DE3042888A1 - Low voltage Zener diode prodn. - by etching substrate and epitaxial deposition of p-silicon through window on N-silicon body - Google Patents
Low voltage Zener diode prodn. - by etching substrate and epitaxial deposition of p-silicon through window on N-silicon bodyInfo
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Abstract
Description
Zener-DiodeZener diode
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Zener-Diode mit einer Zener-Spannung im Bereich von 2,4 bis 3,3 V, also einer Zener-Diode mit sehr geringer Spannung. Bei diesem Verfahren soll eine selektive Epitaxie angewandt werden.The invention relates to a method for producing a Zener diode with a Zener voltage in the range from 2.4 to 3.3 V, i.e. with a Zener diode very low tension. Selective epitaxy is to be used in this process will.
Es wurden bereits Legierungsverfahren verwendet, um PN-Ubergänge mit Durchbruchs spannungen unter 3,3 V zu erzielen. Legierte Übergänge sind Jedoch nicht gleichmäßig, und Zener-Dioden, die durch derartige Verfahren hergestellt sind, neigen zu einem Durchbruch an der Oberfläche. Um mit einem Oberflächendurchbruch verknüpfte Probleme zu überwinden, wurde daran gedacht, einen diffundierten Übergang vor der Herstellung des legierten Uberganges zu bilden, wobei dieser diffundierte Ubergang als ein Schutzring dienen soll. Die Anordnung eines diffundierten ueberganges umfaßt Jedoch einen gesonderten Verfahrensschritt.Alloying processes have already been used to make PN junctions with Achieve breakdown voltages below 3.3 V. However, alloyed transitions are not uniform, and Zener diodes made by such processes tend to be to a breakthrough on the surface. To be linked to a surface breakthrough To overcome problems, thought was given to a diffused transition before the Forming the alloyed transition, this diffused transition to serve as a guard ring. The arrangement of a diffused transition includes However, a separate process step.
Es ist ebenfalls üblich, PN-Ubergänge für Zener-Dioden durch Diffusion zu erzeugen (vergleiche US-PS 3 723 832).It is also common to make PN junctions for Zener diodes by diffusion (see U.S. Patent 3,723,832).
Jedoch ist es nicht möglich, durch Diffusion einen abrupten PN-Ubergang zu erhalten, der für geringe Durchbruchsspannungen erforderlich ist.However, it is not possible to produce an abrupt PN transition through diffusion to obtain, which is necessary for low breakdown voltages.
Eine selektive Epitaxie wird verwendet, um PN-Übergänge zu schaffen, die zu Zener-Spannungen führen, die kleiner als die durch Diffusion zu erhaltenden Spannungen sind.Selective epitaxy is used to create PN junctions, which lead to Zener voltages that are smaller than those that can be obtained by diffusion Tensions are.
Jedoch führt eine herkömmliche Ettaxie nicht zu Zener- Dioden mit sehr geringen Zener-Spannungen, beispielsweise zu Zener-Dioden im Bereich von 2,4 bis 3,3 V bei 5 mA.However, a conventional ettaxia does not lead to Zener- Diodes with very low Zener voltages, for example to Zener diodes in the range of 2.4 to 3.3 V at 5 mA.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen von Zener-Dioden mit geringer Spannung und hervorragenden elektrischen Eigenschaften anzugeben, wobei dieses Verfahren relativ einfach und ohne besonderen-Aufwand durchführbar sein soll.It is therefore the object of the invention to provide a method for producing Zener diodes with low voltage and excellent electrical properties specify, whereby this method can be carried out relatively easily and without any special effort should be.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale gelöst.This task is achieved with a method according to the preamble of the patent claim 1 according to the invention by the features specified in its characterizing part solved.
