EP2526567A1 - Lithography-free schottky semiconductor process having the possibility of integrating a protective diode - Google Patents
Lithography-free schottky semiconductor process having the possibility of integrating a protective diodeInfo
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- EP2526567A1 EP2526567A1 EP11801615A EP11801615A EP2526567A1 EP 2526567 A1 EP2526567 A1 EP 2526567A1 EP 11801615 A EP11801615 A EP 11801615A EP 11801615 A EP11801615 A EP 11801615A EP 2526567 A1 EP2526567 A1 EP 2526567A1
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Definitions
- the invention relates to a method for producing a semiconductor diode, in particular a Schottky diode with
- a conventional semiconductor diode consists of a layer transition of a semiconductor crystal with a p-doping to an n-doping.
- a Schottky diode has a metal-semiconductor junction.
- the conductivity of such a junction of a diode depends on the polarity and magnitude of an operating voltage between the two regions of the diode.
- the mode of operation of a diode is assumed to be sufficiently known to the person skilled in the art.
- the role of a diode is to allow current to flow in a first direction while preventing current flow in the opposite direction.
- the latter direction is called the reverse direction of the diode.
- a certain threshold voltage must be applied and exceeded, which is dependent on the properties of the semiconductor junction. Only after reaching the
- protection diode If an applied reverse voltage is exceeded, the voltage across the protection diode may drop, without current flowing through the Schottky diode produce.
- a disadvantage of the arrangement of corresponding protection diodes, however, is that they must be installed as a separate component, which leads to additional space requirements especially in miniaturized circuits and the
- the object of the invention is therefore to provide a Schottky diode with appropriate protection diode and the
- Integrated protection diode is characterized by the following process steps: a) Production of an N + layer on a bottom side
- inventive method is a significant cost savings in that on the lithographyless introduction of the wells on complex lithographic processes for
- Structuring the semiconductor can be dispensed with subsequent etching processes or other processing.
- Figure 1 to Figure 15 is a stepwise embodiment of the invention
- FIG. 16 shows a finished chip in plan view, which was produced by the method according to the invention.
- FIG. 1 shows the method step according to the invention
- the N + layer is formed by inserting a N + layer
- Doping in particular a phosphorus doping 2 achieved.
- Figure 2 shows a subsequent surface oxidation of the two planar surfaces of the silicon wafer, in which silicon oxide 3 has formed on the surfaces of the N-layer 4 of the top and the N + layer 5 of the bottom.
- FIG. 3 shows the lithographyless introduction of a first depression 6 through the silicon oxide layer 3 into the N layer 4 of the silicon wafer 1 up to a first depth d 1 in the silicon wafer 1.
- the first recess 6 is introduced circumferentially around a central region 7, which remains as an island with a silicon oxide layer 3 remaining thereon.
- FIG. 4 shows the deposition of a dopant, in particular a boron dopant 8, carried out in a further method step.
- FIG. 5 shows the region then produced by means of diffusion (preferably thermally induced) of the dopant, in particular of the boron dopant 8, into the N layer 4 of the silicon wafer 1, which then provides a region of P + doping there.
- the corresponding P + -doped region 9 is present only in the first recess 6, since present in the
- Silicon oxide layer 3 on the top and bottom of the silicon wafer and on top of it
- FIG. 6 shows one applied by means of sputtering, vapor deposition or chemically (in particular wet-chemically)
- Metal layer 10 which is preferably formed as a platinum layer.
- the metal layer completely covers the entire region of the upper side, so that it makes contact both in the region of the first depression 6 with the P + region 9 and in the middle region 7 with the silicon wafer 1 on the N layer 4.
- Figure 7 shows the process step of forming a Schottky junction by a metal silicide reaction, in particular a platinum silicide reaction, which at the
- the middle region 7 thus has a direct semiconductor-metal transition, preferably in the form of a platinum-silicide layer 10a, whereby a Schottky diode junction is produced.
- FIG. 8 shows the functionalization of the surface, which is preferably applied by means of sputtering
- a titanium-tungsten layer 11 has been completely applied to the surface.
- the titanium tungsten layer 11 completely covers the platinum silicide layer 10a, and contributes to the corresponding functionalization.
- FIG. 9 shows a further step of functionalizing the surface by applying a nickel layer 12, which is applied by sputtering, by vapor deposition or chemically covering the entire surface.
- FIG. 10 shows a further method step in the context of the functionalization by metal layers of the surface, wherein in FIG. 10 the application of a gold layer 13 also covers the surface by means of sputtering
- the functionalizing layer structure of the surface is now in the central region 7, starting from the N-layer of the silicon wafer 1 by a platinum silicide layer 10a, a titanium-tungsten layer 11, a
- compositions on metal or metal component layers are possible depending on the application, as far as they are for the
- FIG. 11 shows a functionalization of the lower side of the silicon wafer 1 in the region of the N + layer 5, wherein in the present case a titanium layer 14, a nickel layer 15 arranged thereon and a gold layer 16 arranged thereon from the N + layer 5 of the silicon wafer 1 was applied by sputtering.
