DE2806567A1 - Verfahren zum herstellen eines halbleiterbauelements - Google Patents

Verfahren zum herstellen eines halbleiterbauelements

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Description

Dn.-Ing. Reiman König · Dipl.-'ng. Klaus Bergen Cecilienallee 76 4 Düsseldorf 3O Telefon 452OOB Patentanwälte
14. Februar 1978 31 995 B
RCA Corporation, 30 Rockefeller Plaza, New York, N.Y. 10020 (V.St.A.)
"Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements, bei dem zum Passivieren von Oberflächenbereichen eines Halbleiterkörpers in einem Fotolack-Binder suspendierte Passivierteilchen verwendet werden.
Passivierteilchen bzw. als Feststoffteilchen vorliegende Passiviermittel, die in Fotolack-Bindern suspendiert sind, werden im allgemeinen dazu benutzt, eine Schicht auf einer Oberfläche eines Halbleiterbauelementes zu bilden, die einen an dieser Oberfläche austretenden PN-Übergang passiviert. Dabei wird nach dem Begrenzen der entstandenen Passivierschicht der Binder abgebrannt und die Passivierteilchen in die Oberfläche eingeschmolzen. Das Abbrennen und Einschmelzen erfolgt in der Regel sofort nach dem Begrenzen der Passivierschicht. Folglich erfordert jede weitere Behandlung der freigelegten Flächen in der Regel das Aufbringen einer Maske, z.B. durch Aufwachsen einer Maskierschicht aus Siliziumdioxid. Vor der nachfolgenden Behandlung muß die Maskierschicht außerdem begrenzt werden. Die Maskierschicht ist erforderlich, um ein Beschädigen des eingebrannten oder eingeschmolzenen Passiviermittels bei der nachfolgenden Behandlung zu vermeiden. Wegen des Erfordernisses dieser zusätzlichen
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Maske wurden "bisher aus Feststoffteilchen bestehende Passiviermittel bzw. Passivierteilchen grundsätzlich nur unmittelbar auf die Oberfläche aufgebracht, die zu passivieren ist. Durch die zusätzliche Maske werden nicht die Kosten des fertigen Bauelementes erhöht, sondern auch weitere Fehlerquellen geschaffen, weil immer die Möglichkeit einer Fehlausrichtung der Maske besteht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß bei einem Weiterbehandeln des Bauelementes im Anschluß an das Passivieren in der Regel eine gesonderte Maske zum Schutz der fertiggestellten Passivierschicht nicht erforderlich ist. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß eine aus den in einem Fotolack-Binder suspendierten Passivierteilchen bestehende Passivierschicht auf einer auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers liegenden Werkstoff-Zwischen- oder Unterschicht (nachfolgend einfach Zwischenschicht genannt) gebildet wird, daß beim Begrenzen der Passivierschicht Teile der Zwischenschicht freigelegt und diese Teile dann von der Oberfläche des Halbleiterkörpers entfernt werden und daß danach die Passivierteilchen durch Erhitzen der Passivierschicht in die Zwischenschicht eingeschmolzen werden.
Die Erfindung umfaßt das Verwenden einer Aufschlämmung aus Passivierteilchen und einem Fotolack-Binder sowohl als Passivierschicht von Oberflächenteilen eines Halbleiterkörpers als auch als Maske beim Bearbeiten einer zwischen der aus der Aufschlämmung gebildeten Passivierschicht und der Oberfläche des Halbleiterkörpers vorgesehenen Werkstoffschicht. Durch die Erfindung ist demgemäß ein Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen geschaffen worden, mit dem sowohl eine auf einen Halbleiterkörper aufgebrachte Zwischenschicht
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begrenzt als auch eine Oberfläche bzw. Oberflächenteile des Halbleiterkörpers passiviert werden können.
Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand der schematischen Darstellung von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 bis 4 nicht maßstabgetreue Querschnitte des Halbleiterbauelements während verschiedener Stadien des Verfahrens.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zwar auf jedes beliebige Halbleiterbauelement angewendet werden, bei der nachfolgenden Erläuterung wird jedoch zur besseren Erläuterung als Beispiel auf einen speziellen Aufbau bezug genommen.
Das Bauelement 10 gemäß Fig. 1 besteht aus einem Halbleiterkörper 12 mit einer Oberfläche 14. Der Halbleiterkörper kann mehrere Zonen enthalten, z.B. eine N-leitende erste Zone 16, eine P-leitende zweite Zone 18 und eine N-leitende dritte Zone 22. Zwischen den Zonen 16 und 18 ist dabei ein erster PN-Übergang 20 und an der Grenze zwischen den Zonen 16 und 22 ein zweiter PN-Übergang 24 vorgesehen. Im Ausführungsbeispiel hat der Halbleiterkörper 12 von der Oberfläche 14 aus abwärts führende gekrümmte Seitenflächen 26, die jedoch im Zusammenhang der Erfindung nicht von Bedeutung sind. Die PN-Übergänge 20 und 24 enden an den Seitenflächen 26 bzw|| an der Oberfläche 14. Alternativ könnten auch beide PN-Übergänge 20 und 24 beispielsweise an der Oberfläche 14 austreten.
Auf der Oberfläche 14 des Halbleiterkörpers 12 liegt mindestens eine Zwischenschicht 28. Die Zusammensetzung
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der Schicht 28 ist für das erfindungsgemäße Verfahren zwar nicht von wesentlicher Bedeutung, im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht die Schicht 28 jedoch vorzugsweise aus hochohmigem polykristallinem Silizium. Mifhochohmig" wird hier und im folgenden ein spezifischer Widerstand von mindestens etwa 1000 Ohm-cm verstanden.