Bei der Erfindung wird also ein PN-Übergang durch selektive Epitaxie von P-leitendem Silicium auf einen zuvor oxidierten N-leitenden Siliciumkörper in einem offenen Bereich gebildet, in dem das Oxid abgeätzt wurde. Der N-leitende Siliciumkörper kann ein gleichmäßiger Siliciumkörper mit einem spezifischen Widerstand im Bereich von 0,003 bis 0,004 Ohm.cm oder ein N-leitender Siliciumkörper eines geringen spezifischen Widerstandes sein, auf dem eine 5 bis 20 lum dicke N-leitende Silicium-Epitaxieschicht mit einem spezifischen Widerstand im Bereich von 0,003 bis 0,004 Ohm.cm abgeschieden ist.In the invention, therefore, a PN junction is made by selective epitaxy of P-type silicon onto a previously oxidized N-type silicon body in formed an open area where the oxide was etched away. The N-type silicon body can be a uniform silicon body with a resistivity in the range from 0.003 to 0.004 ohm.cm or a low specific N-type silicon body Resistance, on which a 5 to 20 lum thick N-type silicon epitaxial layer deposited with a specific resistance in the range of 0.003 to 0.004 Ohm.cm is.
Die selektiv aufgetragene P-leitende Schicht kann einen spezifischen Widerstand von 0,001 bis 0,003 Ohm.cm und eine Dicke von 1,5 bis 3 #um besitzen. Die P-leitende Schicht ist in einem Gasphasen-Epitaxie-Reaktor aufgewachsen, in dem der N-leitende Siliciumkörper bei einer ersten Temperatur geätzt und dann stark dotiertes Silicium bei einer zweiten, geringeren Temperatur abgeschieden wird.The selectively applied P-type layer can be a specific one Have a resistance of 0.001 to 0.003 ohm.cm and a thickness of 1.5 to 3 µm. The P-type layer is grown in a gas phase epitaxial reactor, in that the N-type silicon body is etched at a first temperature and then heavily doped silicon is deposited at a second, lower temperature.
Es hat sich gezeigt, daß sehr geringe Durchbruchsspannungen im Bereich von 2,4 bis 3,3 V erzielt werden können, wenn das Ätzen bei etwa 1150 0C erfolgt und die epitaktische Abscheidung bei einer zweiten Temperatur im Bereich von 1050 bis 1150 0C durchgeführt wird. Insbesondere ist die Zener#Spannung um so geringer, Je kleiner die zweite Temperatur ist.It has been shown that very low breakdown voltages in the area of 2.4 to 3.3 V can be achieved if the etching is carried out at about 1150 ° C and epitaxial deposition at a second temperature in the range of 1050 to 1150 0C. In particular, the Zener voltage is the lower The lower the second temperature is.
Die Erfindung ermöglicht also ein Verfahren zum Herstellen einer Zener-Diode mit einer Zener-Spannung- im Bereich von 2,4 bis 3,3 V. Der PN-Übergang wird durch selektive Epitaxie von P-leitendem Silicium auf einen zuvor oxidierten N-leitenden Siliciumkörper in einem geöffneten Bereich hergestellt, in dem das Oxid abgeätzt wurde. Der N-leitende Siliciumkörper kann ein gleichmä-Biger Siliciumkörper mit einem spezifischen Widerstand im Bereich 0,003 bis 0,004 Ohm.cm oder ein N-leitender Siliciumkörper eines geringen spezifischen Widerstandes mit einer 5 bis 20 lum dicken N-leitenden Silicium-Epitaxieschicht sein, die einen spezifischen Widerstand im Bereich von 0,003 bis 0,004 Ohm.cm besitzt. Die selektiv aufgetragene P-leitende Schicht kann einen spezifischen Widerstand von 0,001 bis 0,003 Ohm.cm und eine Dicke von 1,5 bis 3,0 /um besitzen. Die P-leitende Schicht wächst in einem Gasphasen-Epitaxie-Reaktor auf, in dem zuerst der W-leitende Siliciuikörper bei einer ersten Temperatur geätzt und dann stark dotiertes Silicium bei einer zweiten, geringeren Temperatur abgeschieden wird.The invention thus enables a method for producing a Zener diode with a Zener voltage in the range of 2.4 to 3.3 V. The PN junction is through selective epitaxy of P-type silicon on a previously oxidized N-type Silicon body produced in an open area in which the oxide is etched away became. The N-conductive silicon body can have a uniform silicon body a specific resistance in the range 0.003 to 0.004 Ohm.cm or an N-type Silicon body of low resistivity with a thickness of 5 to 20 lum N-type silicon epitaxial layer that has a specific resistance in the Range from 0.003 to 0.004 ohm-cm. The selectively applied P-type Layer can have a resistivity of 0.001 to 0.003 ohm.cm and a thickness from 1.5 to 3.0 / µm. The P-type layer grows in a gas phase epitaxial reactor in which first the W-conductive silicon body is etched at a first temperature and then deposited heavily doped silicon at a second, lower temperature will.