- a titanium layer 14 a nickel layer 15 arranged thereon and a gold layer 16 arranged thereon from the N + layer 5 of the silicon wafer 1 was applied by sputtering.
- FIG. 12 shows a further method step, the middle region 7 being surrounded again by the lithography-free introduction of a circumferential second depression 20 into the region of the first depression 6 to a second depth d2 into the N layer 4 of the silicon wafer 1.
- the second recess 20 is arranged in the interior of the first recess 6, so that laterally between the central region 7 and the second recess 20, a transition region 21 remains.
- Transition region 21 represents the protective diode in the finished chip of the diode.
- FIG. 13 shows a further method step of FIG
- FIG. 14 shows the further method step of the chip blank, wherein in the region of the second recess 20, through the passivator 22, the chip has been completely cut circumferentially about the central region 7 in order to provide the component of the diode to be produced separately.
- FIG. 15 shows the cross-section of the finished chip of a Schottky diode in the middle region 7 with protective diode arranged adjacently in the transition region 21. Corresponding contacts of the individual regions are not shown here.
- FIG. 16 shows a schematic illustration of a top view of a diode produced according to the invention, wherein the middle region 7, which represents the Schottky functionality, is surrounded by the transition region 21, which comprises the Schottky interface
- lithography-free introduction of a depression means any kind of mechanical processing
- lithographic equipment, masks, paint processes or other sensitive components are needed, which in particular often require working in a clean room.
- the underside can also be provided in this case with a layer structure of titanium, nickel and gold, starting from the surface of the affer.
Abstract
The invention relates to a method for producing a semiconductor diode, in particular a Schottky diode having an integrated protective diode, comprising the following steps: a) producing a N+ layer on a lower face on a Si wafer (silicon wafer) with subsequent surface oxidation of the upper face and lower face; b) introducing, without using lithography, a first recess extending around an area to a first depth into the Si Wafer by means of the oxide layer of the upper face; c) introducing a P+ dopant into the first recess; d) removing the remaining oxide layer; e) functionalizing the surface of the top face by means of at least one metal layer; f) functionalizing the surface of the N+ layer of the lower face by means of at least one metal layer; g) introducing, without using lithography, a circumferential second recess to a second depth due to the functionalisation in the first recess; h) filling the second recess with a passivator/isolator; and i) cutting the diode to size in the region of the second recess and attaching the connecting contacts.
Description
„Lithographiefrexer Schottky-Halbleiterprozess mit Möglichkeit der Integration einer Schutzdiode" "Lithography-free Schottky semiconductor process with possibility of integration of a protective diode"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterdiode, insbesondere einer Schottky-Diode mit The invention relates to a method for producing a semiconductor diode, in particular a Schottky diode with
integrierter Schutzdiode. integrated protection diode.
Halbleiterdioden, insbesondere Schottky-Dioden finden im Semiconductor diodes, in particular Schottky diodes can be found in
Bereich der Elektronik eine Vielzahl von Anwendungen. Eine übliche Halbleiterdiode besteht aus einem Schichtübergang eines Halbleiterkristalls mit einer p-Dotierung zu einer n- Dotierung. Eine Schottky-Diode hingegen weist einen Metall- Halbleiter-Übergang auf. Field of electronics a variety of applications. A conventional semiconductor diode consists of a layer transition of a semiconductor crystal with a p-doping to an n-doping. In contrast, a Schottky diode has a metal-semiconductor junction.
Die Leitfähigkeit eines derartigen Übergangs einer Diode hängt von der Polung und dem Betrag einer Betriebsspannung zwischen den beiden Bereichen der Diode ab. Die Funktionsweise einer Diode wird als dem Fachmann hinreichend bekannt vorausgesetzt. The conductivity of such a junction of a diode depends on the polarity and magnitude of an operating voltage between the two regions of the diode. The mode of operation of a diode is assumed to be sufficiently known to the person skilled in the art.
Die Aufgabe einer Diode besteht darin, einen Stromfluss in eine erste Richtung zu erlauben, und dagegen einen Stromfluss in die entgegengesetzte Richtung zu verhindern. Die letztere Richtung wird als Sperrrichtung der Diode bezeichnet. Um einen Stromfluss in der sogenannten Durchlassrichtung zu erreichen, muss jedoch eine gewisse Schwellenspannung angelegt und überschritten werden, welche abhängig von den Eigenschaften des Halbleiterübergangs ist. Erst nach Erreichen des The role of a diode is to allow current to flow in a first direction while preventing current flow in the opposite direction. The latter direction is called the reverse direction of the diode. In order to achieve a current flow in the so-called forward direction, however, a certain threshold voltage must be applied and exceeded, which is dependent on the properties of the semiconductor junction. Only after reaching the
Grenzwertes der Schwellenspannung schaltet die Diode durch, so Limit value of the threshold voltage switches the diode through, so
BESTÄTIGUNGSKOPIE
dass ein Stromfluss entlang der Durchlassrichtung ermöglicht wird. CONFIRMATION COPY that a flow of current along the passage direction is made possible.
