DE19939484A1 - Schottky-Diode - Google Patents
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Abstract
Bei einer neuartigen Schottky-Diode endet ein Molybdän-Schottky-Kontaktmetall auf der Oberfläche eines Silizium-Halbleiterplättchens über einer Schutzring-Diffusion vom P·+·-Leitungstyp und weist einen Abstand von der darauf gerichteten Kante einer Feldoxyd-Schicht auf, wobei sowohl die Molybdän-Schicht als auch die Feldoxyd-Schicht von einem Aluminiumkontakt bedeckt sind, um ein Abheben des Molybdäns von dem Silizium zu verhindern.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Schottky-Dioden der im Oberbegriff des
Anspruchs 1 genannten Art und insbesondere auf eine neuartige Schottky-Diode, die
eine Molybdän- oder andere Metall-Sperrschicht aufweist, wobei eine Aluminium-
Kontaktschicht über der Sperrschicht liegt, und die Erfindung bezieht sich insbesondere
auf eine neuartige Struktur, die eine Entschichtung der Sperrschicht verhindert.
Schottky-Dioden sind gut bekannt, und die US-Patente 4 206 540 und 4 899 199 zeigen
typische Schottky-Bauteile. Ein übliches Schottky-Bauteil verwendet eine Molybdän-
Kontakt- oder Sperrschicht über der Oberfläche eines Silizium-Halbleiterplättchens, um
als die Schottky-Sperrschicht zu wirken. Es können andere Metalle anstelle des Molyb
däns verwendet werden. Ein Kontaktmetall, üblicherweise Aluminium, überzieht das
Molybdän.
Es ist weiterhin gut bekannt, eine P+-Schutzringdiffusion in der Nähe des Randes des
Silizium-Halbleiterplättchens zu verwenden, um elektrische Felder und Ströme am
Rand zu verringern und dadurch die Sperrdurchbruchspannung des Halbleiterplätt
chens anzuheben. Die Molybdän-Schicht kontaktiert üblicherweise die Schutzringober
fläche und liegt über dieser und überlappt dann eine Feldoxydschicht, die ein Teil der
Maske war, die während der Diffusion des Ringes verwendet wurde. Molybdän oder
andere Metalle, die üblicherweise als eine Sperrschicht verwendet werden, wie z. B.
Wolfram, Vanadium, Platin oder Palladium, haften nicht gut an dem Siliziumdioxyd.
Daher überlappt die Aluminium-Kontaktschicht den Rand des Molybdäns und stellt
einen guten Kontakt mit dem Feldoxyd sicher, wobei gleichzeitig der Rand der
Molybdän-Schicht abgedichtet wird.
Dennoch neigt das Molybdän dazu, sich von dem Oxyd zu entschichten, wodurch Bau
teildefekte hervorgerufen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schottky-Diode der eingangs genannten
Art zu schaffen, bei dem das Molybdän oder das andere Sperrschichtmetall gegen eine
Entschichtung geschützt ist, so daß die vorstehend genannten Nachteile vermieden
werden.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
Gemäß der Erfindung ist der Rand der Schottky-Kontaktschicht um 5 µm oder mehr
gegenüber dem Oxydfenster zurückgeätzt, das den P+-Schutzring definiert. Typische
Schottky-Kontaktschichten schließen ohne Beschränkung Molybdän, Paüadium, Platin,
Vanadium und Wolfram ein. Die Aluminium-Kontaktschicht liegt dann über der Oberflä
che der Molybdän-Schicht, über dem Molybdän-freien freiliegenden Oberflächenteil des
P+-Schutzringes, der durch die Zurückätzung von 5 µm oder mehr geöffnet wird, und
über der Oberfläche der Feldoxydschicht, die eine Kante des P+-Schutzringes definier
te, und die Aluminium-Kontaktschicht steht mit diesen Bereichen in Kontakt. Somit sind
benachbarte Kanten der Feldoxyd- und Molybdän-Schichten absichtlich mit Abstand
voneinander angeordnet, und das Molybdän haftet fest lediglich an dem Silizium an.
Weiterhin ist die Breite des P+-Schutzringes gegenüber den üblichen 50 µm auf unge
fähr 20 µm verringert, um Halbleiterplättchen-Oberfläche bei vorgegebenen Bauteil-
Nennwerten einzusparen, ohne daß die Durchbruchspannung beeinflußt wird.
