DE2354854C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines scheibenförmigen Halbleiterkörpers - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines scheibenförmigen Halbleiterkörpers

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Description

Entscheidend ist auch die Erzielung einer wesentlichen Verringerung der Ausschußquote bei der Herstellung der Halbleiterkörper, wobei außerdem die Halbleiterkörper eine gleichmäßigere Qualität aufweisen als bisher.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 den Querschnitt eines scheibenförmigen Halbleiterkörpers iiiit einer Hohlkehle zwischen zwei PN-Übergängen, und
F i g. 2 eine Vorrichtung zur Herstellung von Halbleiterkörpern gemäß F i g. 1.
Gemäß F i g. 1 besteht ein scheibenförmiger Halbleiterkörper 1 aus einer oberen P-Zone 2, einer N-Zone 3 und einer unteren P-Zone 4. Die N-Zone 3 weist einen höheren spezifischen Widerstand auf, als die P-Zonen 2 und 4. Zwischen der oberen P-Zone und der N-Zone liegt ein PN-Übergang 5, während zwischen der N-Zone und der unteren P-Zone ein unterer PN-Übergang 6 liegt Im Randbereich ist der scheibenförmige Halbleiterkörper 1 mit einer symmetrisch zu den PN-Übergängen 5 und 6 liegenden Hohlkehle 7 verseher- Die Hohlkehle 7 bildet eine sogenannte doppelpositivs Abschrägung. Dabei wird eine Abschrägung positiv genannt wenn sich die Querschnittsfläche des Halbleiterkörpers von der stark dotierten Seite des PN-Überganges (niedriger spezifischer Widerstand) zur schwach dotierten Seite (höherer spezifischer Widerstand) hin vermindert Im umgekehrten Fall wird die Abschrägung negativ genannt
Zur Herstellung eines derartigen Halbleiterkörpers ist die in F i g. 2 gezeigte Vorrichtung besonders zweckmäßig. Sie besteht aus einem Substrathalter 10, auf welchem der scheibenförmige Halbleiterkörper 1, beispielsweise eine runde Siliziumscheibe, aufliegt Der scheibenförmige Halbleiterkörper 1 wird auf dem Substrathalter 10, beispielsweise durch ein Vakuum gehalten, weshalb der Substrathalter 10 hohl und in seinem oberen Teil trichterförmig ausgebildet ist Mit einer Absaugöffnung 11 ist er an eine nicht dargestellte Vakuumpumpe angeschlossen.
Seitlich des Substrathalters 10 ist eine Sandstrahldüse 12 vorgeseien, welche auf die seitliche Randfläche des scheibenförmigen Halbleiterkörpers 1 gerichtet ist. Über einen Düsenhalter 13 ist die Sandstrahldüse 12 mit einer Abiasteinrichtung 14 verbunden, welche im Beispiel aus einer auf die Oberfläche des scheibenförmigen Halbleiterkörpers 1 gerichteten Hilfsdüse 15 besteht Über eine Zuleitung 16 wird der Hilfsdüse 15 ein Gas mit konstanter Geschwindigkeit zugeführt Durch den an der Spitze der Hilfsdüse 15 entstehenden Schwebeeffekt gegenüber dem scheibenförmigen Halbleiterkörper 1 wird der Düsenhalter 13 und damit die Sanstrahldüse 12 in einem genau definierten Abstand von der Oberfläche des scheibenförmigen Halbleiterkörpers 1 gehalten. Damit ist es möglich, die Sandstrahldüse 12 symmetrisch bezüglich den beiden PN-Übergängen 5 und 6 gemäß F i g. 1 reproduzierbar auszurichten und damit eine Hohlkehle 7 herzustellen, welche immer symmetrisch zu den PN-Übergängen liegt.
Im Beispiel wird der Substrathalter 10 mit dem darauf befindlichen scheibenförmigen Halbleiterkörper 1 in Rotation versetzt, wodurch der Halbleiterkörper auf seiner Randfläche gleichmäßig mit der Hohlkehle 7 versehen wird. Dabti wird wegen des Druckunterschiedes zwischen dem aus der Hilfsdüse 15 ausströmenden Gas und der umgebenden Atmosphäre eine definierte Position der Sandstrahldüse 12 überraschend genau eingehalten.
