kontakt zwischen dem Träger 11 und einer auf die Schicht 42 aufgebrachten, als Ausgang dienenden Metallschicht 43 hergestellt wird.

Bei der oben beschriebenen druckempfindlichen HalbleitereinrichüKig dient der seitlich weggeätzte Trennraum 38 zum Isolieren der schottischen Sperrschicht gegenüber der Ladungsspeicherschicht, die sich in einem Teil der epitaxial gewachsenen Zone 32 dicht unterhalb der Isolierschicht 35 biklet. Folglich wird unerwünschter Leckstrom, der durch das Fließen elektrischer Ladungen aus der Speicherschicht zur Metallschicht hin entsteht, weitgehend ausgeschaltet.

Die Empfindlichkeit bei der Umwandlung von Druck in Elektrizität kann also erheblich verbessert werden.

Nichfolgend werden die Daten eines Ausführuingsbeispiels angegeben. Eine druckempfindliche Halbleitereinrichtung, wie sie in F i g. 1 dargestellt ist, wird wie folgt hergestellt:

ίο Die Halbleiterscheibe 31 ist eint n-Siliziumschdbe mit einem spezifischen Widerstand von 0,005 Ω-cm. Die epitaxial gewachsene Zone 32 ist eine n-Siliziumschicht mit einem spezifischen Widersand von 0,5 Ω-cm und einer Stärke von 1,5 μ. Die Isolierschicht 35 ist eine 5000A dicke Siliziumdioxidschioht. Die öffnung 36 hat einen Durchmesser von 25 Mikron. Das Ätzen der epitaxial gewachsenen Zone 32 wird so lange fortgesetzt, bis die Ätztiefe d 3000A und die seitlfch weggeätzte Breite w lOOOA beträgt. Die Metallschicht 37 wird durch Zerstäuben von Molybdän zu einer Stärke von 2000 A gebildet. Die Metallschicht 39 wird durch Dampfniederschlag von Gold zu einer Stärke von 3000 A gebildet. Bei der Drucknadel 40 handelt es sich um einen WoIframdraht mit einer halbkugelförmigen Spitze, deren Radius 50 Mikron beträgt.

Charakteristische Kurven für das oben beschriebene Ausführungsbeispiel sind in F i g. 2 dargestellt, bei der auf der Ordinate der Sperrstrom in Mikroampere und auf der Abszisse die Sperrspannung in Volt eingetragen ist; die Parameter der Kurven zeigen die auf die Drucknadel 40 aufgebrachten Drücke in Grammgewicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2

Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten

Patentansprüche: druckempfindlichen Halbleitereinrichtung dadurch

gelöst, daß ein Druckkörper zum Aufbringen eines

1. Druckempfindliche Halbleitereinrichtung Drucks auf die Metallschicht vorgesehen ist.
unter Verwendung eines Halbleiterbauelements 5 In dem Hauptpatent sind außerdem weitere Einmit einem Halbleiterkörper, auf dessen einer zelheiten für die vorteilhafte Ausgestaltung des HaIb-Hauptoberfläche eine mit einer öffnung verse- leiterbauelements aufgeführt, unter anderem auch für hene Isolierschicht angeordnet ist, wobei in der die einfache und billige Herstellung. Durch den voröffnung der Isolierschicht eine mit dem Halb- gesehenen Trennraum besitzt ein Halbleiterbauleiterkörper eine schottkysche Sperrschicht bil- io element nach dem Hauptpatent den Vorteil, daß dende Metallschicht so angeordnet ist, daß sie trotz einfacher Herstellung die Durchbruchspannung sich über die öffnung hinaus auf der Isolier- der schottkyschen Sperrschichten um das Doppelte schicht erstreckt, bei dem nach Patent i9 41 912 gegenüber bekannten Diodenanordnungen erhöht die Metallschicht in einer Aussparung des Halb- werden kann. Auf diese vorteilhaften Eigenschaften leiterkörpers angeordnet ist und die Aussparung 15 des Halbleiterbauelements nach dem Hauptpatent ist so ausgebildet ist, daß zwischen der Metallschicht im wesentlichen auch zurückzuführen, daß eine er- und dem Halbleiterkörper ein unter der Isolier- findungsgemäße druckempfindliche Halbleitereinschicht liegender, seitlich weggeätzter Trennraum richtung eine wesentlich größere Empfindlichkeit beverbleibt, der die von der Metallschicht mit dem sitzt, vor allem für kleine Eingangsdrücke.
Halbleiterkörper gebildete schottkysche Sperr- 20 Die Erfindung wird nachfolgend an Hand schemaschicht ganz umgibt, dadurch gekenn- tischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel zeichnet, daß ein Druckkörper (40) zum Auf- näher erläutert.

bringen eines Drucks auf die Metallschicht (37, F i g. 1 zsigt den Schnitt durch eine druckempfind-

39) vorgesehen ist. liehe Halbleitereinrichtung;

2. Druckempfindliche Halbleitereinrichiung 25 Fig. 2 zeigt an Hand eines Diagramms den Zu-

nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sammenhang zwischen der Sperrspannung und dem

der als Drucknadel (40) ausgebildete Druckkör- Sperrstrom des Halbleiterbauelements der Einrich-

per gleichzeitig als Anschlußelektrode dient. tung nach F i g. 1 in Abhängigkeit vom Druck.

