DE1962814A1 - Metall-Halbleiterdiode - Google Patents

Metall-Halbleiterdiode

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DE1962814A1
DE1962814A1 DE19691962814 DE1962814A DE1962814A1 DE 1962814 A1 DE1962814 A1 DE 1962814A1 DE 19691962814 DE19691962814 DE 19691962814 DE 1962814 A DE1962814 A DE 1962814A DE 1962814 A1 DE1962814 A1 DE 1962814A1
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Klaus Dipl-Ing Reindl
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Description

Die Erfindung betrifft eine Metall-Harbleiterdiode mit einer, auf einem Halbleiterkörper angeordneten, mit einem ersten Kontaktfenster versehenen ersten Isolatorschicht.
Das zur Herstellung der meisten Planarbauelemente benutzte Siliciumdioxid ist nicht ideal in seinen elektrischen Eigenschaften. Beispielsweise treten in Siliciumdioxid positive Oxidladungen auf, die unter dem Einfluß von elektrischen Feldern driften. Ferner ist am Rand des Metall-Halbleiter-Übergangs dac elektrische Potential inhomogen, was eine hohe Feldstärke bewirkt.
Die Existenz der Ladungen in der Isolatorschicht und die hohen Randfelder verhindern gute Sperroigenschaften einer Diode. Um diese zu verbessern, weist eine bekannte Diode einen diffundierten Schutzring unter der Randzone des Metall-Halbleiter-Ubergangs auf. Dadurch wird die Durchbruchsspannung der Diode bis zu der des diffundierten Schutzringes erhöht.
Bei anderen Dioden bewirken ein über die Isolatorschicht ausgedehnter Metallkontakt oder eine vom Randgebiet des Metall-Halbleiter-Ubergangs elektrisch getrennte Steuerelektrode eine Verbesserung der Durchbruchseigenschaften. Ea sind auch Dioden mit zwei Elekti*odenmaterialien bekannt, von denen das äußere, ringförmige eine höhere Austrittsarbeit gegenüber Silicium besitzt.
Die Anordnung einos diffundierten Schutzringes unter der Handzone erfordert eine Diffusion; der dadurch entstehende pn-übergang liefert einen Sperratrom, und durch Rekombination der Minoritäta-Ladun^etrüger wird die Schalfczeit erhöht. Versieht
109825/1771
VPA 9/110/0019 Kot/Dx - 2 -
SAD ORIGINAL
man weiterhin die Isolatorschicht mit der nötigen DioJte von ungefähr 0»5 /um, dann ist die V/ir&ung der über diesei» IsοIatorachicht alusgedehnten Elektrode nur noch gering. Die Anordnung eineij. Steuerelektrode erfordert eine l«e&tzliche Hilfsapannung, und ist in ihrem Herstellungspro^M^aufwendig. Die Verwendung von zwei Elektrodenmaterialien ist technologisch aufwendig und im allgemeinen mit einer normalen und einfachen Fertigung nicht verträglich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine einfach herstellbare Metall-Halbleiterdiode anzugeben, die gute Sperreigenschaften aufweist, und eine hohe Durchbruchsspannung hat.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine zweite, im Vergleich zur ersten Isolatorschicht dünnere Isolatorschicht ein zweites, im Vergleich zum ersten Kontaktfenster kleineres Eontaktfenster aufweist, derart, daß die zweite Isolatorschicht den Rand der Oberfläche des durch das Kontaktfenster tretenden Halbleiterkörpers bedeckt, und daß im ersten und im zweiten Kontaktfenster Kontaktmetall vorgesehen ist.
Die zweite Isolatorschicht wird zweckmäßigerweise so dick gewählt, daß sie nach ihrer Herstellung durch die nachfolgenden technologischen Schritte, wie beispielsweise das Aufbringen des Kontaktmetalls, nicht zerstört wird. Sie soll weiterhin auch so dick sein, daß bei Anlegung einer Spannung an die Diode ihre Durchbruchsfeldstärkc nicht überschritteil wird. Beispielsweise erfordert eine Spannung von 160 Volt eine Schichtdicke der zweiten Isolatorschicht von etwa 200 S» wenn das Kontaktmetall Aluminium ist, der Halbleiterkörper aus Silicium von 1,8A?, cm spezifischem Widerstand, und die zweite Isolatorschicht aus Siliciumnitrid besteht.