In Abwandlung des beschriebenen Ausführungsbeispiels kann anstelle der Hilfsdüse 15 auch eine mechanische Führung vorgesehen sein, beispielsweise eine mit einer Rollkugel versehene Führungsspitze, welche mechanisch auf der Oberfläche des scheibenförmigen Halbleiterkörpers 1 aufliegt und somit die gleichmäßige Höhenführung der Sandstrahldüse 12 übernimmt
Mit der beschriebenen Vorrichtung lassen sich Hohlkehlen herstellen, welche gleichmäßig parallel zu den PN-Übergängen verlaufen. Die Sandstrahldüse 12 sorgt dafür, daß die Hohlkehle auf dem rotierenden Halbleiterkörper eine gleichmäßige Form und eine eiheitliche Tiefe aufweist Dadurch wird die Herstellung von HaIbleiterbauelementen möglich, welche Sperrspannungen von mehr als 4 kV ohne nachteilige Folgen ertragen können. Gegenüber einem herkömmlich ausgebildeten Halbleiterbauelement, das einen Halbleiterkörper vergleichbarer Größe und Struktur aufweist, läßt sich durch die beschriebene Ausbildung rnd das beschriebene Herstellungsverfahren eine um t:s zu 30% größere Sperrspannung für das Bauelement reafisjeren. Gleichzeitig wird der Aktivflächendurchmesser im Halbleiterkörper erhöht, so daß größere Ströme möglich sind.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2 liegt darin, daß vorzeitige Spannungsdurchschläge im Patentansprüche: Bereich des an die Oberfläche tretenden Randes des Halbleiterübergangs zu erwarten sind. Die zu erwarten-
1. Verfahren zum Herstellen eines scheibenförmi- den Instabilitäten sind häufig darauf zurückzuführen, gen Halbleiterkörpers, der "mindestens zwei PN- 5 daß sich der Zustand der Halbleiteroberfläche im Laufe Obergänge zwischen Halbleiterzonen abwechselnd der Zeit ändert. Der Oberflächenstrom in Sperrichtung entgegengesetzten Leitungstyps und verschieden findet infolge von Spannungsspitzen einige mikroskostarker Dotierung aufweist, wobei die von zwei be- pisch kleine Risse, auf die er sich konzentriert. Die Risse nachbarten PN-Übergängen (5, 6) eingeschlossene treten gewöhnlich nur an dem an die Oberfläche treten-Halbleiterzone (3) einen höheren spezifischen Wi- io den Rand des Halbleiterübergangs in Erscheinung. An demand aufweist als die beiden benachbarten Halb- diesen winzigen Stellen kann jedoch eine derart konleiterzonen (2, 4), diese zwei benachbarten PN- zentrierte Wärmeentwicklung entstehen, daß unabhän· Übergänge (5, 6) an den Randflächen des scheiben- gig von der Größe des Halbleiterkörpers eine Schmelze förmigen Halbleiterkörpers (t) jin die Oberfläche gebildet und die Sperrfähigkeit des Bauelementes zertreten und der Rand dieser PN-Übergänge symme- 15 stört wird. Diejenige Spannung, bei welcher der getrisch zwischen den zwei benachbarten PN-Über- sperrte Übergang seine hohe Impedanz verliert, wird als gangen (5, 6) in Form einer Hohlkehle (7) abge- Durchbruchspannung in Sperrichtung bezeichnet Zur schrägt ist, und bei dem die Hohlkehle (7) durch Vermeidung derartiger Durchbrüche ist es aus der Sandstrahlen hergestellt wird, dadurch ge- schweizerischen Patentschrift4 14866 in Übereinstimkennzeishnet, daß eine Sandstrahldüse (12) ge- 20 mung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, genüber der zu den zwei PN-übergängen (5,6) par- den an die Oberfläche tretenden Rand der PN-Überallelen Hauptfläche des scheibenförmigen Halblei- gänge durch Sandstrahlen in Form einer Hohlkehle abterkörpers (1) selbsttätig geführt wird, wobei eine zuschrägen.
Relativbewegung zwischen dem scheibenförmigen Weiterhin ist auch aus der DE-OS 15 64 146 ein Ver-
Halbleiterkörper (1) und der Sandstrahldüse (12) er- 25 fahren zur Herstellung eines scheibenförmigen Halblei-
zeugt wird. terkörpers bekannt, bei dem die Hohlkehle durch Sand-
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- strahlen mittels einer auf die Seite der rotierenden zeichnet, daß der scheibenförmige Halbleiterkörper Halbleiterscheibe gerichteten Düse erzeugt wird.
