DE2431506C3

DE2431506C3 - Verfahren zum Herstellen eines Thyristors

Info

Publication number: DE2431506C3
Application number: DE2431506A
Authority: DE
Inventors: Alfred Ing.(Grad.) Porst; Gottfried Schuh
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-07-01
Filing date: 1974-07-01
Publication date: 1979-06-13
Also published as: DE2431506B2; DE2431506A1; SE7507559L; FR2277435A1; CA1043466A; CH585969A5; SE408353B; JPS5119485A; FR2277435B1; IT1039428B; GB1504035A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Thyristors mit einem Halbleiterkörper, der eine mit einer Emiitereiektrode wenigstens teilweise bedeckte Emitterzone und eine unter der Emitterzone liegende, an die Oberfläche des Halbleiterkörpers tretende, mit einer Steuerelektrode verbundene Basiszone aufweist, der mit einer auf der Emitterelektrode liegenden Kontaktelektrode verbunden ist, die mit einer planen Fläche auf dem Halbleiterkörper aufliegt, und der mit einer zwischen Steuerelektrode und Emitterelektrode liegenden, mit einer Hilfsemitterelektrode verbundenen Hilfsemitterzone versehen ist, wobei die Hilfsemitterelektrode dünner als die Emitterelektrode ist und ihre Oberfläche tiefer als die der Emitterelektrode liegt; vgl. DE-OS 20 50 289.

Die Hilfsemitterelektrode 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.

Thyristoren werden meist von hohen Strömen durchflossen und bind daher mit einer auf der Emitterelektrode liegenden großflächigen Kontaktelektrode kontaktiert. Ein solcher Thyristor ist z. B. in der DE-OS 20 50 289 beschrieben worden. Damit die Funktion der stromverstärkenden Hilfsemitterzone erhalten bleibt, darf diese nicht von der Kontaktelektrode kontaktiert sein. Zu diesem Zweck weist der beschriebene Thyristor eine Hilfsemitterelektrode auf. die dünner als die Emitterelektrode ist und deren Oberfläche tiefer als die der Emitterelektrode liegt. Zur Herstellung der Emitter- und Hilfsemitterelektrode ist der genannten Vorveröffentlichung lediglich zu entnehmen, daß zunächst die Hilfsemitterelektrode aufgebracht, danach eine Isolierschicht auf bestimmte Bereiche der Basiszone und der Hilfsemitterelektrode aufgebracht und dann die Emitterelektrode erzeugt wird. Wie dies technisch erreicht werden soll, ist dort nicht naher angegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren zum Herstellender Hilfsemitter-und Emitterelektroden

anzugeben, die bei einem Thyristor der eingangs erwähnten Art Anwendung finden können.

Ein erster Lösungsweg 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 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.

Ein zweiter Lösungsweg besteht darin, daß der Halbleiterkörper mit einer Metallschicht von der Dicke der Emitterelektrode bedeckt wird, daß dann durch eine erste Fotomaskierung und tine 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.

Ein dritter Lösungsweg besteht darin, daß der Halbleiterkörper mit einer Metallschicht von der Dicke der Emitterelektrode bedeckt wird, daß 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 Hilfsemitterlektrode entsprechendes Muster 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 abgelöst wird und daß dann die Hilfsemitterelektrode durch eine zweite Ätzung auf die gewünschte Dicke abgeätzt wird.

Drei Ausführungsbeispiele der Erindung werden in Verbindung rit den Fig. 1 bis 14 näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen teilweisen Schnitt durch das Halbleiterelement eines Thyristors mit aufgesetzter Kontaktelektrode,

Fig.2—5 aufeinanderfolgende Verfahrensschritte eines ersten Herstellungsverfahrens,

Fig.6—10 aufeinanderfolgende Verfahrensschritte eines zweiten Herstellungsverfahrens und

Fig. 11 —14 aufeinanderfolgende Verfahrensschritte eines dritten Herstellungsverfahrens.

Das Halbleiterelement nach Fig. 1 weist einen Halbleiterkö-per mit fünf Zonen, nämlich einer Emitterzone 1, einer Basiszone 2 und zwei weiteren Zonen 3 bzw. 4 sowie einer Hilfsemitterzone 5 auf. Die Emitterzone 1 ist mix einer Emitterelektrode 6 bedeckt, während die Hilfsemitterzone 5 mit einer Hilfsemitierelektrode 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 liegt eine Kontaktelektrode 9 auf, die die Emitterelektrode 6 kontaktiert Ein Kontakt mit der Hilfsemitterelektrode 7 wird dadurch vermieden, daß diese dünner als die Emitterelektrode 6 ist so daß ihre Oberfläche tiefer als die Oberfläche der Emitterelektrode 6 liegt. Die unteren Flächen der genannten Elektroden liegen auf giexher Höhe₄ Die Hilfsemitterelektrode 7 kann beispielsweise 15 μιτί dick sein, während die Emitterelektrode 6 eine Dicke von beispielsweise JO μπι aufweist

Die gegenüber der Emitterelektrode 6 verringerte Dicke der Hilfsemitterelektrode 7 läßt sich vorteilhafterweise durch Abätzen mittels der bekannten Fotomaskierungstechnik erreichen.

