DE19605633A1

DE19605633A1 - Verfahren zur Herstellung von Dioden mit verbesserter Durchbruchspannungscharakteristik

Info

Publication number: DE19605633A1
Application number: DE19605633A
Authority: DE
Inventors: Min-Koo Han; Yearn-Ik Choi; Han-Soo Kim; Seong-Dong Kim
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Fairchild Korea Semiconductor Ltd
Priority date: 1995-06-09
Filing date: 1996-02-15
Publication date: 1996-12-12
Anticipated expiration: 2016-02-16
Also published as: JPH098050A; US5907181A; TW286432B; DE19605633B4; KR0154702B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Verfah ren zur Herstellung von Dioden und insbesondere ein Diodenherstellungsverfahren, das dazu führt, daß in den damit hergestellten Dioden das maximale elektrische Feld reduziert wird, wodurch die Durchbruchspannungscharakte ristik verbessert wird.

Im allgemeinen ist eine Halbleiterdiode, die gewöhnlich eine durch einen P-N-Übergang gebildete Sperr schichtstruktur aufweist, ein Element, durch das nur in einer einzigen, konstanten Richtung ein durch eine diese Diode enthaltende elektrische Schaltung fließender elek trischer Strom ohne Hemmung fließen kann. Diese P-N-Sperrschichtstruktur umfaßt einen P-Halbleiter und einen N-Halbleiter, zwischen denen ein Oberflächenkontakt vorhanden ist. Dem durchschnittlichen Fachmann ist weit gehend bekannt, daß eine Diode der obenbeschriebenen Art eine Durchlaß- und eine Sperrspannungscharakteristik besitzt. Wenn in der Sperrspannungscharakteristik eine an die Diode angelegte Sperrspannung allmählich erhöht wird, ist der Strom durch die Diode bis zu einer physikalisch vorgegebenen Spannung sehr gering. In diesem Fall er reicht die Sperrspannung eine kritische Spannung, ober halb derer der Strom plötzlich ansteigt. Die Spannung zu diesem Zeitpunkt wird Durchbruchspannung genannt. Die Durchbruchspannung zerstört das Bauelement grundsätzlich nicht, es sind jedoch im Stand der Technik immer wieder Untersuchungen hinsichtlich der Begrenzung des maximal durch die Sperrschicht fließenden Stroms angestellt worden, um zu verhindern, daß im Fall eines Überschrei tens der Durchbruchspannung im Bauelement eine Überhit zung auftritt.

Typischerweise hat in einer planaren Diffusionsprozedur ein durch Diffundieren von Störstellen durch ein Oxidfen ster gebildeter zylindrischer Übergang ein höheres elek trisches Feld als in einem idealen planaren Übergang zur Folge, weil das elektrische Feld eingeschnürt wird. Dadurch entsteht der Nachteil, daß die Durchbruchspannung des zylindrischen Übergangs im Vergleich zu einem idealen planaren Übergang niedriger ist.