Nach Fig. 1 ist auf die Zwischenschicht 28 eine Passivierschicht 30 aufgebracht worden, die Passivierteilchen bzw. in Feststoffteilchenform vorliegende Passiviermittel, die in einem Fotolack-Binder suspendiert sind, enthält. Zum Verdeutlichen und zum Herausstellen der Teilchenform des in der Aufschlämmung enthaltenen Passiviermittels ist die Passivierschicht 30 in den Fig. 1 bis 3 der Zeichnung punktiert dargestellt. Die Passivierteilchen können z.B. aus Blei-Aluminium-Silikat, Blei-Bor-Silikat, Zink-Bor-Silikat oder ähnlichem in Puderform bestehen. Ferner kann der Fotolack-Binder entweder positiv oder negativ sein. Die Passivierschicht 30 kann auf bekannte Weise aufgebracht werden, z„B. durch Rakeln oder Aufspritzen. Aus verschiedenen Gründen wird das Aufspritzen bevorzugt. Beispielsweise kann die Dicke der alles überdeckenden Passivierschicht 30 durch Einstellen der Viskosität der Aufschlämmung und der Zahl der aufgebrachten Schichten relativ leicht gesteuert werden. Außerdem führt das Aufspritzen einer solchen Passivierschicht 30 zu einer glatteren und gleichmäßigeren Verteilung der Aufschlämmung,
Als nächstes wird die Passivierschicht 30 durch eine (nicht gezeichnete) Fotomaske, z.B. mit Hilfe von ultraviolettem Licht, belichtet und begrenzt. Das Begrenzen kann nach bekannten Verfahren erfolgen, z.B. durch Auf-
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bringen eines Xylol enthaltenden Sprühmittels. Der Zustand des Bauelementes 10 nach dem Begrenzen ist in Fig. 2 gezeichnet. Wie sich daraus ergibt, sind Teile 32 der Zwischenschicht 28 bei dem vorbeschriebenen Begrenzen der Passivierschicht 30 freigelegt worden.
Beim nächsten Verfahrensschritt werden die freigelegten Teile 32 der Zwischenschicht 28 abgetragen. Wenn die Zwischenschicht 28 das einzige Material zwischen der Passivierschicht 30 und der Oberfläche 14 ist, werden dadurch, wie in Fig. gezeigt ist, Teile 34 der Oberfläche 14 des Halbleiterbauelementes 10 freigelegt. Zum Abtragen der freigelegten Teile 32 der Zwischenschicht 28 können bekannte Verfahren benutzt werden. Wenn die Zwischenschicht 28 aus hochohmigem polykristallinem Silizium besteht, werden die Teile 32 vorzugsweise durch Plasmaätzen entfernt. Stattdessen kann auch ein Ätzmittel, z.B. ein solches, das im wesentlichen gleiche Teile an Salpeter-, Essig- und Flußsäure enthält, verwendet werden, das die Zwischenschicht 28 mit erheblich höherer Geschwindigkeit angreift als den Binder der Aufschlämmung. Im Ausführungsbeispiel, bei dem die Zwischenschicht 28 aus hochohmigem polykristallinem Silizium besteht, greift das vorgenannte Ätzmittel die Zwischenschicht 28 mit einer zwischen etwa 25- und etwa 100-mal so großen Geschwindigkeit an wie den Fotolack der Aufschlämmung.
Nach dem Abtragen der freigelegten Teile 32 der Zwischenschicht 28 wird die Passivierschicht 30 auf eine Temperatur erhitzt, bei der der Binder verdampft; die Passivierschicht 30 wird dabei solange auf Temperatur gehalten, bis im wesentlichen der gesamte Binder verdampft ist. Im Ausführungsbeispiel sind als Abdampf- bzw.
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Abbrenn-Temperatur etwa 40O0C Ms etwa 6000C für eine Zeitdauer von etwa 5 Ms etwa 20 Minuten erforderlich, um im wesentlichen das gesamte Bindemittel abzubrennen bzw. abzudampfen. Vorzugsweise wird das Abbrennen bei einer Temperatur von etwa 5000C für etwa 20 Minuten in Luft vorgenommen. Im Anschluß an das Abbrennen wird die Passivierschicht 30 auf eine zweite, höhere Temperatur weiter aufgeheizt, die in der Größenordnung zwischen etwa 700 und etwa 10000C liegt, und für eine Zeitdauer von etwa 90 Minuten auf dieser zweiten Temperatur gehalten, um die Passivierteilchen zu verschmelzen. Vorzugsweise wird auch dieses zweite Aufheizen in Luft vorgenommen. Nach dem zweiten Aufheizen sind die in der Passivierschicht enthaltenen Passivierteilchen miteinander und mit der darunter liegenden Zwischenschicht 28 verschmolzen. In Fig. 4 ist dieser Zustand durch Weglassen der Punktierung gegenüber Fig. 1 bis 3 angedeutet worden.
Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Verfahren hiermit beendet. Im Ausführungsbeispiel, bei dem die Werkstoffschicht aus hochohmigem polykristallinem Silizium besteht, das - wie bekannt -als ein chemisches Passiviermittel wirkt, können die durch Wegätzen der Zwischenschicht 28 freigelegten Teile 34 der Oberfläche 14 anschließend auf bekannte Weise metallisiert werden. Das Halbleiterbauelement 10 kann dann - ebenfalls nach bekannten Verfahren - vervollständigt und gekapselt werden. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Zahl der Verfahrensschritte zum Begrenzen einer Zwischenschicht 28, die unterhalb einer Passivierteilchen enthaltenden Passivierschicht 30 auf einem Halbleiterbauelement 10 aufliegt, reduziert. Das bedeutet, durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, eine an die Oberfläche 14 eines Halbleiterbauelementes
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10 angrenzende Zwischenschicht 28 zu begrenzen. Dieses Begrenzen erfolgt dabei nach dem Bilden der Passivierschicht 30 aus Passivierteilchen aber vor dem Verschmelzen der Passivierteilchen selbst. Durch das erfindungsgemäße Verfahren, das relativ einfach in herkömmliche Herstellungsprozesse zu integrieren ist, werden die Kosten des fertigen Bauelementes vermindert und gleichzeitig - wegen des Wegfaliens einer Maskierung - die Mög lichkeit des Anfalls von Ausschuß infolge einer Fehlausrichtung einer Maske herabgesetzt.
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Claims (6)