Nachfolgend werden drei besonders einfache Verfahren zur Herstellung der Elektroden angegeben. Dabei sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In den Fig.2 bis 5 ist der in Fig. 1 mit den Bezugszeichen 1 bis 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 μπι stark sein. Auf die Metallschicht wird nun mittels der bekannten Fotomaskentechnik ein Lackmuster mit den Lackschichten 12,13 und 14 hergestellt Die Lackschicht 12 entspricht der Form der Emitterelektrode 6. die Form der Lackschicht 13 eni-snricht 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 .nehr mit einem Lack bedeckten Stellen bis auf die Oberfläche des Halbieiterkörpers 10 abgeätzt Anschließend werden auf die Elektroden 6 und 8 mittels eines zweiten Fotoschrittes Lackschichten 15 bzw. 16 aufgebracht. Als letzter Schritt wird die Hilfsemitterekktrode 7 auf die gewünschte Höhe, beispielsweise 15 μπι, abgeätzt Nach Ablösen der Lackschichten 15 und 16 kann das Halbleiterelement durch die Kontaktelektrode 9 kon taktiert werden.

Ein zweites Herstellungsverfahren nach F i g. 6 bis 10 unterscheidet sich von dem an Hand der F i g. 2 bis 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 Lackscnichten 12 und 14 kann beispielsweise der bekannte Neg^tivlack KMER der Firma Kodak benutzt werden, der in den bekannten Lackstrippem löslich ist Für die die Hilfsemitterelektrode 7 vorgesehene Lackschichl 18 kann ein bekannter Positivlack, z. B. AZ 1350H der Fa.

Shipley verwendet werden, der beispielsw ;ise in Aceton löslich ist. Nach 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 Hilfsemitter· elektrode 7 wird auf die passende Höhe von z. B. 15 μιτι geätzt Nach Ablösen der Lackschichten 12 und 14 kann das Halbleiterelement durch die Kontaktelektrode 9 kontaktiert werden.

3ei einem weiteren Verfahren nach den F i g. 11 bis 14 wird die Metallschicht 11 mit Lackschichte ρ 20 und 21 bedeckt die zwischen sich einen Bereich freilassen, dessen Form der Form der Hilfsemitterelektrode entspricht Dann wird, beispielswiese mit einem Phosphorsäure-Ess^säure-Gemisch, in die Metallschicht 11 ein Graben 22 so tief eingeätzt daß die verbleibende Metallschicht unterhalb des Grabens der Stärke der Hilfsemitterelektrode entsp/icht, Dann werden die Masken 20 und 21 abgelöst und es werden mittels eines weiteren Fotoschritts Lackschichten 24 und 25 aufgebrach., deren Form der Form der Emitterelektrode bzw. der Steuerelektrode entspricht. Gleichzeitig wird der Boden des Grabens 22 mit einer Lackschicht 23 bedeckt Anschließend wird dann die

Metallschicht zwischen dem Graben und den Lackschichtcn 24 bzw, 25 bis auf den Halbleiterkörper 10 abgeätzt. Nach Ablösen der Masken 23, 24 und 25 kann das Halbleiterelement durch die Kontaktelektrode 9 kontaklierl werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Thyristors 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, der mit einer auf der Emitterelektrode liegenden Kontaktelektrode verbunden ist, die mit einer planen Fläche auf dem Halbleiterkörper aufliegt, und der mit einer zwischen Steuerelektrode und Emitterelektrode liegenden, mit einer Hilfsemitterelektrode verbundenen Hilfsemitterzone versehen ist, wobei die Hilfsemitterelektrode dünner als die Emitterelektrode ist und ihre Oberfläche tiefer als die der Emitterelektrode liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper (10) mit einer Metallschicht (11) von der Dicke der Emitterelektrode (6) bedeckt wird, daß dann durch eine erste Fotomaskierung und eine erste Ätzung die Form der Emitterelektrode und die Form der Hilfsemittereiektrode (7) 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.

2. Verfahren zum Herstellen eines Thyristors 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, der mit einer auf der Emitterelektrode liegenden Kontaktelektrode verbunden i: , die mit einer planen Fläche auf dem Halbleiterkörper aufliegt, und der mit einer zwischen Steuerelektrode und Emitterelektrode liegenden, mit einer Hilfsemitterelektrode verbundenen Hilfsemitterzone versehen ist, wobei die Hilfsemitterelektrode dünner als die Emitterelektrode ist und ihre Oberfläche tiefer als die der Emitterelektrode liegt, 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 Metalischicht abgeätzt werden.

3. Verfahren zum Herstellen eines Thyristors 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, der mit einer auf der Emitterelektrode liegenden Kontaktelektrode verbunden ist, die mit einer planen Fläche auf dem Halbleiterkörper aufliegt, und der mit einer zwischen Steuerelektrode und Emitterelektrode liegenden, mit einer Hilfsemitterelektrode verbundenen Hilfsemitterzone versehen ist, wobei die Hilfsemitterelektrode dünner als die Emitterelektrode ist und ihre Oberfläche tiefer als die der Emitterelektrode liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper (10) mit einer

Metallschicht (11) von der Dicke der Emitterelektrode (6) bedeckt wird, daß mittels einer ersten Fotomaskierung ein aus einem ersten fotoempfindlichen Lack bestehendes erstes Muster (12, 14) aufgebracht wird, dessen Form der Form der Emitterelektrode (6) und der Fonn der Steuerelektrode (8) entspricht, daß mittels einer zweiten Fotomaskierung ein zweites, der Form 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 Hilfsemittereiektrode durch eine zweite Ätzung auf die gewünschte Dicke abgeätzt wird.