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 bis 8 Schnitte eines Halbleiterkörpers zur Erläuterung der verschiedenen Verfahrensschritte zur Herstellung einer Zener-Diode nach einen bevorzugten Ausführungibeispiel der Erfindung, Fig. 9 eine Kennlinie einer nach der Erfindung hergestellten Zener-Diode, und Fig. 10 eine Kurve, die die Abhängigkeit der Zener-Spannung von der Temperatur der epitaktischen Abscheidung angibt.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. 1 to 8 show sections of a semiconductor body to explain the various Method steps for producing a Zener diode according to a preferred embodiment the invention, 9 shows a characteristic curve of one produced according to the invention Zener diode, and FIG. 10 is a graph showing the dependence of the Zener voltage on indicates the temperature of the epitaxial deposition.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Fig. 1 bis 10 näher beschrieben. In den Fig. 1 bis 8 sind einander entsprechende Bauteile mit dem gleichen Bezugszeichen versehen.A preferred embodiment of the invention is described below described in more detail with reference to FIGS. 1 to 8 are corresponding to one another Components are given the same reference numerals.
1. Ausgangskörner: Die Ausgangskörper sind N-leitende Siliciuikörper, wobei deren Dotierstoff Phosphor, Arsen oder Antimon ist. Die Kristallorientierung kann in der (100)- oder (110)-Richtung liegen oder 2 bis 60 von der (111)-Richtung abweichen oder jede andere Kristallorientierung sein, die für ein epitaktisches Wachstum geeignet ist. Die Körperdicke beträgt insbesondere 0,02 cm bis 0,05 cm, wobei Jedoch auch jede andere geeignete Dicke verwendet werden kann. Der spezifische Widerstand des Körpers liegt vorzugsweise abhangig von der gewUnschten Zener-Spannung zwischen 0,003 und 0,004 Ohm.cm. Die Auswahl des geeigneten spezifischen Widerstandes für das Substrat kann aus der folgenden Tabelle entnommen werden: Tabelle Ungefähre Zener- Ungefährer spezifischer.1. Starting grains: The starting bodies are N-conductive silicon bodies, their dopant being phosphorus, arsenic or antimony. The crystal orientation can be in the (100) or (110) direction, or 2 to 60 from the (111) direction differ or be any other crystal orientation necessary for an epitaxial Growth is appropriate. The body thickness is in particular 0.02 cm to 0.05 cm, however, any other suitable thickness can be used. The specific one Resistance of the body is preferably dependent on the desired Zener voltage between 0.003 and 0.004 ohm.cm. The selection of the appropriate resistivity for the substrate can be found in the following table: Table Approximate Zener - Approximately more specific.
Spannung (V) Widerstand des Substrates tes (Ohm.cm) 3,3 0,0040 3,0 0,0035 2,7 0,0032 2,4 0,0030 Anstelle eines N-leitenden Körpers mit einem überall gleichen spezifischen Widerstand kann eine N-leitende epitaktische Schicht mit dem gewünschten spezifischen Widerstand für die Zener-Spannung (vergleiche die obige Tabelle) auf einem Substratkörper aufgetragen werden. Der Substratkörper kann jeden vernünftigen niedrigen spezifischen Widerstand besitzen, der vorzugsweise kleiner als 0,020 Ohm.cm ist. In diesem zuletzt genannten Ausführungsbeispiel wird die Zener-Spannung durch den spezifischen Widerstand der epitaktischen Schicht und nicht durch den spezifischen Widerstand des Substrates bestimmt. Die epitaktische Schicht hat vorzugsweise eine Dicke zwischen 5 und 20 ~um. Voltage (V) Resistance of the substrate tes (Ohm.cm) 3.3 0.0040 3.0 0.0035 2.7 0.0032 2.4 0.0030 Instead of an N-conducting body With a specific resistance that is the same everywhere, an N-type epitaxial Layer with the desired specific resistance for the Zener voltage (cf. the table above) can be applied to a substrate body. The substrate body can have any reasonably low resistivity, preferably is less than 0.020 ohm. cm. In this last-mentioned embodiment, the Zener voltage by the resistivity of the epitaxial layer and not determined by the resistivity of the substrate. The epitaxial Layer preferably has a thickness between 5 and 20 µm.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt eines N-leitenden Siliciumkörpers 11 mit einer N-leitenden Silicium-Epitaxieschicht 12. Fig. 1 shows a section of an N-conductive silicon body 11 with an N-type silicon epitaxial layer 12.
