DE2431506A1 - Thyristor und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Thyristor und verfahren zu seiner herstellung

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Description

SlEI1IEIiS AKTIENGESELLSCHAFT 8 München 2, -UUL 1974
Berlin und München V/ittelsbacherplatz 2
74/1104
Thyristor und Verfahren zu seiner Herstellung.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Thyristor mit einem Halbleiterkörper, der eine mit einer Emitterelektrode wenigstens teilweise bedeckte-Emitfcerzone und eine unter der Emitterzone liegende, an die Oberfläche des Halbleiterkörpers tretende, mit einer Steuerelektrode verbundene Basiszone aufweist, mit einer auf der Emitterelektrode liegenden Kontaktelektrode, die mit einer planen Fläche auf dem Halbleiterkörper aufliegt und mit einer zwischen Steuerelektrode und Emitterelektrode liegenden, mit einer Hiifsemitterelektrode verbundenen Hilfsemitterzone.
Die Hilfsemitterzone hat in Verbindung mit den übrigen Zonen des Halbleiterkörpers den Zweck, einen über die Steuerelektrode eingespeisten Steuerstrom zu verstärken. Der Steuerstrom fließt dabei über die Steuerelektrode in die Basiszone und von dieser zur Hilfsemitterzone. Diese emittiert Ladungsträger in die Basiszone, wodurch der Steuerstrom über den bekannten Rückkopplungsmechanismus bei einer Vierschichtstruktur verstärkt wird und über die Basiszone als verstärkter Steuerstrom zur Emitterzone des Thyristors fließt.
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Hab/dd
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Thyristoren v/erden meist von hohen Strömen durchflossen und sind daher mit einer auf der Emitterelektrode liegenden großflächigen Kontaktelektrode kontaktiert. Damit die Funktion der stromverstärkenden Hilfsemitterzone erhalten bleibt, darf diese jedoch nicht von der Kontaktelektrode kontaktiert sein. Es sind daher Vorschläge bekannt geworden, die die Hilfsemitterelektrode und die Hilfsemitterzone in einen im Halbleiterkörper vorgesehenen Graben verlegen, so daß die Kontaktelektrode auf ihrer auf dem Halbleiterelement liegenden Seite plan ausgeführt v/erden kann. Diese Lösung ist jedoch recht umständlich, da zuerst ein Graben hergestellt und der Boden dieses Grabens dann metallisiert werden muß.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen Thyristor gemäß der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, bei dem diese Probleme nicht auftreten.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsemitterelektrode dünner als die Emitterelektrode ist, daß ihre Oberfläche tiefer als die der Emitterelektrode liegt und daß die Kontaktelektrode an ihrer der Emitterelektrode zugekehrten Seite plan ist und nur auf der Emitterelektrode aufliegt»
Die Hilfsemitterelektrode ist relativ einfach dadurch herstellbar, daß der Halbleiterkörper mit einer Metallschicht von der Dicke der Emitterelektrode bedeckt wird, daß dann durch eine erste Fotomaskierung und eine erste Ätzung die Form der Emitterelektrode und die Form der Hilfsemitterelektrode festgelegt wird, indem die Metallschicht in den übrigen Bereichen weggeätzt wird, und daß dann durch eine zweite Fotomaskierung und eine zweite Ätzung die Hilfsemitterelektrode auf die gewünschte Höhe abgeätzt wird.
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Eine andere "besonders vorteilhafte Variante besteht darin, daß nach Aufbringen der Metallschicht mittels einer ersten Fotomaskierung ein aus einem ersten fotoempfindlichen Lack bestehendes erstes Muster aufgebracht wird, dessen Form der Form der Emitterelektrode und der Form der Steuerelektrode entspricht, daß mittels einer zweiten Fotomaskierung ein zweites, der Form der Hilfsemitterelektrode entsprechendes Muster aufgebracht wird, dessen Lösungsmittel den ersten fotoempfindlichen Lack nicht löst, daß durch eine erste Ätzung die unmaskierten Bereiche der Metallschicht abgeätzt v/erden, daß das zweite Muster abgelöst wird und daß dann die Hilfsemitterelektrode durch eine zweite Ätzung auf die gewünschte Dicke abgeätzt wird.
Ein weiteres einfaches Verfahren besteht darin, daß der Halbleiterkörper mit einer Metallschicht von der Dicke der Emitterelektrode bedeckt wird, daß dann durch eine erste Fotomaskierung und eine erste Ätzung in die Metallschicht ein Graben geätzt wird, dessen Form der Form der Hilfsemitterelektrode
entspricht, und daß dann mittels einer zweiten Fotomaskierung und einer zweiten Ätzung die zwischen Emitterelektrode und Graben liegenden Bereiche der Metallschicht abgeätzt werden.