Ein herkömmliches Verfahren zur Übergangsbereichserweite rung (im folgenden "ÜBE" genannt) ist bereits als Verfah ren zur Reduzierung eines in der Sperrschicht hervorgeru fenen Einschnürphänomens des elektrischen Feldes vorge schlagen worden. Die ÜBE besitzt eine Struktur, bei der in einem Ende eines Hauptübergangs eine laterale niedrige Dosis verteilt ist. Diese verbesserte ÜBE-Struktur ermög licht eine Reduzierung des in diesem Übergangsbereich erzeugten maximalen elektrischen Feldes, da die ÜBE-Struktur einen Verarmungsbereich selbst im Bereich mit niedriger Dosis erweitert, so daß der Verarmungsbereich in zwei Richtungen des Übergangs vergrößert wird. Um jedoch die herkömmliche ÜBE-Struktur herzustellen, ist eine zusätzliche Maskierungsprozedur erforderlich, um den Bereich geringer Dosis zu erweitern. Daher besteht das Problem, daß die Maske hergestellt werden muß und die Herstellungskosten des Bauelement s aufgrund der kompli zierten Herstellungsprozedur erhöht werden. Außerdem besteht der Nachteil, daß die Nutzung begrenzt ist, weil die Übergangsstruktur nicht ideal ist und daher nicht in technischen Gebieten anwendbar ist, die eine verhältnis mäßig hohe Durchbruchspannung erfordern.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Dioden zu schaffen, mit denen die obenerwähnten Probleme herkömmlicher Diodenher stellungsverfahren beseitigt werden können und mit dem folglich ein Bereich geringer Dotierung in seitlicher Richtung ohne zusätzliche Maskierungsprozedur erweitert werden kann.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Dioden zu schaffen, so daß die Dioden eine bessere Sperrspannungscharakteristik besitzen, indem durch Implantation ein Bereich mit nied riger Dotierung gebildet wird.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Diode mit einer verhältnismäßig hohen Durchbruch spannung zu schaffen, indem an dieser Diode, die unter Verwendung einer Doppeldiffusion in einer Schrägätzung hergestellt ist, ein Feldplattenübergang vorgesehen wird.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Dioden enthält die folgenden Schritte: Ablagern und Härten eines Isolators mit hoher Ätzrate auf einer Oberseite eines auf einem N-Substrat ausgebildeten Oxids, anschließend Schrägätzen des Oxids; Implantieren von Störstellen mit einer gegenüber dem Substrat entgegengesetzten Leitfähig keit im schräggeätzten Oxid, wodurch in einem Teil des Substrats ein Diffusionsbereich mit niedriger Dosis ausgebildet wird; und Vorbelegen einer hohen Dosis auf dem ausgebildeten Diffusionsbereich mit niedriger Dosis, wodurch sich in der Diode eine Struktur mit der Reihen folge P⁺-P⁻-N in Abwärtsrichtung, beginnend an der Unter seite des Oxids, ergibt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deut lich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt; es zeigen:

Fig. 1 Ansichten zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Prozeßablaufs für den selbstausrichtenden Doppel diffusions-P-N-Übergang;

Fig. 2 eine Ansicht zur Erläuterung der Erweiterungslän ge eines lateralen Bereichs mit niedriger Dotie rung in Abhängigkeit von der Implantationsenergie und des Atzungswinkels des schräggeätzten Oxids gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 Ansichten zur Erläuterung eines simulierten zweidimensionalen Bor-Störstellenprofils gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 Ansichten zur Erläuterung eines simulierten eindimensionalen Bor-Störstellenprofils gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine Darstellung zur Erläuterung der Durchbruch spannung der P⁺-P⁻-N-Diode ohne Feldplatte in Ab hängigkeit von der Implantationsdosis, wenn eine in einem Winkel von 5° abgeschrägte SiO₂-Maske gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird; und

Fig. 6 eine Ansicht zur Erläuterung der Durchbruchspan nung der P⁺-P⁻-N-Diode mit einer Feldplatte in Abhängigkeit von der Feldplattenlänge und einer Oxiddicke für die verschiedenen Implantationsdo sen bei einem Winkel von 5° der SiO₂-Maske.

In der folgenden Beschreibung werden mehrere spezifische Elemente wie etwa Konfigurationstypen konkreter Elemente lediglich zum Verständnis der vorliegenden Erfindung angegeben. Daher ist offensichtlich, daß der durch schnittliche Fachmann die vorliegende Erfindung auch ohne diese spezifischen Elemente ausführen kann. In der fol genden Beschreibung wird auf Einzelheiten, die die Dar stellung überladen könnten, verzichtet, damit der wesent liche Gegenstand der vorliegenden Erfindung nicht unklar wird. Andererseits wird eine konkrete Ausführungsform der vorliegenden Erfindung genauer beschrieben, wobei jedoch innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung ver schiedene Abwandlungen vorgenommen werden können. Insbe sondere wird in der dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Diode mit einem Schrägät zungswinkel von 5° beschrieben, sie ist jedoch auf glei che oder äquivalente Felder und Elemente in der gleichen Weise anwendbar. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführungsform einge schränkt, sondern lediglich durch die Ansprüche und deren Äquivalente festgelegt.