Es sei bemerkt, daß obwohl Molybdän das bevorzugte, die Schottky-Sperrschicht bil
dende Metall ist, und Aluminium das bevorzugte Kontaktmetall ist, auch andere bekann
te Materialien anstelle des Molybdäns verwendet werden können und daß andere Kon
taktmetalle, wie z. B. eine Dreimetall-Ti-Ni-Ag-Schicht anstelle des Aluminiums verwen
det werden kann.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausfüh
rungsbeispielen noch näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Schottky-Halbleiterplättchen.
Fig. 2 eine Querschnittsansicht des Halbleiterplättchens 1 entlang der Schnittlinie 2-2
nach Fig. 1 für das bekannte Schottky-Bauteil.
Fig. 3 eine Querschnittansicht des Halbleiterplättchens nach Fig. 1 entlang der
Schnittlinie 2-2 in Fig. 1 für die zurückgeätzte Molybdän-Anordnung gemäß der Erfin
dung.
Es wird zunächst auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen, in denen ein bekanntes
Schottky-Dioden-Halbleiterplättchen 10 gezeigt ist, das aus einem Siliziumkörper 11
gebildet wird, der vom N+-Leitungstyp sein kann und auf dem eine epitaxial gebildete
N--Schicht 12 ausgebildet ist, die die Schicht ist, die die Grenzschichten und Über
gangsschichten aufnimmt. Das Halbleiterplättchen 10 weist einen P+-Schutzring 20 auf,
der in das Halbleiterplättchen eindiffundiert ist, und der den aktiven Bereich des Halblei
terplättchens umgibt.
Eine Feldoxydschicht 22 verbleibt auf der oberen Oberfläche des Halbleiterplättchens
10 in Fig. 2, und dieses Feldoxyd 22 ist der Rest einer vollständigen Oxydbeschich
tung, die mit Diffusionsfenstern versehen wurde, die zur Festlegung der Diffusionen 20
und 21 in einem üblichen Diffusionsschritt verwendet wurde.
Eine Sperrschicht 30, wie z. B. eine Molybdän-Schicht, wird dann über der Oberfläche
der N--Schicht 12 und dem P+-Schutzring 20 und dann über und oberhalb des Feld
oxyds 22 abgeschieden. Eine Aluminium-Kontaktschicht 31 wird dann auf die
Molybdän-Schicht 30 und über die Kante 33 der Schicht 30 und über das Feldoxyd 22
abgeschieden, um die Molbydän-Schicht sicher gegen das Feldoxyd zu halten. Eine
untere Anoden-Kontaktschicht 34 wird in geeigneter Weise auf den Boden des Berei
ches 11 aufgebracht.
Die Molybdän-Schicht 30 neigt bei bekannten Bauteilen immer noch zu einer Entschich
tung von dem Oxyd 22, was einen Bauteilausschuß und Bauteilausfälle hervorruft.
Fig. 3 zeigt die vorliegende Erfindung für das Halbleiterplättchen nach Fig. 1, und sie
kann direkt mit Fig. 2 verglichen werden, in der identische Elemente identische
Bezugsziffern aufweisen.
Eine wesentliche Änderung in Fig. 3 besteht darin, daß daß die Außenkante 40 der
Molybdän-Schicht 30 unter Verwendung bekannter Ätzverfahren (nach der Abschei
dung der Schicht) um typischerweise 5 µm oder mehr gegenüber der Kante der Oxyd
schicht 30 zurückgeätzt wird, so daß der Rand der Molybdän-Schicht sich mit zumin
dest einem Teil des Schutzringes 41 überlappt.
Als Ergebnis des Zurückätzens der Molybdän-Schicht 30 gemäß Fig. 3 liegt die
Molybdän-Schicht lediglich über dem Silizium 12, an dem es gut anhaftet.
Weiterhin steht die Kontaktschicht 31, die so gewählt ist, daß sie gut an dem Silizium,
dem Siliziumdioxyd und dem Sperrschicht-Metall anhaftet, mit der Oberfläche des P+-
Siliziums 41 und dem Feldoxyd 22 in Kontakt, an dem sie fest anhaftet. Typische Kon
taktmetalle schließen Aluminium, Chrom und Titan ein. Somit wird das Problem der Ent
schichtung der Sperrschicht vermieden.
Obwohl eine Molybdän-Sperrschicht beschrieben wurde, können auch andere gut
bekannte Metalle, die nicht gut an dem Siliziumdioxyd anhaften, ebenfalls verwendet
werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung bezüglich spezieller Ausführungsformen beschrieben
wurde, sind für den Fachmann vielfältige Abänderungen und Modifikationen und andere
Anwendungen ohne weiteres ersichtlich. Die vorliegende Erfindung ist daher nicht
durch die vorstehende Beschreibung sondern lediglich durch die beigefügten Ansprü
che beschränkt.