Zusätzlich zu den Kenngrößen der Schwellenspannung für die Durchlassrichtung und der Art des Halbleiterübergangs ist auch die maximale Sperrspannung, bei welcher die Diode in In addition to the characteristics of the threshold voltage for the forward direction and the type of semiconductor junction is also the maximum reverse voltage at which the diode in
Sperrrichtung keine leitfähige Verbindung bereitstellt, relevant. Das Überschreiten der entsprechenden Sperrspannung führt regelmäßig zur Zerstörung des Halbleiterübergangs, da nunmehr ein erzwungener Stromfluss entgegen den physikalischen Gegebenheiten des Halbleiterübergangs erfolgen muss. Reverse direction does not provide a conductive connection relevant. Exceeding the corresponding blocking voltage regularly leads to the destruction of the semiconductor junction, since now a forced current flow must take place contrary to the physical conditions of the semiconductor junction.
Übliche p-n-Dioden weisen eine Schwellenspannung für den Conventional p-n diodes have a threshold voltage for the
Durchlass in Durchlassrichtung von ca. 0,6 bis 0,7 Volt auf. Bei Schottky-Dioden liegt dieser Bereich etwa bereits bei 0,3 bis 0,4 Volt. Im Rahmen elektronischer Schaltungen, Passage in the forward direction of about 0.6 to 0.7 volts. For Schottky diodes, this range is already around 0.3 to 0.4 volts. In the context of electronic circuits,
beispielsweise bei Spannungsversorgungen für elektronische Geräte oder ähnlichen Anwendungen werden eine Vielzahl von derartigen Dioden verbaut. Dabei stellt sich die For example, in power supplies for electronic devices or similar applications, a plurality of such diodes are installed. This turns the
aufzubringende Schwellenleistung, welche für die Erreichung der benötigten Schwellenspannungen erforderlich ist, als nicht unerhebliche Größe dar. Insbesondere bei der Verwendung normaler p-n-Übergänge kann es hierbei bereits zu einem applied threshold power, which is required for the achievement of the required threshold voltages, as a not inconsiderable size. Especially when using normal p-n junctions, this can already be a
Spannungsbedarf von mehreren Volt kommen. Es hat sich daher in der Elektronik bewährt, die Anwendung von Schottky-Dioden den normalen Dioden vorzuziehen, da diese eine geringere Voltage requirement of several volts come. It has therefore proven itself in electronics, the application of Schottky diodes to the normal diodes preferable because this one lower
Schwellenspannung benötigen. Problematisch dabei ist jedoch, dass bei Schottky-Dioden die maximale Sperrspannung in Need threshold voltage. The problem with this is, however, that in Schottky diodes, the maximum reverse voltage in
Sperrrichtung bereits bei ca. -10 V beginnt, so dass eventuell auftretende Spannungsschwankungen oder Spannungsspitzen in Sperrrichtung frühzeitig zur Zerstörung der elektronischen Schaltung führen würden. Reverse already starts at about -10 V, so that any voltage fluctuations or voltage spikes in the reverse direction would lead to the early destruction of the electronic circuit.
