DE3827614C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen
eines Halbleiterbauelements nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Halbleiterbauelemente mit kurzer Schaltzeit, sogenannte
schnelle Halbleiterbauelemente, weisen in der Schichten
folge des Halbleiterkörpers Schwermetallatome auf,
welche Rekombinationszentren zur Verringerung der
Trägerlebensdauer und damit der Schaltzeit bilden.
Auch bei schnellen Halbleiterbauelementen wird eine
hohe Sperrspannungsbelastbarkeit gefordert. Zur
Verminderung der Oberflächenfeldstärke am pn-Übergang
kann der Halbleiterkörper eine Mesastruktur oder eine
Planarstruktur aufweisen. Beide Strukturen erfordern
zur Langzeitstabilisierung des Sperrverhaltens eine
gezielte Oberflächenabdeckung mit passivierender und
stabilisierender Wirkung. Mesastrukturen werden
vorteilhaft bei Zonenfolgen mit hoher Eindringtiefe
der Außenzone (größer oder gleich 40 µm ) vorgesehen.
Weist die Außenzone eine geringere Eindringtiefe auf,
so ist die Passivierung der Mesastruktur mit einem
unerwünscht hohen Aufwand verbunden. Andererseits
begünstigt eine geringe Eindringtiefe die Optimierung
des Schaltverhaltens.
Bei der Planarstruktur ist die gewünschte geringe
Eindringtiefe der zu kontaktierenden Außenzone
gegeben. Das zur Passivierung vorgesehene Oxid des
Halbleitermaterials speichert jedoch Schwermetallatome
bei deren Einbringen in den Halbleiterkörper. Diese
beeinflussen im weiteren Verfahrensablauf sowie im
Betrieb unerwünscht die physikalischen Eigenschaften
des Passivierungsoxids und heben dessen Wirkung auf.
Die Oxidschicht muß daher nach dem Diffundieren der
Schwermetallatome entfernt werden, und es ist eine
neue Oberflächenabdeckung und damit zusätzlicher
Verfahrens- und Arbeitsaufwand erforderlich.
Die Maskierung der Oxidschicht gegen eine Diffusion von
Dotierstoffen, wie Bor oder Phosphor ist aus der Literatur
bekannt (A. S. Grove, Physics and Technology of Semiconductor
Devices, New York 1967, S. 59f.). Eine Maskierung
gegen schnelle Diffusanten, z. B. Gold oder Platin, ist
bisher nicht gebräuchlich, da diese Metalle nicht zur
Dotierung herangezogen werden.
Es ist bekannt, die für die Bauelemente-Funktion notwendigen
Oxidschichten gegen den Einfluß durch Dotierstoffe
bei der Ionenimplantation zu schützen, wie das von Widmann
in Technologie hochintegrierter Schaltungen, Berlin 1988,
S. 232, beschrieben wird.
Unbekannt ist bisher eine Technologie zum Schutz von
Oxidschichten gegen die Diffusion von Gold, Platin oder
ähnlicher zur Trägerlebensdauer - Einstellung genutzter
Schwermetalle.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zum Herstellen von schnellen Halbleiterbauelementen
mit Planarstruktur anzugeben, bei dem der passivierende
Oberflächenüberzug nicht durch das Einbringen von
Schwermetallatomen beeinträchtigt wird. Die Lösung der
Aufgabe besteht bei einem Verfahren der eingangs
genannten Art in den im Kennzeichen des Anspruchs 1
genannten Maßnahmen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den
Unteransprüchen 2 bis 9 angegeben.
Anhand des in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels
wird die Erfindung erläutert. Die Figur zeigt schematisch
die Schichtenfolge des Halbleiterkörpers mit Planar
struktur und Oberflächenabdeckung.
Für einen Aufbau gemäß der Darstellung wird mittels
bekannter Verfahren an einer Seite eines Halbleiter
körpers, der die hochohmige, n-leitende Mittelzone (1)
bildet, eine durchgehende, hochdotierte, n-leitende
Außenzone (2) erzeugt. Das dabei auf der anderen Seite
der Mittelzone entstehende Oxid wird in einem besonderen
Verfahrensschritt noch verstärkt und dann strukturiert,
und entsprechend der Struktur werden eine p-leitende
Außenzone (3) als Planarzone und diese umschließende
sogenannte Guard-Ringe (13) hergestellt. Dabei entsteht
auf dieser Seite des Halbleiterkörpers der passivierende
Überzug (5) aus Oxid des Halbleitermaterials, welcher
auch die pn-Übergänge der Zonen (3 und 13) an ihrem
Austritt an die Oberfläche abdeckt und die in der Figur
dargestellte Struktur aufweist. Diese verläuft auch über
die Oberfläche der p-leitenden Außenzone (3) und
durchgehend bis zum Rand des Bauelements.
Erfindungsgemäß wird auf diesen strukturierten Überzug
(5) eine zusätzliche Schicht (7) aus einem anorganischen
Isoliermaterial aufgebracht. Dazu werden Materialien
bevorzugt, wie sie zur Ausbildung von isolierenden
Schichten auf Halbleitersubstraten vorgesehen sind.