(1) gegenüber der Sandstrahldüse (12) in Rotation Beiden bekannten Verfahren ist gemeinsam, daß die
versetzt wird. 30 Ausrichtung des Sandstrahls bei der Bearbeitung des
3. Vorricntung zur Ausführung des Verfahrens Halbleiterkörpers nicht nach den sich ändernden Gegenach Anspruch 1, dadurch ^',kennzeichnet, daß die benheiten des Halbleiterkörpers erfolgt, sondern starr Sandstrahldüse (12) mi* einer Abtasteinrichtung (14) ist, so daß die gebildete Hohlkehle im allgemeinen nicht verbunden ist, wobei die Abti -,!einrichtung (14) auf wirklich parallel zu den PN-Übergängen gehalten werder zu den zwei PN-Übergängen (5,6) des scheiben- 35 den und daher die optimale Spannungsfestigkeit nicht förmigen Halbieiterkörpers (I) parallelen Hauptfiä- erreicht werden kann.
ehe des scheibenförmigen Halbleiterkörpers (1) ge- Andererseits ist aus der US-PS 28 86 026 ein Verfah-
führtist. ren zur Bearbeitung von Halbleiterkristallen mit ge-
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn- krümmten PN-Übergänger. bekahki, bei dem der kurzeichnet, daß die Abtasteinrichtung (14) eine Hilfs- 40 venförmige Verlauf eines PN-Übergangs über eine düse (15) enthält, welcher ein Gas mit konstanter Vierpunkt-Widerstandsmessung abgetastet wird und ei-Geschwindigkeit zugeführt wird. ne Säge durch einen Servomechanismus so nachgeführt
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn- wird, daß die Schnittfläche im Kristall einen konstanten zeichnet, daß die Abtasteinrichtung (14) aus einem Abstand zum PN-Übergang aufweist
mechanischen Abtaststift besteht. 45 Dieses Verfahren ist jedoch wegen des erforderlichen
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn- Servosystems nicht nur sehr aufwendig, sondern setzt zeichnet, daß der scheibenförmige Halbleiterkörper als Referenz einen an die Oberfläche tretenden PN-(1) auf einem Substrathalter (10) gegenüber der fest- Übergang voraus., der in seiner räumlichen Lage wähstehenden Sandstrahldüse (12) um seine Symmetrie- rend der Bearbeitung nicht verändert wird. Diese Bedinachse drehbar ist. 50 gung ist jedoch gerade bei der Ausgangssituation für die
vorliegende Erfindung nicht gegeben.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Verfahren zum Herstellen eines scheibenförmigen Halbleiterkörpers zu schaffen, bei dem mit einfachen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung 55 Mitteln die Hohlkehle zur Erhöhung der Sperrspannung eines scheibenförmigen Halbleiterkörpers gemäß dem in der Weise erzeugt wird, daß sie gemäß den tatsächli-Oberbegriff des Anspruchs 1. chen Gegebenheiten des Halbleiterkörpers parallel zu Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur den an die Oberfläche tretenden PN-Übergängen verDurchführung des Verfahrens. läuft.
Bekannte Halbleiterbauelemente mit mehreren PN= 60 Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs
Übergängen, z. B. Thyristoren, welche für hohe Sperr- genannten Art- durch die Merkmale aus dem Kennzei-
spannungen im Bereich einiger kV ausgelegt sind, wei- chen des Anspruchs 1 gelöst.
sen verschiedene grundlegende Nachteile auf. Obwohl Durch die selbsttätige Führung der Sandstrahldüse
bekannte Bauelemente dieser Art von ihrer Dimensio- gegenüber der zu den zwei PN-Übergängen parallelen
nierung her gesehen relativ hohe Sperrspannungen vor- 65 Hauptfläche des scheibenförmigen Halbleiterkörpers
übergehend oder im Dauerbetrieb vertragen können- wird erreicht, daß die Hohlkehlen in ihrem räumlichen
ten, dürfen sie sicherheitshalber jedoch nur bei niedrige- Verlauf optimal an den Verlauf der an die Oberfläche
ren Sperrspannungen betrieben werden. Die Ursache tretenden PN-Übergänge angepaßt sind.
DE2354854A 1973-10-11 1973-11-02 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines scheibenförmigen Halbleiterkörpers Expired DE2354854C2 (de)

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