DE3326383A1

DE3326383A1 - Schottkydiode

Info

Publication number: DE3326383A1
Application number: DE19833326383
Authority: DE
Inventors: Gottfried 8900 Augsburg Schuh; Helmut Dr.Phil. Strack; Jenö Dr.-Ing. 8000 München Tihanyi
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-07-22
Filing date: 1983-07-22
Publication date: 1985-01-31
Also published as: JPS6039876A

Description

Schottkydiode
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schottkydiode mit einem Halbleiterkörper, der ein stark dotiertes Substrat und eine auf dem Substrat angeordnete schwächer dotierte Halbleiterschicht gleichen Leitungstyps aufweist, mit einer Metallsilicidschicht an der Oberfläche der schwächer dotierten Zone, mit einer Isolierschicht auf dieser Oberfläche, und mit einer elektrisch leitfähigen Schicht auf der Isolierschicht, die mit der Metallsilicidschicht in Kontakt steht.
Eine solche Schottkydiode ist bereits Gegenstand der älteren deutschen Patentanmeldung P 32 19 598.2 vom 25. Mai 1982. Dieser Patentanmeldung liegt das Problem zugrunde, die Sperrspannung einer Schottkydiode, die im allgemeinen auf rund 100 V begrenzt ist, zu erhöhen. Dieses Problem wird beim Gegenstand der älteren Patentanmeldung dadurch gelöst, daß zwischen dem Schottkykontakt und dem Rand der Schottkydiode eine relativ stark dotierte Zone eindiffundiert ist, die über einen halbisolierenden Überzug mit dem Schottkykontakt verbunden ist. Diese Zone liegt auf einem Potential, das in etwa dem Anodenpotential entspricht und bewirkt eine Aufweitung der Raumladungszone derart, daß starke Krümmungen am Rand der Raumladungszone vermieden werden. Durch diese Maßnahme läßt sich die Sperrspannung erhöhen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Erhöhung der Sperrspannung einer Schottkydiode der beschriebenen Art mit anderen Mitteln zu erzielen. Diese Aufgabe wird mit folgenden Merkmalen gelöst: a) Am Rand der Halbleiterschicht ist auf der Isolierschicht eine erste Feldelektrode angeordnet, b) die erste Feldelektrode besteht aus mindestens zwei Abschnitten, von denen der näher an der Metallsilicidschicht liegende einen größeren Abstand von der Oberfläche der Halbleiterschicht hat als der näher am Rand liegende Abschnitt, c) die erste Feldelektrode ist elektrisch mit dem Substrat verbunden, d) am Rand der Metallsilicidschicht ist auf der Isolierschicht eine zweite Feldelektrode angeordnet, e) die zweite Feldelektrode hat mindestens zwei Abschnitte, von denen der näher am Rand der Halbleiterschicht liegende einen größeren Abstand von der Oberfläche aufweist als der näher an der Metallsilicidschicht liegende Abschnitt, f) die elektrisch leitfähige Schicht ist eine Metallschicht, die mindestens einen zwischen der Metallsilicidschicht und ~dem Rand liegenden Teil der Halbleiterschicht überdeckt, g) die Metallschicht ist elektrisch mit der zweiten Feldelektrode verbunden dnd gegen die erste Feldelektrode isoliert.
Weitere Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung wird anhand dreier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Fig. 1 bis 3 näher erläutert. Die Figuren zeigen jeweils einen Schnitt durch den Halbleiterkörper dreier verschiedener Schottkydioden.
In Fig. 1 ist der Halbleiterkörper mit 1 bezeichnet. Er weist ein hochdotiertes Substrat 2 auf, das im Ausführungsbeispiel negativen Leitungstyp hat. Auf dem Substrat 2 ist eine schwach n-dotierte Schicht, z. B. eine Epitaxieschicht 3 angeordnet. Diese Schicht 3 hat eine Oberfläche 4. An der Oberfläche 4 ist eine Schicht 5 vorgesehen, die aus einem Metallsilicid von z. B. 0,1 pm Stärke besteht. In Frage kommen die für Schottkykontakte gebräuchlichen Metallsilicide wie z. B. Platinsilicid. Die Schicht 5 wird üblicherweise durch Aufdampfen einer dünen Platinschicht auf die Schicht 3 und anschließendes Einlegieren erzeugt. Am Rand 6 des Halbleiterkörpers bzw.
der schwächer dotierten Halbleiterschicht 3 sitzt auf der Oberfläche 4 eine erste Feldelektrode 7. Diese besteht aus zwei Abschnitten, von denen der der Metallsilicidschicht 5 zugekehrte Abschnitt einen größeren Abstand von der Oberfläche 4 der Zone 3 aufweist als der näher am Rand liegende Abschnitt. Die erste Feldelektrode 7 kann beispielsweise aus stark n-dotiertem polykristallinem Silicium bestehen. Sie kann auch mehr als die gezeigten zwei Stufen aufweisen. Die erste Feldelektrode sitzt auf bzw. in einer die Oberfläche 4 der Halbleiterschicht 3 bedeckenden Isolierschicht 15. Sie ist über einen Kontakt 8 elektrisch mit dem Substrat 2 verbunden. Diese Verbindung ist hier lediglich durch eine Leitung symbolisiert.
