DE1948895A1 - Halbleiteranordnung - Google Patents
HalbleiteranordnungInfo
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Description
1948885/
1 ι <. ent ι ;i fat ent -VerwnJ tungs-GmbH
i'"t .ink i'uf t /Mf..- ϊι , Thi'odoi-Stern-Kai 1
Hexlhionn, den 23. 9. 1969
PT-Ma/kf - HN 69/68
"]\;i I h Lei teranordnunr
Die vorliegende Eriindung betrifft eine Halbleiteranordnung
aus einem finkt istall inen Halbleiterkörper mit mindenstens
zwei Zonen unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps und einer
an der Ober! lache des fl£*lbl eiterkörpers angeordneten Isolierschicht
»
Dioden, Transistoren und integrierte Schaltkreise bestehen
im allgemeinen aus exnkristallinem Silizium, Germanium oder
anderen halb 1e1tenden, Substanzen. An der Oberfläche der
zur Fertigung d«r Halb 1 eiteranordnungen verwendeten Halbleiterkörper
befindet -sich im allgemeinen eine dünne isolierende
-jchtcht, dii· bi'i den erforderlichen Diffusionsund
Atzproze.ssnri als Maske dient und außerdem für die Passivierung
der .jn die Halbleiteroberfläche tretenden pn-Übergangsf
l.Klion uin-ί läßlich ist. Auf der Isolierschicht verlaufen
Lei t bahnen , d t <- durch Öffnungen in der Isolierschicht
10Θ8 15/1 076 bad ORIGINAL
nit den im Halbleiterkörper angeordneten Zone elektrisch
leitend verbunden sind.
In jüngster Zeit sind Halbleiterbauelemente bekannt geworden, die aus einer glasartigen amorphen Substanz bestehen«
Diese glasartigen Substanzen haben die Eigenschaft, in begrenzten Bereichen verschiedene Widerstandszustände
W einnehmen zu können, wobei diese Zustände unbeschränkt
stabil sind. Derartige Bauelemente sind sperrschichtfrei und werden im allgemeinen als Speicher- oder Schaltelemente
verwendet«, Die glasartigen Schichten sind in ihrem Entstehungszustand
so hochohmig, daß sie als Isolator angesehen werden können. Der spezifische Widerstand liegt in
der Größenordnung von 10 Ohmzentimetern. Wird eine derartige
Glasschicht zwischen zwei Metallelektroden gebracht und an die Metallelektroden eine wachsende Spannung ange-
t legt, so gibt es einen bestimmten Schwellspannungswert,
bei dem die glasartige Substanz in dem zwischen den Elektroden liegenden Bereich in den niederohmigen Zustand, übergeht
und diesen Zustand auch nach dem Abschalten der Spannuni!;
uneingeschränkt stabil beibehält. Der Widerstand zwischen den Elektroden ändert sich hierbei von beispielsweise 10 -
1 ° - ■ ■ ■ "
10 O._m auf einen Wert von beispielsweise 10 Ohm.
109815/1076
Die genannten glasartigen Substanzen bestehen aus Mischungen,
dxe beispielsweise Siliziumdioxyd, Bortrioxyd oder Phosphorpentoxyd
enthalten. Außerdem enthält das Glas die Oxyde von Metallen, die verschiedene Wertigkeitszustände annehmen
können. Hierunter fallen beispielsweise die Oxyde von Kupfer oder WoIiram. Zusammensetzungen solcher Gläser sind bekannt
und bereits veröffentlicht.
Die Erfindung besteht bei einem mit Sperrschichten versehenen
einkristall inen Halbleiterkörper, der an seiner Oberfläche
mit einer Isolierschicht versehen ist, darin, daß die Isolierschicht
aus einem Material besteht, das Zustände verschiedenen Widerstandes annehmen, kann.
Die Isolierschicht auf dem einkristallinen Halbleiterkörper
besteht nach der Erfindung aus einem glasartigen Material das einen extrem Kochohmigen und extrem niederohmigen, jeweils
stabilen Widerstai dszustand einnehmen kann.
Die erfindungsgemäße Halbleiteranordnung hat den Vorteil, daß
der Halbleiterkörper vollständig und allseitig mit einer
Isolierschicht umgeben sein kann, die an keiner Stelle, auch
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nicht zu Kont al\ ti e rung 3 zwecken , durchbrochen werden muß.
Damit ergeben sich ideal passivierte Halbleiterbauelemente,
bei denen störende Oberilächeneffekte vollständig ausgeschlossen
sind« Desweiteren wird bei der erfindungsgemäßen
Halbleiteranordnung der bei den älteren Verfahren erforderliche
Maskierung s- und Ätz schritt zur Herstellung der Kon·—
taktierungsfenster in der Isolierschicht eingespart.