Die Erfindung wird anhand dreier Ausführung^sbeispiele in Verbindung mit den Figuren 1-14 näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen teilweisen Schnitt durch das Halbleiterelement eines Thyristors mit aufgesetzter Kontaktelektrode,
Fig. 2-5 aufeinanderfolgende Verfahrensschritte eines ernten Herstellungsverfahrens,
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Pig. 6-10 aufeinanderfolgende Verfahrensschritte eines zweiten Herstellungsverfahrens und
Pig. 11 - 14 aufeinanderfolgende Verfahrensschritte eines dritten Herstellungsverfahrens.
Das Halbleiterelement nach Pig. 1 v«Teist einen Halbleiterkörper mit fünf Zonen, nämlich einer Emitterzone 1, einer Basiszone 2 und sv/ei weiteren Zonen 3 bzw. 4 sowie einer Hilfsemittersone 5 auf. Die Emitterzone 1 ist mit einer Emitterelektrode 6 bedeckt, v/ährend die Hilfsemitterzone mit einer Hilfsemitterelektrode 7 und die Basiszone 2 mit einer Steuerelektrode 8 elektrisch verbunden ist. Die Hilfsemitterelektrode 7 ist außerdem auf ihrer der Emitterzone 1 zugekehrten Seite mit der Basiszone 2 verbunden. Auf dem Halbleiterelement liagt eine Kontaktelektrode 9 auf j die die Emitterelektrode S kontaktiert* 3in Sontakt mit der Hilfsemitterelektücae 7 v/ird 'dadurch Teriaieasn, daß diese dünner als die 3aii"ttsrelekti'ode 6 ist, so dai3 ihre jser-Tläclie tiefer als die Obarfläelas &sr Emitter— ilslrsrsca c lieg'i= 2ie vjitsren !Flächen der genannten Elektrodsn lisgsn auf glsiaier .lölis» Dis Hilfssmi'i'Gsr- -slektrode "~ kann seisOislsvreise 15/iisi diel: sein, 77älirs2iä
3.'.X weis™ *
Sie .rggenücer der Sni^^orelektrode 5 Terringer^s "Dicke ler Hilf 3 sirltt er elektrode 7 IaBt Bicn vc-i^-siliiaft-^rv/eia^ !uran -kaätssn Tiit-tels der bekannten Pctoaasliierungs-'-'ee^mik
l^eiid werden drei iss enders sinfaaiis Ts^iaiiren slut !Herstellung der 31ektrcderi angeg=äcen3 I>abgi sind einande sircspreaiiende 2eile mit- gleichen SsEiigsz-eioiien versehen·
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5 _ 2A31506
In den Figuren 2-4 ist der in Fig. 1 mit den Bezugszeichen 1-5 versehene Halbleiterkörper vereinfacht dargestellt und mit 10 bezeichnet. Auf den Halbleiterkörper 10 wird zunächst eine Metallschicht 11 aufgebracht, die z.B. aus Aluminium oder versilbertem Aluminium.besteht. Die Metallschicht kann beispielsweise 30 /um stark sein. Auf die Metallschicht wird nun mittels der bekannten Fotomaskentechnik ein Lackmuster mit den Lackschichten 12, 15 und 14 hergestellt. Die Lackschicht 12 entspricht der Form der Emitterelektrode 6, die Form der Lackschicht 13 entspricht der Form der Hilfsemitterelektrode 7 und die Form der Lackschicht 14 entspricht der Form der Steuerelektrode 8. Als nächstes wird die Metallschicht an den nicht mehr mit einem Lack bedeckten Stellen bis auf die Oberfläche des Halbleiterkörpers 10 abgeätzt. Anschließend werden auf die Elektroden 6 und 8 mittels eines zweiten Fotoschrittes Lackschichten 15 bzw. 16 aufgebracht. Als letzter Schritt wird die Hilfsemitterelektrode 7 auf die gewünschte Höhe, beispielsweise 15/um, abgeätzt. Nach Ablösen der Lackschichten 15 und 16 kann das Halbleiterelement durch die Kontaktelektrode 9 kontaktiert werden.
Ein zweites Herstellungsverfahren nach Fig. 6-10 unterscheidet sich von dem an Hand der Figuren 2-5 erläuterten im wesentlichen dadurch, daß die für die Hilfsemitterelektrode 7 vorgesehene Lackschicht aus einem Fotolack besteht, dessen Lösungsmittel die Lackschichten 12 und 14 nicht löst. Für die Lackschichten 12 und 14 kann beispielsweise der bekannte Uegativlack KIdER der Firma Kodak benutzt werden, der in den bekannten Lackstrippern löslich ist. Für die für die Hilfsemitterelektrode 7 vorgesehene Lackschicht 18 kann ein bekannter Positivlack, z.B. AZ 1350H der Fa. Shipley verwendet werden, der bei-
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spielsweise in Aceton löslich ist. ITach dem Aufbringen der Lackschichten 12, 14 und der Lackschicht 18 wird die Metallschicht 11 bis auf den Halbleiterkörper 10 abgeätzt. Anschließend wird die Lackschicht 18 abgelöst und die Kilfsemitterelektrode 7 wird auf die passende Höhe von z.B. 15/um geätzt. ITach Ablösen der Lackschichten 12 und 14 kann das Halbleiterelement durch die Kontaktelektrode 9 kontaktiert werden.