Zur Vermeidung einer derartigen Zerstörung werden oftmals parallel zu Schottky-Dioden entsprechende Schutzdioden To avoid such destruction are often parallel to Schottky diodes corresponding protection diodes
geschaltet, welche im Fall eines Schwellenwerts der which, in the case of a threshold of the
Überschreitung einer anliegenden Spannung in Sperrrichtung dazu führen, dass die Spannung über die Schutzdiode abfallen kann, ohne dabei einen Stromfluss über die Schottky-Diode zu
erzeugen. Nachteilig an der Anordnung entsprechender Schutzdioden ist jedoch, dass diese als separates Bauteil verbaut werden müssen, was insbesondere bei miniaturisierten Schaltkreisen zu zusätzlichem Platzbedarf führt und des If an applied reverse voltage is exceeded, the voltage across the protection diode may drop, without current flowing through the Schottky diode produce. A disadvantage of the arrangement of corresponding protection diodes, however, is that they must be installed as a separate component, which leads to additional space requirements especially in miniaturized circuits and the
Weiteren zusätzliche Kosten bzw. einen erhöhten Further additional costs or an increased
Herstellungsaufwand mit sich bringen. To bring manufacturing costs.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schottky-Diode mit entsprechender Schutzdiode bereitzustellen und den The object of the invention is therefore to provide a Schottky diode with appropriate protection diode and the
diesbezüglichen Herstellungsaufwand zu verringern. reduce related manufacturing costs.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein According to the invention this object is achieved by a
Herstellungsverfahren für eine Halbleiterdiode mit den Manufacturing method for a semiconductor diode with the
Verfahrensschritten nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Process steps according to claim 1 solved. advantageous
Weiterbildungen sowie zweckmäßige Ausgestaltungen des Further developments and expedient embodiments of
Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Methods are given in the dependent claims.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer The inventive method for producing a
Halbleiterdiode, insbesondere einer Schottky-Diode mit Semiconductor diode, in particular a Schottky diode with
integrierter Schutzdiode ist durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet : a) Herstellung einer N+-Schicht an einer Unterseite an Integrated protection diode is characterized by the following process steps: a) Production of an N + layer on a bottom side
einem Silizium-Wafer mit anschließender a silicon wafer with subsequent
Flächenoxidierung der Ober- und Unterseite; Surface oxidation of the top and bottom;
b) lithographiefreies Einbringen einer einen Bereich b) lithography-free introduction of a range
umlaufenden ersten Vertiefung zu einer ersten Tiefe durch die Oxidschicht der Oberseite in den Silizium- Wafer; circumferential first recess to a first depth through the top oxide layer in the silicon wafer;
c) Einbringen einer P+-Dotierung in die erste Vertiefung; d) Entfernen der verbliebenen Oxidschicht; c) introducing a P + doping into the first well; d) removing the remaining oxide layer;
e) Funktionalisierung der Oberfläche der Oberseite durch mindestens eine Metallschicht; e) functionalizing the surface of the upper side by at least one metal layer;
f) Funktionalisierung der Oberfläche der n+-Schicht der Unterseite durch mindestens eine Metallschicht ; g) lithographiefreies Einbringen einer umlaufenden zweiten Vertiefung zu einer zweiten Tiefe durch die f) functionalizing the surface of the n + -layer of the underside by at least one metal layer; g) lithography-free introduction of a circumferential second recess to a second depth through the
Funktionalisierung und die P+-Dotierung in der ersten Vertiefung; Functionalization and P + doping in the first well;
h) Füllen der zweiten Vertiefung mit einem
Passivator/Isolator; h) filling the second well with a Passivator / insulator;
i) Zuschnitt der Diode im Bereich der zweiten Vertiefung. i) cutting the diode in the area of the second recess.
Durch die Nutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird erreicht, dass im zentrischen Bereich der hergestellten Diode, welcher einen Metall-Halbleiterübergang aufweist, eine By using the method according to the invention it is achieved that in the central region of the produced diode, which has a metal-semiconductor junction, a
Schottky-Dioden-Funktionalität entsteht. Diese umgebend wird im Bereich der ersten eingebrachten Vertiefung ein tiefer im Inneren des Wafers liegender p-n-Halbleiterübergang erzeugt, welcher die Schutzdiodenfunktion darstellt. Die Schottky diode functionality arises. Surrounding this, a p-n semiconductor junction lying deeper inside the wafer, which represents the protective diode function, is generated in the region of the first introduced depression. The
erfindungsgemäße Aufgabenstellung einer raumsparenden und integrierten Lösung einer Schottky-Diode mit Schutzdiode wird auf diese Weise erfüllt. Zusätzlich stellt das inventive task of a space-saving and integrated solution of a Schottky diode with protection diode is met in this way. In addition, that represents
erfindungsgemäße Verfahren eine wesentliche Kostenersparnis dadurch dar, dass über das lithographielose Einbringen der Vertiefungen auf aufwendige Lithografie-Prozesse zur inventive method is a significant cost savings in that on the lithographyless introduction of the wells on complex lithographic processes for
Strukturierung der Halbleiter mit anschließenden Ätzprozessen oder anderen Bearbeitungen verzichtet werden kann. Die Structuring the semiconductor can be dispensed with subsequent etching processes or other processing. The
Herstellung entsprechender Dioden ist auf diese Weise Making corresponding diodes is this way
erheblich vereinfacht und dadurch kostengünstiger. considerably simplified and thus more cost-effective.
Die erfindungsgemäßen Weiterbildungen des The developments of the invention
Herstellungsverfahrens gemäß der abhängigen Ansprüche 2 bis 5 sind im folgenden Ausführungsbeispiel einer Manufacturing method according to the dependent claims 2 to 5 are in the following embodiment of a
Verfahrensausführung näher dargestellt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel Process execution shown in more detail. However, the invention is not limited to the embodiment described
beschränkt, sie umfasst vielmehr all diejenigen limited, it includes all those
Herstellungsverfahren, welche vom erfindungswesentlichen Manufacturing process, which of the invention essential
Gedanken, insbesondere von den Verfahrensschritten des Thoughts, in particular the procedural steps of the
unabhängigen Anspruchs 1 Gebrauch machen. independent claim 1 make use.
Des Weiteren ist eine Diode beansprucht, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde. Furthermore, a diode is claimed which was produced by the process according to the invention.