Das Halbleiterbauelement der druckempfindlichen

30 Einrichtung nach F i g. 1 besteht aus einer epitaxial

gewachsenen n-Zone 32 von verhältnismäßig niedri-

gern spezifischem Widerstand auf einer n-Halbleiter-

scheibe mit höherem spezifischem Widerstand, beispielsweise einem n-Siliziumträger 31. Eine Isolier-35 schicht 35, beispielsweise aus Siliziumoxid oder SiIi-

Die Erfindung bezieht sich auf eine druckempfind- ziumnitrid ist auf der Oberfläche der epitaxial geliche Halbleitereinrichtung unter Verwendung eines wachsenen Zone 32 vorgesehen. Anschließend ist Halbleiterbauelements mit einem Halbleiterkörper, eine vorzugsweise runde öffnung 36 mittels eines beauf dessen einer Hauptoberfläche eine mit einer Öff- kannten Verfahren, beispielsweise durch Photoätzen nung versehene Isolierschicht angeordnet ist, wobei 40 in der Isolierschicht 35 gebildet, um darin die Oberin der Öffnung der Isolierschicht eine mit dem Halb- fläche der epitaxial gewachsenen Zone 32 freizuleleiterkörper eine schottkysche Sperrschicht bildende gen. Daraufhin ist die freigelegte Oberfläche der epi-Metallschicht so angeordnet ist, daß sie sich über die taxial gewachsenen Zone 32 mittels eines bekannten öffnung hinaus auf der Isolierschicht erstreckt, bei Verfahrens chemisch geätzt worden, z. B. durch Eindem nach Patent 19 41 912 die Metallschicht in einer 45 tauchen in ein Bad aus einer Mischung von Salpeter-Aussparung des Halbleiterkörpers angeordnet ist und säure, Flußsäure und Essigsäure in einem Volumendie Aussparung so ausgebildet ist, daß zwischen der verhältnis von 6:1:2, wobei die Isolierschicht 35 als Metallschicht und dem Halbleiterkörper ein unter Ätzschablone verwandt wurde.

der Isolierschicht liegender, seitlich weggeätzter Bei dem oben beschriebenen chemischen Ätzvor-Trennraum verbleibt, der die von der Metallschicht 50 gang wird die epitaxial gewachsene Zone 32 sowohl mit dem Halbleiterkörper gebildete schottkysche in senkrechter Richtung, d. h. nach unten als auch in Sperrschicht ganz umgibt. horizontaler Richtung, d. h. radial eingeätzt. Dieses Es ist bekannt. Dioden mit schottkyscher Sperr- horizontale, d. h. radiale Ätzen nennt man seitliches schicht als druckempfindliche mechanisch-elektri- Wegätzen. Es ist experimentell festgestellt worden, sehe Wandler zu verwenden, in dem auf die die 55 daß die Ätzfront unterhalb der Isolierschicht 35 in schottkysche Sperrschicht bildende Metallschicht horizontaler, d. h. radialer Richtung mit einer Geüber einen Druckkörper der in ein elektrisches Signal schwindigkeit von einigen Zehntel der Geschwindigumzuwandelnde mechanische Druck aufgebracht keit in senkrechter, d. h. nach unten weisender Richwird (belgische Patentschrift 682 401). Diese bekann- tung vorgeht.

ten Druckwandler, aufgebaut mit den bekannten Di- 60 Infolge dieses chemischen Ätzvorganges wird eine öden dieser Art, besitzen eine relativ geringe Empfind- Aussparung 41 in der epitaxial gewachsenen Zone 32 üchkcit, was vor allem auf die bei solchen Dioden derart gebildet, daß sich der Rand der chemisch wegvorhandene relativ niedrige Durchbruehsspannung geätzten Aussparung 41 auf Grund des seitlichen der schottkyschen Sperrschichten zurückzuführen ist. Wegätzens unterhalb der Isolierschicht 35 und jen-Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die mit 65 scits des Randes der öffnung 36 erstreckt. Dadurch dem Hauptpatent erzielten Vorteile für eine druck- ergibt sich ein k.eisförmiger, seitlich weggeätzter empfindliche Halbleitereinrichtung mit verbesserter Trennraum 38, welcher sich um die Aussparung 41 EmDfindlichkeit nutzbar zu machen. unterhalb der Isolierschicht 35 erstreckt. Die Breite