In Fig. 1 sind Ansichten zur Erläuterung des erfindungs gemäßen Prozeßablaufs zur Herstellung des selbstausrich tenden Doppeldiffusions-P-N-Übergangs gezeigt.

Die Fig. 1A, 1B, 1C, 1D und 1E zeigen nacheinander Her stellungsprozeduren der Diode gemäß der Erfindung, in denen ein Bereich mit niedriger Dotierung in einem Oxid erweitert wird, indem eine Schrägätzung verwendet wird. Zunächst sind in den Fig. 1A und 1B die Schritte des Ausführens der Schrägätzung folgendermaßen in zwei Schritte unterteilt. Zu Beginn wird ein Schritt zum Ausbilden den Oxids 2 auf einem Substrat 3 mit einer Dicke von 1 bis 2 um ausgeführt, indem das Substrat für ungefähr 10 Stunden in einer H₂O-Atmosphäre (Feuchtatmosphäre) in einen Wärmeofen gegeben wird. Anschließend wird ein zweiter Schritt ausgeführt, in dem ein Aufschleuderglas (im folgenden mit "ASG" bezeichnet) aufgedampft wird, dessen Ätzrate höher als jene des auf der Oberseite des Substrats 3 thermisch aufgewachsenen Oxids 2 ist, anschließend wird das bedampfte Oxid 2 für 20 bis 30 Sekunden mit 2500 min^-1 geschleudert. In einem dritten Schritt wird das geschleuderte Oxid 2 bei hoher Temperatur bald nach dem Schleudern wärmebehandelt, wodurch das geschleuderte Oxid 2 gehärtet wird. In einem vierten Schritt wird das Oxid 2 mit dem darauf befindli chen Isolator 1 und dem Substrat 3 wie in Fig. 1A gezeigt in ein Ätzmittel getaucht, wodurch das Oxid 2 über eine Strecke a wie in Fig. 1B gezeigt schräggeätzt wird. Im Ergebnis ist das daraus entstandene Oxid um einen Winkel θ in bezug auf die horizontale Richtung innerhalb eines Abschnitts der Länge a schräggeätzt, indem die Eigen schaft des Isolators 1 ausgenutzt wird. In Fig. 1B wird nach Abschluß der Schrägätzung die Implantation von Störstellen, deren Leitfähigkeit gegenüber derjenigen des Substrats 3 entgegengesetzt ist, in das Substrat 3 durch eine Öffnung oder ein Fenster des Oxids 2 ausgeführt, so daß ein Bereich mit niedriger Dotierung gebildet wird. Dies dient der Reduzierung der Einschnürung eines elek trischen Feldes, wodurch eine verbesserte Durchbruchspan nungscharakteristik erhalten wird. In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden in die Oberseite des Substrats 3 Störstellen mit mehreren Konzentrationen implantiert, die 5 · 10¹¹, 1 · 10¹² bzw. 1 · 10¹⁵ cm^-2 betragen, wodurch eine optimale Störstellenkonzentration für eine Erhöhung der Durchbruchspannung erhalten wird. Wenn die Implantationsenergie 180 keV beträgt, hat eine Störstellenkonzentration von 1 · 10¹² cm^-2 eine optimale Durchbruchspannung zur Folge, wie in Fig. 5 gezeigt ist.