Oberhalb der Oberfläche 4 ist, el#ektrisch durch die Isolierschicht 15 von der Oberfläche isoliert, eine zweite Feldelektrode 9 angeordnet, die im Ausführungsbeispiel ebenfalls aus zwei Abschnitten besteht. Dabei hat der dem Rand zugekehrte Abschnitt der zweiten Feldelektrode von der Oberfläche der Halbleiterzone 3 einen größeren Abstand als der der Metallsilicidschicht zugekehrte. Diese Feldelektrode besteht vorzugsweise ebenfalls aus stark n-dotiertem polykristallinem Silicium. Sie kann wie die Feldelektrode 7 ebenfalls mehr als zwei Abschnitte aufweisen. Der laterale Abstand zur Metallsilicidschicht 5 liegt zweckmäßigerweise zwischen 0 und 20 Mm.
Die Metallsilicidschicht 5 ist mit der zweiten Feldelektrode 9 durch eine Feldplatte 10 verbunden, die z. B. aus Aluminium oder einem anderen Metall, gegebenenfalls auch einer mehrlagigen Metallschicht besteht. Diese Metallschicht bildet die Anodenelektrode der Schottkydiode. Die Feldplatte 10 bzw. die Anodenelektrode bedeckt zweckmäßigerweise mindestens einen großen Teil der schwächer dotierten Halbleiterschicht 3, die zwischen den beiden Feldplatten 7 und 9 die Oberfläche des Halbleiterkörpers 1 bildet. Sie ist durch einen Teil der Isolierschicht 15 elektrisch gegen die erste Feldelektrode 7 isoliert. Die Katodenelektrode der Schottkydiode wird durch eine Metallschicht 11 gebildet.
Bei Anlegen einer Spannung in Sperrichtung bilden sich Äquipotentiallinien aus, die die eingezeichnete Gestalt haben. Es ist ersichtlich, daß die Feldelektroden 7 und 9 in Verbindung mit der Feldplatte 10 einen sanft gekrümmten Verlauf der Raumladungszone bewirken. Lediglich in der Isolierschicht 15 treten stärkere Krümmungen auf.
Diese sind jedoch unkritisch, da die kritische Feldstärke im Isolierstoff, der üblicherweise aus Siliciumdioxid SiO2 besteht, um ein Mehrfaches höher als im Silicium ist. Die gezeigte Ausführungsform ist bei einer Dicke von 20-bis 60 Mm und einer Dotierung der Halbleiterschicht 3 von 1015 bis 1014 cm 3 für Sperrspannungen zwischen 200 und 600 V brauchbar.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 dadurch, daß die zweite Feldelektrode 9 die Metallsilicidschicht 5 in lateraler Richtung überlappt. Dieses Ausführungsbeispiel kann in selbstjustierender Technik hergestellt werden, indem die zweite Feldelektrode 9 als Maske für die Platinbedampfung dient.
Hierbei wird der Halbleiterkörper nach Aufbringen einer Siliciumdioxidschicht, die durch die waagrechte gestrichelte Linie begrenzt ist, nach Aufbringen der Feldelek- troden und Öffnen eines Kontaktloches für die Schicht 5 ganzflächig mit Platin bedampft. Anschließend wird der Halbleiterkörper auf Legierungstemperatur erhitzt, wobei sich die Metallsilicidschicht 5 und auf den Oberflächen der Feldelektroden 7 und 9 Metallsilicidschichten 12 und 13 bilden. Von der Oberfläche der Isolierschicht wird das Platin anschließend weggeätzt, die Platinsilicidschichten 5, 12 und 13 bleiben erhalten. Sie werden anschließend nach vollständigem Aufbringen der Isolierschicht 15 und Anbringen eines Kontaktloches im Bereich der Metallsilicidschicht 5 mit einer Metallschicht überdeckt, die die Feldplatte 10 bzw. die Anodenelektrode bildet. Die Feldplatte 10 kann die erste Feldelektrode 7 wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 überlappen oder aber die Halbleiterzone 3 zwischen den beiden Feldelektroden 7 und 9 nur unvolltändig überdecken. Gegebenenfalls kann die erste Feldelektrode 7 noch mit einer Feldplatte 14 verbunden sein, die gestrichelt dargestellt ist. Sie besteht zweckmäßigerweise aus dem gleichem Metall wie die Feldplatte 10. Der eingezeichnete Verlauf der Äquipotentiallinien entspricht der Ausführungsform ohne die Feldplatte 14.
Für noch höhere Sperrspannungen ist es zweckmäßig, in die Oberfläche 4 des Halbleiterkörpers bzw. der Halbleiterzone 3 einen oder mehrere Schutzringe planar einzubetten.
In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel mit einem solchen Schutzring 16 dargestellt. Die Feldelektrode 10 überlappt diesen Schutzring. Der Schutzring 16, der p-dotiert ist, ist mit einer Feldplatte 17 elektrisch verbunden, die mindestens einen Teil der zwischen dem Schutzring 16 und der ersten Feldelektrode 7 liegenden Halbleiterzone 3 überdeckt. Die zweite Feldplatte 17 ist elektrisch gegen die erste Feldplatte 10 isoliert. Unter der Feldplatte kann zwischen dem Schutzring 16 und der ersten Feldelektrode 7 noch eine weitere Feldelektrode 18 angeordnet sein, die gestrichelt dargestellt ist. Sie ist elektrisch mit der Feldplatte 17 verbunden. Die Feldplatte 17 kann die erste Feldelektrode, wie in Fig. 1 dargestellt, überlappen. Die Äquipotentiallinien verlaufen im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wieder sanft gekrümmt und treten teilweise zwischen erster Feldplatte 10 und zweiter Feldplatte 17 und teilweise zwischen zweiter Feldelektrode 17 und erster Feldelektrode 7 nach außen. Diese Ausführungsform ist für Sperrspannungen größer als 600 V brauchbar.
Der Vorteil der beschriebenen Ausführungsbeispiele der Schottkydiode besteht hauptsächlich darin, daß sie mit einer Technik hergestellt werden kann, die bei Leistungs-MOSFET üblich ist.
7 Patentansprüche 3 Figuren