Bei einem weiteren Verfahren nach den Figuren 11 - 14 wird die Metallschicht 11 mit Lackschichten 20 und 21 bedeckt, die zwischen sich einen Bereich freilassen, dessen Form der Form der Hilfsemitterelektrode entspricht. Dann wird, beispielsweise mit einem Phosphorsäure-Essigsäure-G-emisch, in die Metallschicht 11 ein Graben 22 so tief eingeätzt, daß die verbleibende Metallschicht unterhalb des Grabens der Stärke der Hilfsemitterelektrode entspricht. Dann werden die Masken 20 und 21 abgelöst und es werden mittels eines weiteren Fotoschritts Lackschichten 24 und 25 aufgebracht, deren Form der Form der Emitterelektrode bzw. der Steuerelektrode entspricht. Gleichzeitig wird der Boden des Grabens 22 mit einer Lackschicht 23 bedeckto Anschließend wird dann die Metallschicht zwischen dem Graben um den Lackschichten 24 bzw. bis auf den Halbleiterkörper 10 abgeätzt. Fach Ablösen der Masken 23, 24 und 25 kann das Halbleiterelement durch die Kontaktelektrode 9 kontaktiert werden.·
4 Patentansprüche
14 Figuren
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Claims (1)

  1. Patentanspx'üche
    1.)/Thyristor mit einem Halbleiterkörper, der eine mit einer Emitterelektrode wenigstens teilweise bedeckte Emitterzone und eine unter der Emitterzone liegende, an die Oberfläche des Halbleiterkörpers tretende, mit einer Steuerelektrode verbundene Basiszone aufweist, mit einer auf der Emitterelektrode * liegenden Kontaktelektrode, die mit einer planen Fläche auf dem Halbleiterkörper aufliegt, und mit einer zwischen Steuerelektrode und Emitterelektrode liegenden, mit einer Hilfsemitterelektrode verbundenen Hilfsemitterzone, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsemitterelektrode (7,16) dünner als die Emitterelektrode (6,17) ist und daß ihre Oberfläche tiefer als die der Emitterelektrode liegt.
    2.) Verfahren sum Herstellen eines Thyristors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kalbleiterkörper (10) mit einer Metallschicht (11) von der Dicke der Emitterelektrode bedeckt wird, daß dann durch eine erste Fotomaskierung und eine erste Ätzung die Form der Emitterelektrode und die Form der Hilfeemitterelektrode (7) festgelegt wird, indem die Metallschicht in den übrigen Bereichen weg geätzt wird, und daß dann durch eine zweite Fotomaskierung und eine zweite Atzung die Kilfsemitterelektrode auf die gewünschte Höhe abgeätzt wird.
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    3o) Verfahren zum Herstellen eines Thyristors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper (10) mit einer Metallschicht (11) von der Dicke der Emitterelektrode (17) "bedeckt wird, daß dann durch eine erste Fotomaskierung und eine erste Ätzung in die Metallschicht ein Graben (22)° geätzt wird, dessen Form der Form der Hilfsemitterelektrode (16) entspricht, und daß dann mittels einer zweiten Fotomaskierung und einer zweiten Ätzung die zwischen Emitterelektrode und Graben liegenden Bereiche der Metallschicht abgeätzt werden.
    4.) Verfahren zum Herstellen eines Thyristors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper (10) mit einer Metallschicht (11) von der Dicke der Emitterelektrode bedeckt wird, dais mittels einer ersten Fotomaskierung ein aus einem ersten fotoempfindlichen Lack bestehendes erstes Muster (12,14) aufgebracht wird, dessen Fora der Form der Emitterelektrode (6) und der Form der Steuerelektrode (8) entspricht, daß mittels einer zweiten Fotomaskierung ein zweites, derForm der Hilfsemitterelektrode (7) entsprechendes Muster (18) aufgebracht wird, das aus einem anderen fotoempfindlichen Lack besteht, dessen Lösungsmittel den ersten fotoempfindlichen Lack nicht löst, daß durch eine erste Ätzung die unmaskierten Bereiche der Metallschicht abgeätzt werden, daß das zweite Muster (18) abgelöst wird und daß dann die Hilfsemitterelektrode durch eine zweite Ätzung auf die gewünschte Dicke abgeätzt wird.
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    Leerseite
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FR7520327A FR2277435A1 (fr) 1974-07-01 1975-06-27 Thyristor, et procede pour sa fabrication
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