Die Schicht (7) kann aus Phosphorglas oder aus
Halbleiternitrid bestehen. Zum Beispiel wird der
Halbleiterkörper mit Phosphortrichlorid oder
Phosphorpentoxid belegt und auf Diffusionstemperatur
erwärmt. Entsprechend einer sogenannten Trägergas
diffusion wird dann im Zeitraum von etwa 20 bis 60
Minuten auf der gesamten Fläche der Planarseite des
Halbleiterkörpers eine Glasschicht (7) mit einer Dicke
im Bereich von 0,05 µm bis etwa 1 µm erzeugt. Anschließend
wird über der aktiven Fläche (Zone 3) ein Kontakt
fenster (6) zum Aufbringen der Schwermetallatome
hergestellt. Somit ist die strukturierte Halbleiter
oberfläche außerhalb der aktiven Fläche, aber
einschließlich der Umgebung des pn-Übergangs derselben
mit einem passivierenden Überzug (5) und darüber mit
einer Phosphorglasschicht als zusätzlicher Schicht (7)
abgedeckt.
Im Anschluß daran werden im freiliegenden Abschnitt
der p-leitenden Zone (3) Schwermetallatome durch
Diffundieren eingebracht, bevorzugt sind dies Gold-
oder Platin-Atome. Diese haben in der Glasschicht (7)
eine höhere Löslichkeit als im Passivierungsüberzug (5)
und im Silizium (1). Außerdem kann bei Verwendung von
phosphorhaltigen Gläsern Phosphor nicht in die darunter
liegenden Schichten vordringen, weil die dazu erforderliche
Zeit weder während des Aufbringens der Glasschicht noch
während des Einbringens der Schwermetallatome erreicht
wird.
Nach der Bildung der Rekombinationszentren wird die
Glasschicht (7) entfernt. Diese ist verfahrensbedingt
für Ätzlösungen schwerer löslich geworden, so daß
entsprechende Ätzmischungen erforderlich sind. Mit einer
Mischung aus den Komponenten Flußsäure, Salpetersäure,
Essigsäure und Wasser wurden gute Ergebnisse erzielt.
Es können bekannte Ätzmischungen mit Flußsäure und
Salpetersäure verwendet werden.
Vorteilhaft kann die Schwermetallatom-Diffusion durch
entsprechende Strukturierung der Oberfläche auf einen
vorgegebenen Bereich begrenzt werden. Dazu wird z.B.
die Glasschicht (7) mit einem Photolack abgedeckt.
Danach wird auf die gesamte Halbleiteroberfläche das
Schwermetall aufgedampft, und anschließend wird der
Photolack abgelöst. Dann werden die Schwermetallatome
der aktiven Fläche in das Halbleitermaterial ein
diffundiert. Bei dieser Methode können lediglich noch
Spuren des Schwermetalls auf die Glasschicht (7)
gelangen. Es wird jedoch durch die Glasschicht verhindert,
daß beim Diffusionsschritt für die Schwermetallatome
durch einen Streueffekt Gold oder Platin auf den
Passivierungsüberzug (5) angelagert wird.
Nach Entfernen der Glasschicht (7) liegt ein einwand
freier passivierender Überzug (5) zur Sicherstellung
der elektrischen Daten des Bauelements vor.
Claims (10)
1. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelementes,
bei dem
- - in einem Halbleiterkörper mit niedriger Störstellenkonzentration des einen Leitungstyps (1) eine Zonenfolge (2, 1, 3) mit wenigstens einem pn-Übergang (4) erzeugt wird,
- - in die Zonenfolge Schwermetallatome zur Verringerung der Trägerlebensdauer eingebracht werden, und
- - im Bereich des Austritts des oder der pn-Übergänge (4) ein passivierender und stabilisierender Überzug (5) aufgebracht wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - der passivierende Überzug (5) mit einer anorganischen Isolierschicht (7) aus einem Material, welches eine gegenüber demjenigen des Überzugs (5) höhere Löslichkeit für Schwermetallatome aufweist, abgedeckt wird,
- - danach in den oder die nicht mit der anorganischen Isolierschicht bedeckten Oberflächenbereiche (6) die Schwermetallatome eingebracht werden und
- - anschließend an die Schwermetalldiffusion die anorganische Isolierschicht (7) wieder entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Zonenfolge mit Planarstruktur (1, 3) hergestellt
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Zonenfolge mit Planarstruktur und mit wenigstens
einem Guard-Ring (13) hergestellt wird.
4. Verfahren nach Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Planarstruktur (1, 3) mit einer Eindringtiefe
im Bereich bis 25 µm hergestellt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Planarstruktur (1, 3) mit einer Eindringtiefe
zwischen 10 µm und 20 µm hergestellt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die zusätzliche Schicht (7) aus einer Verbindung aus
oder mit Halbleitermaterial erzeugt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die zusätzliche Schicht (7) aus Phosphorglas hergestellt
wurde.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Halbleiternitrid-Schicht als zusätzliche Schicht
(7) erzeugt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche
Schicht (7) mit einer Dicke im Bereich von 0,05 µm
bis 1 µm erzeugt wird.
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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| DE19883827614 DE3827614A1 (de) | 1988-08-13 | 1988-08-13 | Verfahren zum herstellen eines halbleiterbauelements |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3827614A1 DE3827614A1 (de) | 1990-02-15 |
| DE3827614C2 true DE3827614C2 (de) | 1992-04-23 |
Family
ID=6360855
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19883827614 Granted DE3827614A1 (de) | 1988-08-13 | 1988-08-13 | Verfahren zum herstellen eines halbleiterbauelements |
Country Status (1)
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|---|---|
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-
1988
- 1988-08-13 DE DE19883827614 patent/DE3827614A1/de active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| DE3827614A1 (de) | 1990-02-15 |
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