Im Rahmen des Ausführungsbeispiels zeigen In the context of the embodiment show
Figur 1 bis Figur 15 eine schrittweise Ausführung des erfindungsgemäßen Figure 1 to Figure 15 is a stepwise embodiment of the invention
Herstellungsverfahrens zur
Herstellung einer Halbleiter- Schottky-Diode mit integrierter Schutzdiode; Manufacturing process for Production of a semiconductor Schottky diode with integrated protective diode;
Figur 16 einen fertigen Chip in Draufsicht, welcher nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde. 16 shows a finished chip in plan view, which was produced by the method according to the invention.
Figur 1 zeigt den erfindungsgemäßen Verfahrensschritt der FIG. 1 shows the method step according to the invention
Herstellung einer N+-Schicht an der Unterseite eines Silizium- Wafers 1. Die N+-Schicht wird durch die Einbringung einer Making an N + Layer on the Bottom of a Silicon Wafer 1. The N + layer is formed by inserting a N + layer
Dotierung, insbesondere einer Phosphordotierung 2 erzielt. Doping, in particular a phosphorus doping 2 achieved.
Figur 2 zeigt eine anschließend erfolgte Oberflächenoxidierung der beiden planen Oberflächen des Silizium-Wafers, bei welcher sich Silizium-Oxid 3 auf den Oberflächen der N-Schicht 4 der Oberseite und der N+-Schicht 5 der Unterseite gebildet hat. Figure 2 shows a subsequent surface oxidation of the two planar surfaces of the silicon wafer, in which silicon oxide 3 has formed on the surfaces of the N-layer 4 of the top and the N + layer 5 of the bottom.
In Figur 3 ist die lithographielose Einbringung einer ersten Vertiefung 6 durch die Silizium-Oxid-Schicht 3 in die N- Schicht 4 des Silizium-Wafers 1 bis zu einer ersten Tiefe dl in den Silizium-Wafer 1 dargestellt. Die erste Vertiefung 6 wird umlaufend um einen mittleren Bereich 7 eingebracht, welcher als Insel mit einer darauf verbliebenen Silizium-Oxid- Schicht 3 verbleibt. FIG. 3 shows the lithographyless introduction of a first depression 6 through the silicon oxide layer 3 into the N layer 4 of the silicon wafer 1 up to a first depth d 1 in the silicon wafer 1. The first recess 6 is introduced circumferentially around a central region 7, which remains as an island with a silicon oxide layer 3 remaining thereon.
Figur 4 zeigt die in einem weiteren Verfahrensschritt erfolgte Aufbringung eines Dotanden, insbesondere eines Bor-Dotanden 8. FIG. 4 shows the deposition of a dopant, in particular a boron dopant 8, carried out in a further method step.
Figur 5 zeigt den sodann mittels Diffusion (vorzugsweise thermisch induziert) des Dotanden, insbesondere des Bor- Dotanten 8 in die N-Schicht 4 des Silizium-Wafers 1 erzeugten Bereich, welcher dort sodann einen Bereich einer P+-Dotierung bereitstellt. Der entsprechende P+-dotierten Bereich 9 liegt nur in der ersten Vertiefung 6 vor, da vorliegend die FIG. 5 shows the region then produced by means of diffusion (preferably thermally induced) of the dopant, in particular of the boron dopant 8, into the N layer 4 of the silicon wafer 1, which then provides a region of P + doping there. The corresponding P + -doped region 9 is present only in the first recess 6, since present in the
Silizium-Oxid-Schicht 3 auf der Oberseite sowie der Unterseite des Silizium-Wafers und die auf der Oberseite darauf Silicon oxide layer 3 on the top and bottom of the silicon wafer and on top of it
aufgebrachte Dontanden-Schicht entfernt wurde.
Figur 6 zeigt eine mittels Sputtering, Aufdampfen oder chemisch (insbesondere nasschemisch) aufgebrachte applied dontanden layer was removed. FIG. 6 shows one applied by means of sputtering, vapor deposition or chemically (in particular wet-chemically)
Metallschicht 10, welche vorzugsweise als Platinschicht ausgebildet ist. Die Metallschicht überdeckt vollständig den gesamten Bereich der Oberseite, so dass sie sowohl im Bereich der ersten Vertiefung 6 Kontakt zum P+-Bereich 9 als auch im mittleren Bereich 7 Kontakt zum Silizium-Wafer 1 an der N- Schicht 4 herstellt. Metal layer 10, which is preferably formed as a platinum layer. The metal layer completely covers the entire region of the upper side, so that it makes contact both in the region of the first depression 6 with the P + region 9 and in the middle region 7 with the silicon wafer 1 on the N layer 4.