Claims (15)
1. Schottky-Diode mit einem Silizium-Halbleiterplättchen, das eine obere Silizium
oberfläche vom N-Leitungstyp aufweist, die zur Aufnahme eines eine Schottky-
Sperrschicht bildenden Metalls ausgebildet ist, mit einer langgestreckten Diffusion von
P-Leitungstyp, die in der Oberfläche des Halbleiterplättchens und benachbart, jedoch in
Entfernung von einer Kante des Halbleiterplättchens ausgebildet ist, wobei die Diffusion
vom P-Leitungstyp erste und zweite mit Querabstand angeordnete Kanten aufweist, die
ihre Querbreite definieren, mit einer Feldoxydschicht, die auf der oberen Oberfläche des
Silizium-Halbleiterplättchens angeordnet ist und sich von einer Stelle, die teilweise eine
erste Kante der Diffusion vom P-Leitungstyp überlappt, in Richtung auf den Rand des
Halbleiterplättchens erstreckt, mit einer Schicht aus einem eine Schottky-Sperrschicht
bildenden Metall, die über der Siliziumoberfläche vom N-Leitungstyp angeordnet ist, in
Kontakt mit dieser steht, sich über die Diffusion vom P-Leitungstyp bis zu einem Punkt
erstreckt, der von dem zweiten Rand der Diffusion vom P-Leitungstyp einen Abstand
von zumindest 5 µm aufweist, und mit der freiliegenden Oberfläche der Diffusion vom
P-Leitungstyp in Kontakt steht, und mit einem Kontaktmetall, das über dem Sperr
schichtmetall, über der Diffusion vom P-Leitungstyp in Bereichen, die nicht mit dem
Sperrschichtmetall in Kontakt stehen und über der Feldoxydschicht und über zumindest
einem oberen Oberflächenteil des Feldoxydes angeordnet ist und mit diesen Teilen in
Kontakt steht.
2. Diode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrschichtmetall aus
zumindest einem der folgenden Materialien besteht: Molybdän, Wolfram, Vanadium,
Platin, Palladium und Nickel.
3. Bauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktmetall aus
zumindest einem der folgenden Bestandteile besteht: Aluminium, Titan, Chrom und
Ti-Ni-Ag.
4. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Siliziumoberflä
che vom N-Leitungstyp die Oberfläche einer leicht dotierten Schicht aus epitaxial gebil
detem Silizium ist.
5. Diode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrschichtmetall aus
zumindest einem der folgenden Materialien besteht: Molybdän, Wolfram, Vanadium,
Platin, Palladium und Nickel.
6. Bauteil nach Anspruch 5, bei dem das Kontaktmetall aus zumindest einem der fol
genden Materialien besteht: Aluminium, Titan, Chrom und Ti-Ni-Ag.
7. Diode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusion vom
P-Leitungstyp ein ringförmiger Schutzring ist.
8. Bauteil nach Anspruch 7, bei dem die obere Siliziumoberfläche vom N-Leitungstyp
die Oberfläche einer leicht dotierten Schicht aus epitaxial gebildetem Silizium ist.
9. Diode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrschichtmetall aus
zumindest einem der folgenden Materialien besteht: Molybdän, Wolfram, Vanadium,
Platin, Palladium und Nickel.
10. Bauteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktmetall aus
zumindest einem der folgenden Materialien besteht: Aluminium, Titan, Chrom und Ti-Ni-
AgTi-Ni-Ag.
11. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Breite der Diffusion vom P-Leitungstyp ungefähr 0,508 mm beträgt.
12. Diode nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrschichtmetall
aus zumindest einem der folgenden Materialien besteht: Molybdän, Wolfram, Vanadi
um, Platin, Palladium und Nickel.
13. Diode nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktmetall aus
zumindest einem der folgenden Materialien besteht: Aluminium, Titan, Chrom und Ti-Ni-
AgTi-Ni-Ag.
14. Bauteil nach Anspruch 11, bei dem die obere Siliziumoberfläche vom N-
Leitungstyp die Oberfläche einer leicht dotierten Schicht aus epitaxial gebildetem Silizi
um ist.
15. Diode nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusion vom P-
Leitungstyp ein ringförmiger Schutzring ist.
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