2. Oxidation: Nach dem Vorbereiten eines Ausgangskörpers wächst eine thermische Oxidschicht auf der Siliciumoberfläche auf. Das Aufwachsen eines Oxids kann jedes übliche und geeignete Oxidationsverfahren sein, das beim Verarbeiten von Einkristall-Siliciumvorrichtungen hoher Qualität verwendet wird. Das Oxid, das eine Isolierschicht bildet, ist vorzugsweise 0,5 bis 1,5 /um dick. Wenn die Dicke der Oxidschicht zu gering ist, werden die Isolationseigenschaften beeinträchtigt; wenn die Dicke zu groß ist, ruft die Oxidation (mechanische) Spannungen in der Halbleiterstruktur durch thermische Fehlanpassung hervor.2. Oxidation: After preparing a starting body, one grows thermal oxide layer on the silicon surface. The growth of an oxide can be any conventional and suitable oxidation method used in processing used by high quality single crystal silicon devices. The oxide that forming an insulating layer is preferably 0.5 to 1.5 µm thick. When the thick the oxide layer is too thin, the insulation properties are impaired; if the thickness is too great, the oxidation creates (mechanical) stresses in the semiconductor structure due to thermal mismatch.
Vorzugsweise wird die thermische Oxidation im Temperaturbereich von 1000 bis 1200 0C ausgeführt. The thermal oxidation is preferably in the temperature range of 1000 to 1200 0C executed.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt eines Ausgangskörpers 11 und 12, nachdem eine Oxidschicht 13 auf beiden Seiten aufgewachsen ist. Fig. 2 shows a section of an output body 11 and 12 after an oxide layer 13 is grown on both sides.
3. Rückseiten-Schleifen: Das Oxid auf der Rückseite des Halbleiterkörpers wird zusammen mit Teilen von Silicium durch mechanisches Schleifen, läppen oder herkömliches chemisches Abtragen entfernt. Die Menge des zu entfernenden Siliciums wird durch die endgültig gewünschte Körperdicke vorgeschrieben, die insbesondere 0,02 cm bis 0,025 cm beträgt.3. Back side grinding: The oxide on the back side of the semiconductor body is put together with parts of silicon by mechanical grinding, lapping or conventional chemical abrasion removed. The amount of silicon to be removed is dictated by the final desired body thickness, that particular Is 0.02 cm to 0.025 cm.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt des Körpers nach Abschluß des Abtragens des Oxids und Siliciums. Fig. 3 shows a section of the body after the ablation has been completed of oxide and silicon.
4. Gettern: Eine herkömmliche Getter-Behandlung wird verwendet, um unerwünschte Fremdstoffe und Fehlstellen von der Oxid-Silicium-Zwischenfläche zu entfernen, wo der Ubergang anschließend ausgeführt wird.4. Gettering: A conventional getter treatment is used to unwanted foreign matter and voids from the oxide-silicon interface remove where the transition will then be carried out.
Diese Getter-Behandlung besteht aus einen Dotieren von Phosphor sehr hoher Konzentration auf der Silicius-RUckfleite und der Oxid-Vorderseite. Dieser Verfanrenaschritt liefert eine Schicht mit einem geringen Widerstand auf der Rückseite des Körpers, um einen guten elektrischen Kontakt zu erleichtern. This getter treatment consists of a very doping of phosphorus high concentration on the Silicius back and the oxide front. This Tangle step provides a low resistance layer on the back of the body to facilitate good electrical contact.
Fig. 4 zeigt einen Schnitt des Körpers nach Abschluß der Getter-Behandlung mit der Schicht 14, die einen geringen Widerstandswert aufweist. Fig. 4 shows a section of the body after completion of the getter treatment with the layer 14, which has a low resistance value.