Figur 7 zeigt sodann den Verfahrensschritt der Ausbildung eines Schottky-Übergangs durch eine Metall-Silizid-Reaktion, insbesondere eine Platin-Silizid-Reaktion, welche an der Figure 7 then shows the process step of forming a Schottky junction by a metal silicide reaction, in particular a platinum silicide reaction, which at the
Oberfläche ausgeführt wird. Der mittlere Bereich 7 weist somit einen direkten Halbleiter-Metallübergang, bevorzugt in Form einer Platin-Silizid-Schicht 10a auf, wodurch ein Schottky- Diodenübergang erzeugt wird. Surface is executed. The middle region 7 thus has a direct semiconductor-metal transition, preferably in the form of a platinum-silicide layer 10a, whereby a Schottky diode junction is produced.
Figur 8 zeigt die vorzugsweise mittels Sputtering aufgebrachte Funktionalisierung der Oberfläche, wobei vorliegend im FIG. 8 shows the functionalization of the surface, which is preferably applied by means of sputtering
Ausführungsbeispiel eine Titan-Wolfram-Schicht 11 vollständig auf die Oberfläche aufgebracht wurde. Die Titan-Wolfram- Schicht 11 überdeckt hierbei die Platin-Silizid-Schicht 10a vollständig, und trägt zur entsprechenden Funktionalisierung bei . Embodiment, a titanium-tungsten layer 11 has been completely applied to the surface. In this case, the titanium tungsten layer 11 completely covers the platinum silicide layer 10a, and contributes to the corresponding functionalization.
Figur 9 zeigt einen weiteren Schritt der Funktionalisierung der Oberfläche mittels Aufbringen einer Nickel-Schicht 12, welche durch Sputtering, durch Aufdampfen oder chemisch flächendeckend über die gesamte Oberfläche aufgebracht wird. FIG. 9 shows a further step of functionalizing the surface by applying a nickel layer 12, which is applied by sputtering, by vapor deposition or chemically covering the entire surface.
Figur 10 zeigt einen weiteren Verfahrensschritt im Rahmen der Funktionalisierung durch Metallschichten der Oberfläche, wobei in Figur 10 das Aufbringen einer Gold-Schicht 13 ebenfalls mittels Sputtering flächendeckend auf die Oberfläche FIG. 10 shows a further method step in the context of the functionalization by metal layers of the surface, wherein in FIG. 10 the application of a gold layer 13 also covers the surface by means of sputtering
dargestellt ist. Der funktionalisierende Schichtaufbau der Oberfläche setzt sich nunmehr im mittleren Bereich 7 ausgehend von der N-Schicht des Silizium-Wafers 1 durch eine Platin- Silizid-Schicht 10a, eine Titan-Wolfram-Schicht 11, eine is shown. The functionalizing layer structure of the surface is now in the central region 7, starting from the N-layer of the silicon wafer 1 by a platinum silicide layer 10a, a titanium-tungsten layer 11, a
Nickel-Schicht 12 sowie eine Gold-Schicht 13 in
unterschiedlichen Schichtdicken zusammen. Andere Nickel layer 12 and a gold layer 13 in different layer thicknesses together. Other
Zusammensetzungen an Metall- oder Metallkomponentenschichten sind je nach Anwendungsfall denkbar, soweit sie für die Compositions on metal or metal component layers are possible depending on the application, as far as they are for the
Kontaktierung und die Stabilisierung des entstehenden Chips zweckmäßig sind. Contacting and the stabilization of the resulting chip are useful.
Im Bereich der ersten Vertiefung 6 ist zwischen der N-Schicht 4 des Silizium-Wafers 1 und der beschriebenen In the region of the first recess 6 is between the N-layer 4 of the silicon wafer 1 and described
Funktionalisierungsschicht eine P+-Dotierung 9 angeordnet. Functionalization a P + doping 9 arranged.
Figur 11 zeigt eine Funktionalisierung der Unterseite des Silizium-Wafers 1 im Bereich der N+-Schicht 5, wobei vorliegend eine Titanschicht 14, eine darauf angeordnete Nickel-Schicht 15 sowie eine wiederum darauf angeordnete Gold-Schicht 16 ausgehend von der N+-Schicht 5 des Silizium-Wafers 1 mittels Sputtering aufgebracht wurde. Auch hier sind andere 11 shows a functionalization of the lower side of the silicon wafer 1 in the region of the N + layer 5, wherein in the present case a titanium layer 14, a nickel layer 15 arranged thereon and a gold layer 16 arranged thereon from the N + layer 5 of the silicon wafer 1 was applied by sputtering. Again, there are others
zweckmäßige Zusammensetzungen des Schichtaufbau denkbar. appropriate compositions of the layer structure conceivable.