Claims

Patentansprüche Schottkydiode mit einem Halbleiterkörper (1), der ein stark dotiertes Substrat (2) und eine auf dem Substrat angeordnete schwächer dotierte Halbleiterschicht (3) gleichen Leitungstyps aufweist, mit einer Metallsilicidschicht (5) an der Oberfläche (4) der schwächer dotierten Zone (3), mit einer Isolierschicht (15) auf dieser Oberfläche, und mit einer elektrisch leitfähigen Schicht (10) auf der Isolierschicht, die mit der Metallsilicidschicht (5) in Kontakt steht, g e k e n n z e i c h n e t durch die Merkmale: a) Am Rand (6) der Halbleiterschicht (3) ist auf der Isolierschicht (15) eine erste Feldelektrode (7) angeordnet, b) die erste Feldelektrode (7) besteht aus mindestens zwei Abschnitten, von denen der näher an der Metallsilicidschicht (5) liegende einen größeren Abstand von der Oberfläche (4) der Halbleiterschicht (3) hat als der näher am Rand (6) liegende Abschnitt, c) die erste Feldelektrode (7) ist elektrisch mit dem Substrat (2) verbunden, d) am Rand der Metallsilicidschicht (5) ist auf der Isolierschicht.(15) eine zweite Feldelektrode (9) angeordnet, e) die zweite Feldelektrode (9) hat mindestens zwei Abschnitte, von denen der näher am Rand (6) der Halbleiterschicht (3) liegende einen größeren Abstand von der Oberfläche (4) aufweist als der näher an der Metallsilicidschicht (15) liegende Abschnitt, f) die elektrisch leitfähige Schicht (10) ist eine Metallschicht, die mindestens einen zwischen der Metallsilicidschicht (5) und dem Rand (6) liegenden Teil der Halbleiterschicht (3) überdeckt, g) die Metallschicht ist elektrisch mit der zweiten Feldelektrode (9) verbunden und gegen die erste Feldelektrode (7) isoliert.
2. Schottkydiode nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die zweite Feldelektrode (9)-die Metallsilicidschicht (5) überlappt.
3. Schottkydiode nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die zweite Feldelektrode (9) einen lateralen Abstand von der Metallsilicidschicht (5) hat.
4. Schottkydiode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Metallschicht (10) die erste Feldelektrode (7) überlappt.
5. Schottkykdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Feldelektroden (7, 9) aus polykristallinem Silicium bestehen und an ihrer vom Halbleiterkörper abgewandten Oberfläche mit je einer Metallsilicidschicht (12, 13) versehen sind.
6. Schottkydiode nach Anspruch 1-, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß in die Oberfläche der Halbleiterschicht (3) eine Zone (16) entgegengesetzten Leitungstyps planar eingebettet ist, daß diese Zone zwischen erster und zweiter Feldelektrode liegt, daß die Metallschicht (10) diese Zone (16) überlappt, daß auf der Isolierschicht (15) eine weitere Metallschicht (17) angeordnet ist, daß die weitere Metallschicht die Halbleiterschicht (3) zwischen der Zone (16) und der ersten Feldelektrode (7) mindestens teilweise überdeckt und daß die weitere Metallschicht (17) einerseits elektrisch mit der Zone (16) verbunden und andererseits elektrisch gegen die erste Metallschicht isoliert ist.
7. Schottkydiode nach Anspruch 6, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß über der Halbleiterschicht (3) zwischen der Zone (16) und der ersten Feldelektrode (7) der Zone (16) benachbart eine dritte Feldelektrode (18) angeordnet ist, daß die dritte Feldelektrode unter der weiteren Metallschicht (17) sitzt, und daß sie elektrisch mit der weiteren Metallschicht verbunden ist.