Fig. 1C ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Prozesses zum Ausbilden eines hochdotierten Bereichs 6 auf der Oberseite des niedrigdotierten Bereichs 5. Der hochdo tierte Bereich 6 wird durch einen thermischen Vorbele gungsprozeß auf der Oberseite des niedrigdotierten Be reichs 5 gebildet. Hierbei ist die Festkörperquelle BN1100, wobei der Vorbelegungsprozeß für 40 Minuten bei der Temperatur von 1050°C ausgeführt wird.

Die Fig. 1D und 1E sind Ansichten zur Erläuterung einer Feldplattenstruktur in einer vierten Prozedur zum Ausbil den einer Aluminiumschicht (M3) an der Außenseite der Oxidschicht 2. Um die optimale Durchbruchspannung zu erhalten, werden für sämtliche Durchbruchspannungswerte mit Ausnahme der niedrigsten und höchsten Werte ein Mittelwert und eine Streuung erhalten, indem die erwei terten Längen des Metalls (M3) von 0,20 bis 30 µm verän dert werden. Im Ergebnis wird die optimale Durchbruch spannung bei der erweiterten Länge von 30 µm des Metalls erhalten, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Im folgenden werden die Wirkungen beschrieben, die sich aus den jeweiligen Prozeduren gemäß der vorliegenden Erfindung ergeben.

Fig. 2 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Erweiterungs länge eines seitlichen, niedrigdotierten Bereichs in Abhängigkeit von der Implantationsenergie und dem Schrägätzungswinkel des Oxids gemäß der vorliegenden Erfindung.

Falls die Störstellen in das schräggeätzte Oxid in der gleichen Weise wie in Fig. 1 gezeigt implantiert werden, kann die Dicke des Oxids, in die die Störstellen implan tiert werden, erhöht werden, wenn die Implantationsener gie erhöht wird. In Fig. 2 ergibt sich für das Oxid 202, das in einem Winkel von 4,1° schräggeätzt wird, daß die Diffusionslänge der Störstellen im Verhältnis zu einem steigenden Betrag der Implantationsenergie im Vergleich zu dem Oxid 201, das in dem Winkel von 5,7° schräggeätzt wird, zunimmt. Außerdem zeigt sich für das Oxid 201, das im Winkel von 5,7° schräggeätzt wird, daß die Diffusions länge der Störstellen im Verhältnis zum ansteigenden Betrag der Implantationsenergie im Vergleich zu dem Oxid 200, das in einem Winkel von 9° schräggeätzt wird, an steigt. In einer numerischen Interpretation der obigen Beschreibung ergibt sich unter der Annahme, daß der Schrägätzungswinkel des Oxids durch θ gegeben ist, daß die durchschnittliche Tiefe, in der die Störstellen bei der Implantationsenergie verteilt werden, durch Rp gege ben ist und eine Streuung ΔRp besitzen, so daß die Im plantationsdicke des Oxids durch ΔRp + ARp gegeben ist. Daher ist die seitliche Niedrigdotierungslänge L, in die die Störstellen eindringen, folgendermaßen gegeben:

L = (Rp + ΔRp) · arctan θ.

Wie aus der obigen Formel hervorgeht, sollten der Schrägätzungswinkel θ des Oxids klein und Rp + ΔRp groß sein, um die seitliche Niedrigdotierungslänge zu erhöhen. Die Größe von Rp + ΔRp wird durch den Betrag der Implan tationsenergie bestimmt.

Selbstverständlich erfordert jedoch die Struktur einer P-N-Sperrschichtdiode einen hochdotierten Übergang. Der Grund hierfür besteht darin, daß ein ohmscher Kontakt nicht hergestellt wird, falls die Störstellenkonzentra tion des P-Bereichs nicht groß genug ist, und daß ein Kriechstrom stark ansteigt, wenn die Sperrspannung an das Element angelegt wird. Die seitliche Länge des niedrigdo tierten Bereichs sollte jedoch länger sein, um die Wir kung der Absenkung des elektrischen Feldes im Element mit P-N-Übergangsstruktur zu erhöhen, so daß im Ergebnis die seitliche Diffusionslänge des hochdotierten Bereichs kürzer sein sollte. Da jedoch ein Diffusionskoeffizient der P-Störstellen im Vergleich zu jenem des Substrats sehr klein ist, wird die seitliche Diffusionslänge der hochdotierten P-Störstellen kürzer als die seitliche Länge, in die die Störstellen in das Substrat durch Implantation bei thermischer Diffusion der P-Störstellen eindringen können.