Figur 12 zeigt einen weiteren Verfahrensschritt, wobei durch das lithographiefreie Einbringen einer umlaufenden zweiten Vertiefung 20 in den Bereich der ersten Vertiefung 6 zu einer zweiten Tiefe d2 in die N-Schicht 4 des Silizium-Wafers 1 der mittlere Bereich 7 erneut umrandet wird. Die zweite Vertiefung 20 ist dabei im inneren der ersten Vertiefung 6 angeordnet, so dass seitlich zwischen dem mittleren Bereich 7 und der zweiten Vertiefung 20 ein Übergangsbereich 21 verbleibt. Dieser FIG. 12 shows a further method step, the middle region 7 being surrounded again by the lithography-free introduction of a circumferential second depression 20 into the region of the first depression 6 to a second depth d2 into the N layer 4 of the silicon wafer 1. The second recess 20 is arranged in the interior of the first recess 6, so that laterally between the central region 7 and the second recess 20, a transition region 21 remains. This
Übergangsbereich 21 stellt im fertig hergestellten Chip der Diode die Schutzdiode dar. Transition region 21 represents the protective diode in the finished chip of the diode.
Figur 13 zeigt einen weiteren Verfahrensschritt des FIG. 13 shows a further method step of FIG
erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei in die zweite Vertiefung 20 ein Passivator/Isolator 22 eingebracht wurde. inventive method, wherein in the second recess 20, a passivator / insulator 22 has been introduced.
Figur 14 zeigt den weiteren Verfahrensschritt des Chip- Zuschnitts, wobei im Bereich der zweiten Vertiefung 20, durchgehend durch den Passivator 22, der Chip umlaufend um den mittleren Bereich 7 vollständig durchtrennt wurde, um das Bauteil der herzustellenden Diode separat bereitzustellen.
Figur 15 zeigt den Querschnitt des fertig hergestellten Chips einer Schottky-Diode im mittleren Bereich 7 mit daneben angeordneter Schutzdiode im Übergangsbereich 21. Entsprechende Kontaktierungen der einzelnen Bereiche sind vorliegend nicht dargestellt . FIG. 14 shows the further method step of the chip blank, wherein in the region of the second recess 20, through the passivator 22, the chip has been completely cut circumferentially about the central region 7 in order to provide the component of the diode to be produced separately. FIG. 15 shows the cross-section of the finished chip of a Schottky diode in the middle region 7 with protective diode arranged adjacently in the transition region 21. Corresponding contacts of the individual regions are not shown here.
Figur 16 zeigt eine schematische Darstellung einer Draufsicht einer erfindungsgemäß hergestellten Diode, wobei der mittlere Bereich 7, welcher die Schottky-Funktionalität darstellt, umgebend durch den Übergangsbereich 21, welcher die FIG. 16 shows a schematic illustration of a top view of a diode produced according to the invention, wherein the middle region 7, which represents the Schottky functionality, is surrounded by the transition region 21, which comprises the Schottky interface
Schutzdiodenfunktion bereitstellt, und dieser wiederum Protective diode function provides, and this in turn
umgebend durch die Isolatorschicht 22, abgebildet ist. surrounding by the insulator layer 22, is shown.
Auf die dem Fachmann geläufigen Kenntnisse, insbesondere im Bezug auf die Aufbringung einzelner Metallschichten auf On the knowledge familiar to the expert, in particular with respect to the application of individual metal layers
Halbleiteroberfläche mittels Sputtering oder die Semiconductor surface by means of sputtering or the
Prozessparameter zur Erzielung entsprechender Process parameters to achieve this
Diffusionsreaktionen für Dotanden wird ausdrücklich Bezug genommen . Diffusion reactions for dopants are expressly referred to.
Unter dem Begriff des lithographiefreien Einbringens einer Vertiefung ist jede Art von mechanischer Bearbeitung, The term lithography-free introduction of a depression means any kind of mechanical processing,
beispielsweise das Sägen, Kerben, Fräsen oder Schneiden zu verstehen. Kern dieses Vorgangs ist, dass keine teuren For example, sawing, notching, milling or cutting to understand. The core of this process is that no expensive
lithographischen Anlagen, Masken, Lackprozesse oder sonstige empfindliche Bauteile benötigt werden, welche insbesondere oftmals ein Arbeiten in einem Reinraum erforderlich machen. lithographic equipment, masks, paint processes or other sensitive components are needed, which in particular often require working in a clean room.
Neben dem dargestellten Schichtaufbau ist in einer weiteren Ausführungsform auch ein Schichtaufbau auf der Oberseite der Diode aus einer Metall-Silizid Schicht, einer darauf In addition to the layer structure shown, in a further embodiment, a layer structure on top of the diode of a metal-silicide layer, one on it
angeordneten Titan-Schicht, einer wiederum darauf angeordneten Nickel Schicht zur Haftvermittlung und einer zur Kontaktierung vorgesehenen Gold-Schicht denkbar. Auch die Unterseite kann in diesem Fall mit einem Schichtaufbau von Titan, Nickel und Gold, ausgehend von der Oberfläche des afers, versehen werden .