Die Durchbruchsspannungen der erfindungsgemäßen Dioden sind wesentlich höher als die der mit einem diffundierten Schutzring versehenen Dioden, Da Minoritätsträger praktisch nicht voi'handen sind, hat die Diode eine aehr kurze Schaltzeit. Su ihrov Herstellung sind keine Diffusionsofen nötig, was eine technologisch einfache Fertigung erlaubt.
109825/1771 .
Vt .· 1V Π 0/0019 _ --; _.
BAD ORIGINAL
-•S- 19628H
Beispielsweise kann die Herstellung der erfindungsgeafcßen Diode derart erfolgen, daß zunächst in die erdte, dickere Isolatorschicht ein eratea Fenster geätzt wird, daß dann die zweite Isolatorschicht gettefläehig auch über der ersten Isolatorschicht aufgebracht wird, daß in die zweite Isolatorschicht ein zweites Fenster geätzt wird, welches in seinem Durchmesser etwa 10 bis 50 /um kleiner ist als das erste Fenster, und daß schließlich in das erste Fenster über die zweite Isolatorschicht der iietallkontakt eingebracht wird.
Der Halbleiterkörper kann aus Silicium, Germanium, Galliumarsenid oder anderen geeigneten Materialien bestehen.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die zweite Isolatorschicht aus mindestens swei isolierenden Filmen besteht. Geeignete Materialien für diese sind beispielsweise Siliciumdioxid und Siliciumnitrid.
Weitere Mer3:nale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figur, in der eine Metall-Halbleiterdiode im Schnitt dargestellt ist.
Auf einem Halbleitersubstrat 1, dessen spezifischer Widerstand 10 '~Λλ cm beträgt, ist eine epitaktische Schicht 2 mit einem spezifischen Widerstand von 1,0*$ cm angeordnet. Das Halbleitersubstrat 1 und die epitaktische Schicht 2 bilden einen Halbleiterkörper. Auf der epitaktischen Schicht 2 ist eine erste iBolatorschicht 3, die aus thermischem Siliciumdioxid besteht, und die ein erstes kreisförmiges Fenster 5 aufweist, angeordnet. Die erste iDolatorschicht 3 wird von einer zweiten Isolatorschicht 4, die au3 pyrolythisehem Siliciumnitrid besteht, überdeckt. Die zweite Isolatorschicht 4 überdeckt auch den Randberoich des Fensters 5 auf der Oberfläche der epitaktischen Schicht 2 so, daß ein kreisförmiges Fenster 6, dessen Durchmesser 10 bis 30 /um kleiner ist als der des Fensters 5, für das Kontaktmetall 7 frei bleibt. Als Kontaktmetall ist Aluminium oder eine Legierung auft Aluminium und Nickel geeignet. Es ' können Jedoch auch andere Materialien als Kontaktmetall, wie
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ViA 0/1 10/OCiQ _ 4 _
BAD ORIGINAL
beispielsweise KLatinsilicid, verwendet werden«.
Die Sehio&luiioke Äer ersten Isolatorschicht 5 beträgt-0,6 /um, die Schichtdicke der zweiten Isolatorschicht 4 etwa 200 $,.
Die zweite Isolatorschicht kann aus einer Folge von zwei Filmen bestehen. Für einen Halbleiterkörper aus η-leitendem Silicium mit einem spezifischen Widerstand von 0,6-Ci cm besteht beispielsweise für eine Durchbruchsspannung von 60 Volt der erste Film aus thermischem Siliciumdioxid mit einer Schichtdicke von 50 a und der zweite Film aus pyrolythisehern Siliciumnitrid mit einer Schichtdicke von 110 a. Bei einem Halbleiterkörper aus n-leitendem Silicium mit einem spezifischen Widerstand von 5,0 ücm ist für eine Durchbruchsspannung von 200 Volt ein erster, 150 ίι dicker Film aus Siliciumdioxid und ein zweiter, 400 % dicker Film aus pyrolythischem Siliciumnitrid vorgesehen.
Durch die Ausbildung der zweiten Isolatorschicht mit Hilfe zweier oder auch mehrerer Filme wird erreicht, daß die leckströmc sehr klein sind, und daß die Rekombination der Ladungsträger über Traps vermieden wird.
7 Patentansprüche
1 Figur
VPA 9/110/0019 ' - 5 -
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Claims (1)