Fig. 3 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines simulierten zweidimensionalen Bor-Störstellenprofils gemäß der vor liegenden Erfindung.

In der zweiten Prozedur von Fig. 1 ist die Konzentra tionsverteilung der Störstellen zum Zeitpunkt der Implan tation hauptsächlich unter Verwendung eines Pearson-Verteilungsmodells simuliert worden. In dem Fall, daß die Implantations- und Diffusionsprozesse durch ein Fenster des schräggeätzten Oxids erfolgen, konnte jedoch die Verteilung der Störstellen nicht exakt simuliert werden. Daher wird die Konzentrationsverteilung der Störstellen gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines allgemein verwendeten Gaußschen Verteilungsmodells simu liert.

Im folgenden wird der Ablauf beschrieben, in dem der durch Doppeldiffusion der Störstellen durch das Fenster des schräggeätzten Oxids erhaltene Übergang durch die Simulationsprozedur nachgeahmt wird. Zunächst wird das Oxid, das eine Dicke von 2 µm besitzt, die ausreicht, um ein Eindringen der mit der Energie von 500 keV implan tierten Störstellen in dem Bereich unterhalb des Oxids zu verhindern, in einem Winkel von 5° schräggeätzt. An schließend werden die niedrigdotierten Störstellen (Bor) in das als Maske dienende schräggeätzte Oxid implantiert, so daß die Störstellen den Übergang in Form der Gaußschen Verteilung bilden. Der Punkt maximaler Störstellenkonzen tration ist um Rp von einer Grenzfläche des Substrats des Oxids entfernt. Die meisten implantierten Störstellen dringen in das Substrat am Anfangspunkt der schrägen Fläche ein. Da jedoch das Oxid mit zunehmender Entfernung vom Anfangspunkt der Schrägung allmählich dicker wird, werden die implantierten Störstellen im Oxid verteilt. Daher können ein Bereich, in dem die Störstellen in das Substrat eindringen können, und ein Bereich, in dem die Störstellen nur im Oxid bleiben, ohne in das Substrat einzudringen, am Ende des niedrigdotierten Bereichs unterschieden werden. Falls die Dicke des Oxids eine kritische Dicke annimmt, können die Störstellen nicht in das Substrat eindringen.

Fig. 4 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines simulierten eindimensionalen Bor-Störstellenprofils gemäß der vorlie genden Erfindung. Genauer sind die Fig. 4A, 4B und 4C Ansichten zur Erläuterung eines Störstellenprofils an der Grenzfläche zwischen dem Substrat und dem Oxid. Wie in Fig. 4A gezeigt, ist die Linie maximaler Konzentration nach der Implantation oval. Fig. 4B ist eine Ansicht zur Erläuterung des Störstellenprofils nach der thermischen Vorbelegung der P-Störstellen bei der Temperatur von 1050°c unter Verwendung der Festkörperquelle, um einen Hauptübergang zu bilden, nachdem die Implantation mit niedriger Dosis abgeschlossen worden ist. Zu diesem Zeitpunkt beträgt die Löslichkeit der Festkörperquelle 2 · 10²⁰ cm^-3. Die maximale Störstellenkonzentration in einer Substratoberfläche, die durch die Vorbelegung der Festkörperquelle verursacht wird, ist in Form einer monoton fallenden Funktion bei 2 · 10²⁰ cm^-3 verteilt.