Bei der erfindungsgemäßen Halbleiteranordnung sind die
metallischen Kontakte an die verschiedenen Haibleiterzonen
im Halbleiterkörper auf der Isolierschicht über den zugeordneten
Zonen im Halbleiterkörper angeordnet. Diese Isolierschicht wird in den Bereichen, die zwischen den metallischen
Kontakten und den zugeordneten Halbleiterzonen liegen, durch Formieren in den niederohmigen Widerstandssmstand
übergeführt« Diese niederohmigen, sehr kleinflächigen
Gebiete bilden den Stiompfad zwischen den Kontakten und
den im Halbleiterkörper befindlichen Haibleiterzonen bzw.
Halbleiterbauelementen.
Die erfindungsgemäße Isolierschicht auf dem Halbleiterkörper
kann auch bei den erforderlichen Diffusionsschritten als Diffusionsmaske verwendet werden, sofern in der Isolier-
BAO ORIGINAL
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schicht nicht Stoffe enthalten sind, die den Diffusionsvorgang nachteilig beeinflussen.
Nach dem Herstellen aller Ilalbleiterzonen im Halbleiterkörper
unter Verwendung einer Diffusionsmaske, die aus dem glasartigen Material mit verschiedenen möglichen Widerstandszustaiiden
oder aus einem anderen geeigneten Isoliermaterial besteht, wird vorzugsweise auf die gesamte Oberflächenseite
des Halbleiterkörpers - gegebenenfalls nach
dem Entfernen einer vorhandenen Isolierschicht - eine extrem hochohriiLge Isolierschicht aus glasartigem Material
aufgebracht,. Auf diese Isolierschicht werden über den zugeordneten
Halbleiterzonen metallkontakte aufgebracht. Zwischen
jeweils zwei Kontakte wird danach eine Spannung angelegt,
die den im Strompfad liegenden pn-übergang in Durchlaßrichtung
beansprucht« Diese Spannung i\.ird soweit erhöht,
bis das Gebiet der Isolierschicht zwischen den Metallkontakten
und aen zugeordneten Halbleiterzonen den extrem
niederohmigen Zustand bleibend annimmt. Nach der erfolgten
steJ.1 enwei sen Formierung der Isolierschicht wird die Formier
spannung vorzugsweise sofort wieder abgeschaltet.
BAD ORIGINAL
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Die Erfindung wird im weiteren noch anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Figur 1 zeigt eine erfindsingsgemäß
aufgebaute Diode» In der Figur 2 ist dargestellt, wie eine derartige Diode in ein Gehäuse eingebaut wird. Die Figur
3 zeigt einen Plantransistor mit einer Isolierschicht, die keine Kontaktierungsfenster aufweist,,
Die Figur 1 zeigt einen Halbleiterkörper 1, beispielsweise aus einkristallinem Silizium,, Der Halbleitergrundkörper
ist beispielsweise p-leitend und weist an der Oberfläche
eine durch Diffusion hergestellte η-leitende Zone 2 auf.
Diese Zone kann sich auch über die gesamte Oberflächenseite des Halbleiterkörpers erstrecken und durch Epitaxie
hergestellt sein» Nach der Herstellung der Zone 2 wird
die gesamte Oberflache des Halbleiterkörpers mit einer
dünnen Isolierschicht 5 bedeckt, die beispielsweise eine
Dicke von nur einigen um aufweist. Diese Isolierschicht
besteht beispielsweise aus einem glasbildenen Oxyd, wie
Siliziumdioxyd, Bortrioxyd oder Phösphorpentoxyd und enthält
Oxyde eines oder mehreier Metalle, die verschiedene
Wertigkeit szustände annehmen können» Derartige Metalle sind beispielsweise Kupfer oder Wolfram. Die genannte
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Isolierschicht wird auf den Halbleiterkörper aufgedampft, "
aufgeschmolzen oder durch kathodische Zerstäubung aufgebracht.
Der Halbleiterkörper wird vorzugsweise auf einem metallischen Trägerkörper 6 befestigt. Auf diesen Trägerkörper
kan-. der- Halbleiterkörper aufgeklebt oder angepresst
werden. Über der η-leitenden Zone 2 befindet sich auf der Isolierschicht 5 ein weiterer Kontakt k, der beispielsweise
aus einem bandförmigen Druckkontakt, einem Spitzenkontakt oder aus einem aufgedampften Metallkontakt besteht. Die
Halbleiteranordnung kann vor oder - gemäß Figur 2 - nach dem Einbau in ein Gehäuse formiex't werden.