  1. Pat en tan slrü c hjt
    M .yMetall-HaX^ieiterdiode mit einer, auf einem ftütbleiterkörper angeordneten, mit einem ersten Kontaktfenster versehenen ersten Isolatorschicht, dadurch gekennzeichnet , daß eine aweite im Vergleich zur ersten Isolatorschicht dünnere Isolatorschicht ein zweites im Vergleich sum ersten Kontaktfenster kleineres Kontaktfenster aufweist, derart, daß die zweite Isolatorschicht den Rand der Oberfläche des durch das erste Kontaktfenster tretenden Halbleiterkörpers bedeckt, und daß im ersten und zweiten Kontaktfenster Kontaktmetall vorgesehen ist.
    2. Metall-Halbleiterdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Isolatorschicht aus Siliciumdioxid und die zweite Isolatorschicht aus Siliciumnitrid besteht.
    5. Metall-Halbleiterdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Isolatorschicht aus mindestens zwei isolierenden Filmen besteht.
    4. Metall-Halbleiterdiode nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß die Filme aus Siliciumdioxid und Siliciumnitrid bestehen.
    5. Metall-Halbleiterdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die erste Isolatorachicht eine Schichtdicke von 0,4 -"0,8 /um, und daß die zweite Isolatorschicht eine Schichtdicke von 100 - 500 & aufweist.
    6. Metall-Halbleiterdiode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite laolatorschicht eine /Schichtdicke von 200 8 aufweist.
    7. N'iutall-Halbleiterdiodo nach niindcK.:tomi einem dor 1 biü 6, dadurch r, e k e η η ν. e i c h η c t , dafi der Durchmesser den ssv/oiton Kontaktfunalern um 10 >0 λιπι kl'Miwr u;t -ti« der L>urahni!i;ner den uraten Kontakt-
    °''"" u'ra' 10 9 8 2 5/1771 bad
    Leerseife
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NL (1) NL7018216A (de)
SE (1) SE353815B (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6156577A (en) * 1997-04-02 2000-12-05 Tohoku Electronic Industrial Co., Ltd. Method of measuring amount of polyphenol compound
DE10344749B3 (de) * 2003-09-25 2005-01-20 Infineon Technologies Ag Schottky-Kontakt in einem elektronischen Bauelement und Verfahren zur Herstellung
US6936850B2 (en) 1999-09-22 2005-08-30 Siced Electronics Development Gmbh & Co. Kg Semiconductor device made from silicon carbide with a Schottky contact and an ohmic contact made from a nickel-aluminum material

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DE10344749B3 (de) * 2003-09-25 2005-01-20 Infineon Technologies Ag Schottky-Kontakt in einem elektronischen Bauelement und Verfahren zur Herstellung

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AT317302B (de) 1974-08-26
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FR2070856A1 (de) 1971-09-17
FR2070856B1 (de) 1974-07-12
CH517382A (de) 1971-12-31
JPS509674B1 (de) 1975-04-15
GB1271639A (en) 1972-04-19

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