Die Form der monoton fallenden Funktion ergibt sich aus der Tatsache, daß der hochdotierte Störstellenbereich auf den vorher implantierten niedrigdotierten Störstellenbe reich geschichtet wird. Die hochdotierten Störstellen, die durch die Festkörperquelle thermisch vorbelegt worden sind, sind in Form eines Kreises verteilt, der sich an der Stelle befindet, an dem die Schrägätzung des Oxids beginnt. Fig. 4C ist eine Ansicht zur Erläuterung des Störstellenkonzentrationsprofils nach dem Glühen, das den Zweck hat, die vorher eingedrungenen Störstellen an ihrer Position zu fixieren. Das Glühen wird bei einer hohen Temperatur von ungefähr 1050°C ausgeführt, um dadurch die Tiefe des Übergangs zu erweitern und die Verteilung der Störstellen umzuordnen. Die Fig. 4D, 4E und 4F sind Ansichten zur Erläuterung des Störstellenprofils längs der durch den P-N-Übergang verlaufenden vertikalen Linie.

Fig. 5 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Durchbruch spannung der Diode ohne Feldplatte in Abhängigkeit von der Implantierungsdosis, wenn die in einem Winkel von 5° schräggeätzte Oxidmaske verwendet wird.

Der Schrägätzungswinkel von 5° des Oxids wird durch ein Abtast-Elektronenmikroskop gemessen, wobei sich die Sperrschichttiefe der Diode aus dem Meßergebnis zu unge fähr 1 um im Substrat mit der Konzentration von ungefähr 2 · 10¹⁴ cm^-3 ergibt. Die Durchbruchspannung der kreis förmigen Sperrschicht mit der Sperrschichttiefe von 1 µm im Substrat beträgt theoretisch 110 V. Die Durchbruch spannung der Diode, die durch Implantation der hochdo tierten Störstellen mit 10¹⁵ cm^-2 in die schräggeätzte Oxidmaske erhalten wird, stimmt mit jener der zylindri schen Sperrschicht nahezu überein. Der mit hoher Dosis implantierte Bereich ist jedoch nicht verarmt, so daß die Einschnürung des elektrischen Feldes nicht reduziert wird. Im Gegensatz dazu ist die Durchbruchspannung der Diode, die durch das Doppeldiffusionsverfahren erhalten wird, indem die niedrige Dosis in das Substrat implan tiert wird, auf über 250 V erhöht, so daß die Durchbruch spannung im Vergleich zu jener der zylindrischen Sperr schicht um mehr als das Doppelte verbessert wird.

Fig. 6 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Durchbruch spannung der Diode mit Feldplatte in Abhängigkeit von der Feldplattenlänge und der Oxiddicke für verschiedene Dosen, die durch die im Winkel von 5° schräggeätzte SiO₂Maske implantiert werden.