Während die Getter-Behandlung von herkömmlicher Art ist, unterscheidet sich die Anwendung des Getterns bei der Erfindung vom üblichen Zweck. Die übliche Anwendung des Getterns erfolgt nach der Herstellung des PN-t#erganges, während bei der Erfindung das Gettern vor der Herstellung ass des Überganges durchgeführt wird. While the getter treatment is conventional, it differs the use of gettering in the invention differs from the usual purpose. The usual Use of gettering takes place after the PN-t # has been produced, while with of the invention, gettering before making the transition is carried out.
Dieser Unterschied i# Verfahrensablauf ist für eiae erfolgreiche Herstellung von Zener-Dioden einer sehr niederen Spannung erforderlich. Wenn das Gettern nach der Herstellung des Überganges durchgeführt wird, wie dies gewöhnlich der Fall ist, sind zusätzliche Verfahrenaschritte erforderlich, um den Übergang vor einer starken Konzentration von Phosphor zu schützen. This difference in process flow is successful for any one Production of Zener diodes of a very low voltage is required. If that Gettering is performed after the junction has been made, as is usually the case If so, additional procedural steps are required to complete the transition protect from a high concentration of phosphorus.
Weiterhin entstehen auf Grund der zusätzlichen Hochtemperatur-Behandlung höhere Zener-Spannungen. Furthermore arise due to the additional high temperature treatment higher Zener voltages.
5. Ätzen des Oxids: Herkömmliche Photolithographie- und Ätztechnologien werden verwendet, um selektiv das Oxid auf der Vorderseite des Halbleiterkörpers zu ätzen. Fig. 5 zeigt einen Schnitt des Halbleiterkörpers mit einem oxidierten Ring 16, der ein offenes Fenster 15 umgibt, durch das die Oberfläche der Epitaxieschicht 12 freigelegt ist. Die Fensteröffnung kann von jeder vernünftigen Größe sein; insbesondere beträgt sie 0,05 cm für eine quadratische Matrize, während der Fensterdurchmesser im Bereich von 0,002 bis 0,03 cm liegt. Die Breite des Oxidringes 16 sollte im Bereich zwischen 0,002 und 0,004 cm für ein optimales nachfolgendes epitaktisches Aufwachsen liegen.5. Etching the Oxide: Traditional photolithography and etching technologies are used to selectively remove the oxide on the front side of the semiconductor body to etch. 5 shows a section of the semiconductor body with an oxidized one Ring 16 surrounding an open window 15 through which the surface of the epitaxial layer 12 is exposed. The window opening can be of any reasonable size; in particular it is 0.05 cm for a square die, while the window diameter ranges from 0.002 to 0.03 cm. The width of the oxide ring 16 should be in the range between 0.002 and 0.004 cm for optimal subsequent epitaxial growth lie.
6. Epitaktisches Aufwachsen: Eine stark dotierte P-leitende Siliciumschicht wächst auf der freiliegenden Oberfläche des Halbleiterkörpers durch selektives epitaktisches Abscheiden durch das Fenster 15 auf.6. Epitaxial growth: a heavily doped P-type silicon layer grows on the exposed surface of the semiconductor body by selective epitaxial growth Deposition through the window 15.
Fig. 6 zeigt einen Schnitt des Halbleiterkorpers mit der vorzugsweise aufgewachsenen Schicht 17. Dieses Aufwachsen ist der entscheidende Verfahrensschritt, bei dem ein PN-Übergang mit einer sehr geringen Durchbruchs spannung gebildet wird. Fig. 6 shows a section of the semiconductor body with the preferably grown layer 17. This growth is the decisive process step in which a PN junction with a very low breakdown voltage is formed.
Um einen abrupten Übergang zu erzielen, der für geringe Zener-Spannungen erforderlich ist, muß stark dotiertes Silicium auf der freiliegenden Oberfläche durch epitaktisches Aufwachsen bei Vorliegen eines Dotierstoffes bei etwas geringeren Temperaturen als die Temperatur aufgetragen werden, bei der die freiliegende Oberfläche durch Ätzen gereinigt wird. Wenn die Temperatur für das epitaktische Aufwachsen zu hoch ist, wird die Diffusion der Dotierstoffe über den Übergang größer, was den abrupten Verlauf des Übergangen nachteilhaft beeinflußt. Wenn die Temperatur für das epitaktische Aufwachsen zu niedrig ist, entsteht Polysilicium (Silicium aus Mikrokristallen).To achieve an abrupt transition for low Zener voltages is required, heavily doped silicon must be on the exposed surface by epitaxial growth in the presence of a dopant at somewhat lower levels Temperatures are plotted as the temperature at which the exposed surface is cleaned by etching. When the temperature for epitaxial growth is too high, the diffusion of the dopants over the junction is greater, which is the adversely affects the abrupt course of the transition. If the temperature is for the epitaxial growth is too low, polysilicon (silicon from Microcrystals).