Ein geeignetes Gehäuse für eine Diode ist in der.Figur 2
dargestellt» Es besteht aus einem langgestreckten Glaskolben 7 mit zwei isoliert durch den Glaskörper geführten
Elektrodenzuleitungen 8 und 9· Das Ende der Elektrodenzuleitung 9 ist im'Gehäuseinneren als Stempel ausgebildet
und trägt die in der Figur 1 dargestellte Halbleiteranordnung.
Die Elektrodenzuleitung 8 ist über einen gefedert aufgesetzten Spitzenkontakt 10 mit der dem Trägerkörper 6
gegenüberliegenden Oberflächenseite des Halbleiterkörpers verbunden.
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ο-
Zur Formierung wird zwischen die Elektroden 8 und 9 eine
Spannung angelegt, die so gepolt ist, daß der im Strompfad
zwischen den Elektroden liegende pn-Übergang im Halbleiterkörper in Durchlaßrichtung beansprucht ist. Bei den oben
beschriebenen Leitfähigkeitsverhältnissen muß also die
Elektrode 8 negativ gegen die Elektrode 9 vorgespannt werden,.
Bei einer bestimmten Spannung, die u. a<>
von der Dicke
W der Isolierschicht abhängig ist, geht ein im Querschnitt
kleiner Teil der Isolierschicht zwischen, den Elektroden
und dem Halbleiterkörper in den niederohmigen Zustand über. Der niederohmige Strompfad in der Isolierschicht wird hierbei
im wesentlichen von der kürzesten Strecke zwischen den Elektroden und den leitenden Halbleiterzonen gebildet. Dieser
niederohmige Strompfad behält diesen Widerstandszustand bleibend bei, während alle übrigen Bereiche der Isolierschicht
im extrem hochohmigen Zustand verbleiben. Im Augen-
k blick der Formierung der Isolierschicht in den Strompfadbereichen
kann die Spannung und der Strom im Stroinpfad durch einen Vorgeschalteten Widerstand geeigneter Größe
•begrenzt werden.
In der Figur 3 ist ein Planartransistor dargestellt, der
unter Verwendung einer Maskierungsschicht durch Eindiffusion
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„ Q -,
der Basiszone 12 und der Emitterzone 13 in der Halbleitergrundkörper
17 hergestellt wurde. Nach der Fertigstellung aller Zonen wird der Halbleiterkörper allseitig mit einer
Isolierschicht 5 bedeckt, die extrem hochohmig ist, jedoch durch Formierung in eng begrenzten Bereichen einen extrem
niederohmigen Widerstandszustand annehmen kann. Der Halbleitergrundkörper
ist wiederum auf einem metallischen Trägerkörper 11 befestigt, der als Kollektoranschluß dient. Über
der Basiszone bzw. über der Emitterzone sind auf der isolierenden Schicht metallische Kontakte lk und 15 angeordnet.
Hat der Transistor beispielsweise eine npn-Zonenfolge, so
wird bei der Formierung zunächst zwischen die AbSchlußdrähte
16 und 17, die zu den Metallkontakten l4 und 15 führen, eine
Spannung angelegt, wobei das Potential an der Elektrode positiv gegenüber dem Potential an der Elektrode 17 ist. Bei
einer bestimmten Schwellspannung bildet sich zwischen den Kontakten 1ιί und 15 und den darunter befindlichen Halbleiterzonen
ein niederohmiger Strompfad l8 aus. Die Stromstärke und die an der Isolierschicht bei der Formierung abfallende
Spannung kann wieder durch einen Vorwiderstand begrenzt werden. Danach oder gleichzeitig wird zwischen die Elektroden
und l6-eine Spannung angelegt, bei der die Elektrode l6 wieder positives Potential gegenüber der Elektrode 11 aufweist.
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„ίο - ■ ■
Bei einer Schwellspannung bildet sich auch der letzte noch
erforderliche niederohmige Kanal awischen dem Metallkörper
11 und der Kollektorzone 17 in der isolierenden Schicht 5 aus. Auch die zuletzt geschilderten Formierungsschritte
können vorgenommen werden, nachdem das Halbleiterbauelement bereits in ein Gehäuse eingebaut wurde»
Es ist selbstverständlich, daß die in den Ausführungsbeispielen angegebenen Leitfähigkeitstypen der verschiedenen
Halbleiterzonen umgekehrt werden können» Desweiteren läßt
sich die beschriebene Isolierschicht mit zwei verschiedenen
Widerstandzuständen immer dann verwenden, wenn zwischen verschiedenen Zonen oder verschiedenen Elektroden
eine elektrische Verbindung hergestellt werden soll.