Bezugszeichenliste : arranged titanium layer, a turn arranged thereon nickel layer for adhesion and a gold layer intended for contacting conceivable. The underside can also be provided in this case with a layer structure of titanium, nickel and gold, starting from the surface of the affer. List of reference numbers:
1 Silizium- afer 1 silicon filler
2 Phosphor-Papier-Dotand 2 phosphor paper dopant
3 Silizium-Oxid 3 silicon oxide
4 N-Schicht 4N layer
5 N+-Schicht 5 N + layer
6 erste Vertiefung 6 first well
7 mittlerer Bereich 7 middle range
8 Bor-Dotand 8 boron dopant
9 P+-Bereich 9 P + area
10 Platin-Schicht 10 platinum layer
10a Platin-Silizid-Schicht 10a platinum silicide layer
11 Titan-Wolfram-Schicht11 titanium tungsten layer
12 Nickel-Schicht 12 nickel layer
13 Gold-Schicht 13 gold layer
14 Titan-Schicht 14 titanium layer
15 Nickel-Schicht 15 nickel layer
16 Gold-Schicht 16 gold layer
20 zweite Vertiefung 20 second well
21 Übergangsbereich 21 transition area
22 Passivator/Isolator dl erste Tiefe 22 Passivator / insulator dl first depth
d2 zweite Tiefe
d2 second depth
Claims
1. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterdiode, 1. A method for producing a semiconductor diode,
insbesondere einer Schottky-Diode mit integrierter in particular a Schottky diode with integrated
Schutzdiode, wobei folgende Schritte umfasst sind: Protective diode, comprising the following steps:
a) Herstellung einer N+-Schicht an einer Unterseite an einem Si- afer (Silizium afer) mit anschließender Flächenoxidierung der Ober- und Unterseite; a) production of an N + layer on a lower side on a sider (silicon afer) with subsequent surface oxidation of the upper and lower side;
b) lithographieloses Einbringen einer einen Bereich b) lithographically introducing an area
umlaufenden ersten Vertiefung zu einer ersten Tiefe in den Si- Wafer durch die Oxidschicht der Oberseite; circumferential first recess to a first depth in the Si wafer through the oxide layer of the top;
c) einbringen einer P+-Dotierung in die erste Vertiefung; c) introducing a P + doping into the first well;
d) entfernen der verbliebenen Oxidschicht; d) removing the remaining oxide layer;
e) Funktionalisierung der Oberfläche der Oberseite durch mindestens eine Metallschicht; e) functionalizing the surface of the upper side by at least one metal layer;
f) Funktionalisierung der Oberfläche der N+Schicht der f) functionalization of the surface of the N + layer of the
Unterseite durch mindestens eine Metallschicht; Underside by at least one metal layer;
g) lithographieloses Einbringen einer umlaufenden zweiten Vertiefung zu einer zweiten Tiefe durch die Funktionalisierung in der ersten Vertiefung; g) lithographically introducing a circumferential second depression to a second depth by the functionalization in the first depression;
h) füllen der zweiten Vertiefung mit einem h) fill the second well with a
Passivator/Isolator ; Passivator / Isolator;
i) Zuschnitt der Diode im Bereich der zweiten Vertiefung und Anbringen der Anschlusskontakte. i) cutting the diode in the region of the second recess and attaching the connection contacts.
2. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht zur Funktionalisierung der Oberfläche der Oberseite eine Metall- Silizid-Schicht sowie mindestens eine weitere Metallschicht umfasst, insbesondere Platin-Silizid Schicht, eine Titan- Wolfram Schicht, eine Nickel Schicht sowie eine Gold Schicht umfasst . 2. A method for producing a semiconductor diode according to claim 1, characterized in that the metal layer for functionalizing the surface of the upper side comprises a metal silicide layer and at least one further metal layer, in particular platinum silicide layer, a titanium tungsten layer, a nickel Layer as well as a gold layer.
3. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterdiode nach 3. A method for producing a semiconductor diode according to
Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Claim 1 or 2, characterized in that the
Metallschicht zur Funktionalisierung der Oberfläche der Metal layer for functionalizing the surface of the
Oberseite und/oder der Unterseite eine oder mehrere durch ein Sputterverfahren aufgebrachte Metallschichten umfasst. Top and / or the underside comprises one or more metal layers applied by a sputtering process.
4. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterdiode nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht zur Funktionalisierung der Oberfläche der Unterseite eine Titan Schicht, eine Nickel Schicht sowie eine Gold Schicht umfasst. 4. A method for producing a semiconductor diode according to any one of the preceding claims, characterized in that the metal layer for functionalizing the surface of the underside comprises a titanium layer, a nickel layer and a gold layer.
5. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterdiode nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das lithographielose Einbringen der ersten und/oder der zweiten Vertiefung durch einen Sägeprozess erfolgt. 5. A method for producing a semiconductor diode according to any one of the preceding claims, characterized in that the lithographielose introduction of the first and / or the second recess is carried out by a sawing process.
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