Insbesondere sind die folgenden Verfahrens schritte für das bevorzugte epitaktische Aufwachsen bei der Herstellung von Zener-Dioden mit Durchbruchsspannungen herab bis 2,4 V vorteilhaft: Die Halbleiterkörper werden zuerst in einem Gasphasen-Epitaxie-Reaktor mittels 0,05 bis 0,20 % Wasserstoffchlorid in Wasserstoff-Trägergas geätzt. Die Reaktortemperatur ist vorzugsweise 1150 0C oder höher, um gute Ätzergebnisse zu gewährleisten. Das Ätzen erfolgt für eine Zeitdauer von 2 bis 8 min und vorzugsweise für etwa 5 min. Danach wird die Reaktortemperatur auf eine zweite Temperatur im Bereich von 1050 bis 1150 0C abhängig von der gewünschten Zener-Spannung geändert.In particular, the following process steps are preferred for the epitaxial growth in the manufacture of Zener diodes with breakdown voltages down to 2.4 V advantageous: The semiconductor bodies are first placed in a gas-phase epitaxial reactor etched using 0.05 to 0.20% hydrogen chloride in hydrogen carrier gas. the The reactor temperature is preferably 1150 ° C. or higher in order to achieve good etching results guarantee. The etching is carried out for a period of 2 to 8 minutes and preferably for about 5 minutes, after which the reactor temperature is raised to a second temperature in Range changed from 1050 to 1150 0C depending on the desired Zener voltage.
Wenn diese zweite, geringere Temperatur erreicht ist, werden eine Gasphasen-Siliciumquelle und ein Dotierstoff in den Reaktor für 4 bis 6 min eingegeben. Die Siliciumquelle ist vorzugsweise 0,1 bis 3 9( von Silicium-Tetrachlorid, Trichlorosilan oder Silan. Der tatsächliche Anteil hängt vom Aufbau des Reaktors ab.When this second, lower temperature is reached, a Gas phase silicon source and a dopant are added to the reactor for 4 to 6 min. The source of silicon is preferably 0.1 to 3 9 (from silicon tetrachloride, trichlorosilane or silane. The actual proportion depends on the structure of the reactor.
Von diesen Siliciumquellen wird Silicium-Tetrachlorid bevorzugt. Als Dotierstoff werden 20 bis 30 ppm Diboran in den Reaktor zusammen mit der Siliciumquelle eingegeben. Zusätzlich kann auch bi# zu 1 fi Wasserstoffchlorid in den Reaktor eingeführt werden, um das Aufwachsen von Silicium auf der Isolierschicht iu steuern. Des mit diesen Materialien verwendete Trägergas ist vorzugsweise Wasserstoff.Of these silicon sources, silicon tetrachloride is preferred. as 20 to 30 ppm of diborane are doped into the reactor along with the silicon source entered. In addition, up to 1 fi hydrogen chloride can also be introduced into the reactor, to control the growth of silicon on the insulating layer iu. The one with these Carrier gas used in materials is preferably hydrogen.
Als ein Beispiel werden bei einer Reaktortemperatur von 1150 0C Halbleiterkörper in 0,10 % Wasserstoffchlorid in einem Wasserstoff-Träg.rgas für 5 min geätzt. Die Realrtorterpsratur wird dann auf 1075 0C abgesenkt, bei welcher Temperatur 0,3 fi Silicius-Tetrachlorid, 0,1 % Vasserstoffchlorid und 24 ppm Diboran in den Reaktor für 5 min eingegeben werden. Die chemische Reaktion führt zu einer stark P-dotierten Epitaxieschicht, die 1,5 bis 3 lum dick ist. As an example, semiconductor bodies are used at a reactor temperature of 1150 ° C. etched in 0.10% hydrogen chloride in a hydrogen carrier gas for 5 min. the The real temperature is then lowered to 1075 ° C., at which temperature 0.3 ° C. Silicius tetrachloride, 0.1% hydrogen chloride and 24 ppm diborane into the reactor can be entered for 5 min. The chemical reaction leads to a heavily P-doped one Epitaxial layer that is 1.5 to 3 lum thick.