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Claims (9)
- P at entansprüch ef 1) /Halbleiteranordnung aus einem einkristalliiien Halbleiterkörper mit mindestens zwei Zonen unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps und einer an der Oberfläche des Halbleiterkörpers angeordneten Isolierschicht , dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (5) aus einem Material besteht, das Zustände verschiedenen Widerstandes annehmen kannο
- 2) Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial (5) aus einem Material besteht, das glasartig ist und einen extrem hochohmigen und einen extrem niederohmigen, jeweils stabilden Widerstandszustand einnehmen kann. ■
- 3) Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Kontakte 11, 15» l6 an die verschiedenen Halbleiterzonen 12, 13, 17 im Halbleiterkörper (l) auf der Isolierschicht (5) über den entsprechenden Zonen im Halbleiterkörper angeordnet sind, und daß die Isolierschicht in den Bereichen (l8) zwischen den109815/1076metallischen Kontakten und den zugehörigen Halb] 5 11 er.-. ii<:ii durch Formieren in den niederobKiigen WIdCrSt11IiUn1-J::' nd übergeführt ist.
- 4) Halbleiteranordnung nach einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das glasartige Material ein glasbildendes Oxyd wie Siliziumdioxyd, Bortrioxyd oder Phophorpentoxyd enthält.
- 5) Halbleiteranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß das glasartige Material Oxyde eines Metalls enthält, das verschiedene Wertigkeitszustände annehmen ' kann.
- 6) Halbleiteranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das glasartige Material die Oxyde von
Kupfer oder Wolfram enthält. - 7) Halbleiteranordnung nach einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht aus dem glasartigen Material einige um dick ist.BAO-ORSGiNAL100815/1076
- 8) Halbleiteranordnung zum Herstellen einer Halbleiteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch, gekennzeichnet, daß die Halbleiteroberfläche des Halbleiterkörpers nach dem Herstellen aller im Halbleiterkörper unterzubringender Halbleiterzonen allseitig mit einer extrem hochohmigen Isolierschicht bedeckt wird, daß auf diese Isolierschicht über zugeordneten Halbleiterzonen Metallkontakte aufgebracht werden, daß zwischen jeweils zwei Kontakte eine Spannung angelegt wird, die den im Strompfad liegenden pn~ Übergang in Durchlaßrichtung beansprucht, daß diese Spannung erhöht wird, bis das Gebiet der Isolierschicht .-«wischen den Metallkontakten und den zugeordneten Halbleiterzonen den niederohmigen Zustand bleibend annimmt, und daß die angelegte Spannung nach erfolgter Formierung der Isolierschicht sofort abgeschaltet wirde
- 9) Verfahren nach Anspruch B1 dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht auf dde HalbieiteroberflMcfeie aufgedampft und durch Kathodenzerstäubung aufgebracht wird.108815/1076
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|---|---|---|---|
| DE19691948895 DE1948895B2 (de) | 1969-09-27 | 1969-09-27 | Halbleiterbauelement und verfahren zum herstellen |
| JP45076627A JPS4832936B1 (de) | 1969-09-27 | 1970-09-01 | |
| FR7034894A FR2062689A5 (de) | 1969-09-27 | 1970-09-25 | |
| US00075324A US3796931A (en) | 1969-09-27 | 1970-09-25 | P-n junction semiconductor device provided with an insulating layer having two stable resistance states |
| GB4576870A GB1280943A (en) | 1969-09-27 | 1970-09-25 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19691948895 DE1948895B2 (de) | 1969-09-27 | 1969-09-27 | Halbleiterbauelement und verfahren zum herstellen |
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| DE1948895A1 true DE1948895A1 (de) | 1971-04-08 |
| DE1948895B2 DE1948895B2 (de) | 1971-07-29 |
Family
ID=5746681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19691948895 Withdrawn DE1948895B2 (de) | 1969-09-27 | 1969-09-27 | Halbleiterbauelement und verfahren zum herstellen |
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| Country | Link |
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| FR (1) | FR2062689A5 (de) |
| GB (1) | GB1280943A (de) |
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1969
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1970
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- 1970-09-25 GB GB4576870A patent/GB1280943A/en not_active Expired
- 1970-09-25 FR FR7034894A patent/FR2062689A5/fr not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS4832936B1 (de) | 1973-10-09 |
| DE1948895B2 (de) | 1971-07-29 |
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Legal Events
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