RCA Corporation, 30 Rockefeller Plaza, New York, N.Y. 10020 (V.St.A.) Patentansprüche:
1.)Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelementes, bei dem zum Passivieren von Oberflächenbereichen eines Halbleiterkörpers in einem Fotolack-Binder suspendierte Passivierteilchen verwendet werden, dadurch gekennzeichnet , daß eine aus den in einem Fotolack-Binder suspendierten Passivierteilchen bestehende Passivierschicht (30) auf einer auf der Oberfläche (14) des Halbleiterkörpers (12) liegenden Zwischenschicht (28) gebildet wird, daß beim Begrenzen der Passivierschicht (30) Teile (32) der Zwischenschicht (23) freigelegt und diese Teile (32) dann von der Oberfläche (14) des Halbleiterkörpers (12) entfernt werden und daß danach die Passivierteilchen durch Erhitzen der Passivierschicht miteinander und mit der Zwischenschicht (28) verschmolzen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Binder nach dem Entfernen der freigelegten Teile (32) der Zwischenschicht (28) aber vor dem zum Verschmelzen der Passivierteilchen vorgesehenen Erhitzen der Passivierschicht (30) verdampft wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Passivierschicht (30) zum Verdampfen des Binders auf etwa 5000C erhitzt wird und daß diese Temperatur für etwa 20 Minuten aufrechterhalten wird.
ORSGiNAL !NSPECTED
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4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (28) als hochohmige polykristalline Siliziumschicht vor dem Bilden der Passivierschicht (30) auf die Oberfläche (14) des Halbleiterkörpers (12) aufgebracht wird,
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß die Passivierschicht (30) durch Bestrahlen mit ultraviolettem Licht durch eine Fotomaske begrenzt wird und daß anschließend Teile (32) der Zwischenschicht (28) durch Aufsprühen eines Ätzmittels auf die Passivierschicht (30) freigelegt werden.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeic hnet, daß die freigelegten Teile (32) der Zwischenschicht (28) mit einem diese etwa 100-mal schneller als die Passivierschicht (30) angreifenden Ätzmittel behandelt werden.
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DE19782806567 1977-02-24 1978-02-16 Verfahren zum herstellen eines halbleiterbauelements Withdrawn DE2806567A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0091072A1 (de) * 1982-04-01 1983-10-12 Alcatel Verfahren zur Einkapselung von Halbleiterbauelementen sowie derartig eingekapselte Bauelemente

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0091072A1 (de) * 1982-04-01 1983-10-12 Alcatel Verfahren zur Einkapselung von Halbleiterbauelementen sowie derartig eingekapselte Bauelemente

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IT7819031A0 (it) 1978-01-04
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JPS53105983A (en) 1978-09-14

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