7. Passivierung: Eine Glasschicht, wie beispielsweise Siliciumnitrid (Si3N4) oder jedes geeignete Passivierungsmaterial, das die Vorrichtung vor Ionen-Verunreinigung schützt, wird auf die Oberfläche des Halbleiterkörpers durch ein Verfahren aufgetragen, das zu einer befriedigenden Passivierungsschicht einer geeigneten Dicke führt, wobei die- Abscheidungstemperatur nicht 900 0C für mehr als 10 st überschreitet.7. Passivation: A layer of glass such as silicon nitride (Si3N4) or any suitable passivation material that protects the device from ion contamination protects, is applied to the surface of the semiconductor body by a process, which leads to a satisfactory passivation layer of suitable thickness, wherein the deposition temperature does not exceed 900 ° C. for more than 10 st.
Nach dem Auftragen des Passivierungsmaterials wird ein Fenster für den anschließenden metallischen Kontakt zur elektrischen Verbindung geöffnet. Jede geeignete Photolithographie- und Ätztechnik kann verwendet werden, um das Fenster zu öffnen. After the passivation material has been applied, a window is opened for the subsequent metallic contact for electrical connection is opened. Every Appropriate photolithography and etching techniques can be used to make the window to open.
Fig. 7 zeigt einen Querschnitt des Halbleiterkörpers, wobei ein Passivierungsmaterial 18 aufgetragen ist. 7 shows a cross section of the semiconductor body, with a passivation material 18 is applied.
Ein Fenster 19 ist in der Epitaxieschicht 17 geöffnet. A window 19 is opened in the epitaxial layer 17.
8. Metallisierung, Unterteilung und Vernackung: Jedes geeignete Netallisierungssystem, das ein gutes physikalisches Haften an der Siiiciumoberfläche und eine gute elektrische Verbindung liefert, kann für den elektrischen Kontakt verwendet werden, sofern es mit dem Verpacken kompatibel ist. Ein bevorzugtes System ist Palladiumsilizid auf dem vorderen Fensterbereich, auf dem eine dicke Silberschicht, insbesondere 0,002 bis 0,006 /um dick, durch herkömmliches Elektroabscheiden aufgetragen wird.8. Metallization, subdivision and nacking: any suitable metallization system, good physical adhesion to the silicon surface and good electrical adhesion Connection supplies can be used for electrical contact provided there is is compatible with packaging. A preferred system is palladium silicide the front window area, on which a thick layer of silver, especially 0.002 to 0.006 / µm thick, is applied by conventional electrodeposition.
Fig. 8 zeigt einen Schnitt des Halbleiterkörpers mit einer Palladiumsilizid-Schicht 20, die auf die P-leitende Epitaxieschicht aufgetragen ist, und einer dikken Silberschicht 21, die auf das Palladiumsilizid -aufgetragen ist. Eine Netallisierungsschicht 22 wird ebenfalls auf die Rückseite des Halbleiterkörpers aufgetragen. 8 shows a section of the semiconductor body with a palladium silicide layer 20, which is applied to the P-type epitaxial layer, and a thick silver layer 21 applied to the palladium silicide. A network layer 22 is also applied to the back of the semiconductor body.
Die Rückseiten-Netallisierung kann aus den folgenden Kombinationen von Metallen bestehen, die jedoch nicht ausschließlich sind: a) Chrom dann Silber, b) Chrom dann Silber dann Gold, c) Titan dann Silber, d) Gold dann Silber, und e) Nickel dann Gold. The backside metallicization can be made up of the following combinations consist of metals, but these are not exclusive: a) chromium then silver, b) chrome then silver then gold, c) titanium then silver, d) gold then silver, and e) Nickel then gold.
Nach einem geeigneten Ausrichten oder Zentrieren werden die Halbleiterkörper unterteilt und verpackt beziehungsweise mit Gehäuse versehen.After a suitable alignment or centering, the semiconductor bodies divided and packaged or provided with a housing.