Es besteht der Vorteil, daß die Durchbruchspannungscha rakteristik verbessert wird, falls die Sperrschichtstruk tur mit der schräggeätzten Oxidmaske in der Feldplatte verwendet wird. In dem Element mit Feldplattenstruktur wird die Durchbruchspannung allgemein erhöht, wenn die Oxiddicke und die Feldplattenlänge erhöht werden. Im Ergebnis ist die Durchbruchspannung gesättigt, falls die Oxiddicke und die Feldplattenlänge einen kritischen Wert annehmen. Eine große Dicke des Oxids hat eine Abnahme des elektrischen Feldes am Ende der Feldplatte zur Folge, wodurch eine interne Spannung erhöht wird. Eine lange Feldplatte hat eine wirksame Unterdrückung einer durch die P-N-Sperrschicht hervorgerufene Krümmungswirkung zur Folge, wodurch die Durchbruchspannung erhöht wird. Falls jedoch eine vorgegebene Dicke des Oxids gleich der Dicke der Feldplatte ist, ist die Durchbruchspannung gesättigt. Der Grund hierfür besteht darin, daß die Einschnürung des elektrischen Feldes im Übergang nicht länger reduziert wird. Dieses Einschnürphänomen ist in Fig. 6 dargestellt. In Fig. 6 sind mehrere verschiedene Durchbruchspannungen für die Fälle gezeigt, in denen das Element 50, das eine allgemeine Oxidstruktur besitzt, das Element 100, das die schräge Oxidstruktur besitzt, bzw. die Elemente 150 und 200, die eine Doppeldiffusionsstruktur auf dem schrägen Oxid besitzen, mit einer Feldplatte versehen sind. Die allgemeine Feldplattenstruktur 50 besitzt die geringste Durchbruchspannung, während die schräge Oxidstruktur 100 und die Doppeldiffusionsstrukturen 150 und 200 die größ ten Durchbruchspannungen besitzen. Im Element 50 ohne Schrägoxidstruktur ist die Einschnürung des elektrischen Feldes in der Sperrschicht stark verdichtet, so daß die Durchbruchspannung auf einen kleinen Wert begrenzt ist. Im Gegensatz dazu ist in den Elementen 100, 150 und 200 mit Schrägoxid die Dicke des Oxids am Ort der Sperr schicht gering und am Ende der Feldplatte groß, so daß die Einschnürung des elektrischen Feldes in der gekrümm ten Sperrschicht reduziert ist. Ferner ist in den Elemen ten 150 und 200, in denen die Störstellen im schräggeätz ten Oxid doppelt diffundiert sind, die Durchbruchspannung noch weiter erhöht. Das Ergebnis besteht darin, daß die Doppeldiffusionsstrukturen 150 und 200 die Einschnürung des elektrischen Feldes in der Sperrschicht im Vergleich zu den Strukturen 50 und 100, die ohne Verwendung der Doppeldiffusion hergestellt worden sind, wirksam unter drücken. In der Doppeldiffusionsstruktur mit schrägem Oxid, in der sich die Dicke des Oxids um 1 µm bis 2 µm verändert, ist die Durchbruchspannung, die in dem Oxid mit der Dicke von 2 µm geschaffen wird, nicht gesättigt, sondern steigt an, wenn die Länge der Feldplatte zunimmt. Dieses Ergebnis wird durch Reduzieren des elektrischen Feldes in der Sperrschicht erhalten. Aus dem obigen Ergebnis geht hervor, daß in der Struktur 200 mit der Sperrschicht mit Doppeldiffusion und dickem schräggeätz ten Oxid das elektrische Feld in der Sperrschicht am wirksamsten unterdrückt wird und die Durchbruchspannung in der Feldplattenstruktur am wirksamsten erhöht wird.