9. Steuerung der Zener-Sxannung: Eine typische Kennlinie einer Zener-Diode sehr geringer Spannung ist in Fig.9. Control of the Zener voltage: A typical characteristic of a Zener diode very low voltage is shown in Fig.
9 gezeigt. In dieser Figur fällt die Kurve 23 plötzlich im unteren linken Quadranten ab, wobei sie 5 mA bei 2,4 V erreicht. Es hat sich gezeigt, daß eine Zener-Diode mit dieser Kennlinie mittels einer selektiven epitaktischen Abscheidung hergestellt werden kann, sofern bestimmte Bedingungen aufrechterhalten werden, Von primärer Bedeutung ist die Temperatur, bei der das vorzugsweise epitaktische Aufwachsen durchgeführt wird. Wie oben angedeutet wurde, mUssen geringere Reaktortemperaturen während der epitaktischen Abscheidung als während des Ätzens aufrechterhalten werden, um einen abrupten PNrübergang zu schaffen. 9 shown. In this figure, the curve 23 suddenly falls in the lower left quadrant, reaching 5 mA at 2.4 V. It has shown, that a Zener diode with this characteristic by means of a selective epitaxial Deposition can be established provided certain conditions are maintained Of primary importance is the temperature at which the preferably epitaxial Growing up is done. As indicated above, lower reactor temperatures must be used are maintained during epitaxial deposition than during etching, to create an abrupt transition.
Fig. 10 zeigt, in welcher Beziehung die Zener-Spannung zur Reaktortemperatur während der Abscheidung ist. Bei 1150 0C entsteht eine Zener-Diode mit 3,3 V.Fig. 10 shows the relationship between the Zener voltage and the reactor temperature while the deposition is. At 1150 0C a Zener diode with 3.3 V.
Wenn die Reaktortemperatur abgesenkt wird, fällt die Zener-Spannung entsprechend entlang einer Kurve 24 ab. Bei 1075 0C beträgt die Zener-Spannung 2,4 V. Die Temperatur kann auf etwa 1050 0C abgesenkt werden, Jedoch sind unterhalb von dieser Temperatur die Ergebisse ihrer weniger reproduzierbar. Dies beruht darauf, daß bei geringeren Temperaturen Polysiliciun anstelle eines Einkristalles aufwächst. Dies führt zu schlechteren elektrischen Eigenschaften; beispielsweise ist der Rüchwärts-Leckstrom bei 1 V größer als 100,u1.When the reactor temperature is lowered, the Zener voltage drops correspondingly along a curve 24. At 1075 0C the Zener voltage is 2.4 V. The temperature can be lowered to around 1050 0C, but are below from this temperature the results are less reproducible. This is based on that at lower temperatures polysilicon grows instead of a single crystal. This leads to poorer electrical properties; for example, is the reverse leakage current at 1 V greater than 100, u1.
10 Figuren 31 Patentansprüche Leerseite10 Figures 31 claims Blank page
Claims (31)
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US10097079A | 1979-12-06 | 1979-12-06 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3225398A1 (en) * | 1981-07-07 | 1983-01-27 | Nippon Electric Co., Ltd., Tokyo | SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHOD FOR THEIR PRODUCTION |
WO1998028786A2 (en) * | 1996-12-24 | 1998-07-02 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method of manufacturing a glass-covered semiconductor device and a glass-covered semiconductor device |
-
1980
- 1980-11-13 DE DE19803042888 patent/DE3042888A1/en not_active Withdrawn
- 1980-12-05 JP JP17252980A patent/JPS5691479A/en active Pending
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DE3225398A1 (en) * | 1981-07-07 | 1983-01-27 | Nippon Electric Co., Ltd., Tokyo | SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHOD FOR THEIR PRODUCTION |
WO1998028786A2 (en) * | 1996-12-24 | 1998-07-02 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method of manufacturing a glass-covered semiconductor device and a glass-covered semiconductor device |
WO1998028786A3 (en) * | 1996-12-24 | 1998-09-03 | Philips Electronics Nv | Method of manufacturing a glass-covered semiconductor device and a glass-covered semiconductor device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5691479A (en) | 1981-07-24 |
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Legal Events
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