Wie oben beschrieben, besitzt das Verfahren zum Herstel len von Dioden gemäß der vorliegenden Erfindung den Vorteil, daß in der Struktur, die den seitlichen nied rigdotierten Bereich bildet, durch Implantieren der Störstellen in dies P-N-Diode mit der Sperrschichtlänge von 1 µm mit der Energie von 180 keV die Möglichkeit geschaffen wird, die Durchbruchspannung der Struktur auf über 130 V zu erhöhen, was gegenüber der Durchbruchspan nung der zylindrischen Sperrschicht ein stark verbesser ter Wert ist, und daß die Feldplatte auf die Sperr schichtstruktur angewendet wird, die durch Implantieren der niedrigen Dosis durch das schräggeätzte Oxid erhalten wird, wodurch die Durchbruchspannung auf über 250 V erhöht wird, was gegenüber einer herkömmlichen Feldplat tenstruktur ebenfalls eine starke Verbesserung darstellt. Die Doppelsperrschichtstruktur, die durch Ausführen der Implantation und der Diffusion durch die schräggeätzte Oxidmaske hergestellt wird, besitzt den Vorteil, daß selbst bei einer dünnen Sperrschicht eine hohe Durch bruchspannung von mehr als 150 V erhalten wird.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von P-N-Sperrschicht dioden mit verbesserter Sperrspannungscharakteristik, gekennzeichnet durch
Ablagern und Härten eines Isolators (1), dessen Ätzrate höher als jene eines auf einem N-Substrat (3) ausgebildeten Oxids (2) ist, auf diesem Oxid (2), an schließend Schrägätzen des Oxids (2) durch Eintauchen des Oxids (2) mit dem darauf abgelagerten Isolator (1) in ein Ätzmittel,
Implantieren von Störstellen mit einer Leitfähig keit, die zu jener des Substrats (3) entgegengesetzt ist, durch ein durch die Schrägätzung gebildetes Fenster in das Substrat (3), wodurch die Störstellen in seitlicher Richtung in das Substrat (3) diffundieren, um einen niedrigdotierten Diffusionsbereich (5) im Substrat (3) zu bilden,
Vorbelegen von hochdotierten Störstellen mit der gleichen Leitfähigkeit wie die bereits implantierten Störstellen auf dem niedrigdotierten Diffusionsbereich (5) und Glühen des niedrigdotierten Diffusionsbereichs (5) zusammen mit dem sich ergebenden Vorbelegungsbereich (6), um zwischen dem niedrigdotierten Diffusionsbereich (5) und dem vorbelegten Bereich (6) einen ohmschen Kon takt auszubilden, und
Bilden von Metallplatten (M2, M3) unter dem Substrat (3) bzw. auf dem vorbelegten Bereich (6)

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Ablagerung und die Schrägätzung die folgen den Schritte enthalten:
Ausbilden des Oxids (2) mit einer Dicke von 1 bis 2 um auf dem Substrat (3) mit einem spezifischen elektri schen Widerstand von 10 bis 20 Ωcm,
Aufdampfen eines Aufschleuderglases (1) als Isolator mit einer hohen Ätzrate auf dem ausgebildeten Oxid (2), Härten des bedampften Oxids (2) durch Schleu dern des bedampften Oxids (2) während 25 Sekunden mit ungefähr 2500 min^-1 und weiteres Härten des bereits gehärteten Oxids (2) bei hoher Temperatur,
Eintauchen des weiter gehärteten Oxids (2) in ein Ätzmittel, um das weiter gehärtete Oxid (2) schräg zu ätzen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Implantationsenergie der Störstellen ungefähr 180 keV beträgt und die Störstellenkonzentration ungefähr 1 · 10¹² cm^-2 beträgt, so daß die durchschnittliche Tiefe der Implantation 0,5 µm beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Glühen während 40 Minuten bei einer Tempera tur von ungefähr 1050°C in einer Feuchtatmosphäre ausge führt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die auf dem vorbelegten Bereich (6) ausgebildete Metallplatte (M3) eine Feldplattenstruktur besitzt, die sich bis zu einer Außenseite des Oxids (2) erstreckt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Metallplatte (M3) eine Länge von ungefähr 30 µm besitzt und Aluminium enthält.

7. Verfahren zur Herstellung von Dioden mit verbes serter Durchbruchspannungscharakteristik, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Ablagern und Härten eines Isolators (1) mit hoher Ätzrate auf der Oberseite eines auf einem N-Substrat (3) ausgebildeten Oxids (2), anschließend Schrägätzen des Oxids (2),
Implantieren von P-Störstellen in das schrägge ätzte Oxid (2), um im Substrat (3) einen niedrigdotierten Diffusionsbereich (5) auszubilden, und
Vorbelegen von hochdotierten Störstellen (6) auf dem ausgebildeten niedrigdotierten Diffusionsbereich (5), um dadurch eine Diodenstruktur zu bilden, die beginnend an der Unterseite des Oxids (2) in Abwärtsrichtung die Reihenfolge P⁺-P⁻-N besitzt.