WO2001011692A1 - Halbleitererzeugnis mit einem schottky-kontakt - Google Patents

Halbleitererzeugnis mit einem schottky-kontakt Download PDF

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Wolfgang Bartsch
Heinz Mitlehner
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Siced Electronics Development Gmbh & Co. Kg
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    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
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    • H01L29/861—Diodes
    • H01L29/872—Schottky diodes

Definitions

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  • No. 5,789,911 discloses a method for producing a Schottky diode from n-type silicon carbide.
  • the n-type silicon carbide body forms a pn junction with a p-type silicon carbide layer arranged on its surface.
  • a Schottky diode made of silicon carbide is increasingly found
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  • the substrate can in particular be part of a slice of a semiconductor cut from a bulk crystal.
  • the substrate is further preferably contacted with an ohmic contact, so that the Schottky contact layer and this ohmic contact represent the connections of the semiconductor product for integration into an external circuit.
  • the substrate of the semiconductor product is particularly preferably a crystal made of silicon carbide.
  • Silicon carbide as a semiconductor with a large band gap has the additional advantage that the pn diode provided next to the Schottky diode only begins to conduct at a comparatively high voltage and accordingly practically does not impair the function of the Schottky contact in regular operation.
  • the Schottky contact layer of the semiconductor product is preferably covered with a conductive contact reinforcement layer, in particular formed from a correspondingly customary metal such as aluminum.
  • the contact reinforcement layer facilitates contacting the Schottky contact layer by means of bonding, soldering, clamping and other common contacts.
  • the contact reinforcement layer preferably connects the Schottky contact layer to the ohmic contact layer.
  • FIG. 1 and 2 of the drawing show schematic sections of exemplary embodiments. Corresponding components of the figures are each identified by the same reference numerals. 1
  • the invention enables the realization of a Schottky diode, which has particularly favorable properties both with regard to its blocking capability and with regard to its overloadability due to a surge current.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Halbleitererzeugnis umfassend einen halbleitenden, in einem ersten Leitfähigkeitstyp dotierten Körper (1), auf welchem eine Schottky-Kontaktschicht (2) aufgebracht ist, die mit dem Körper (1) einen Schottky-Kontakt (4) bildet. Lateral neben diesem ist eine Diodenstruktur umfassend ein in einem zweiten Leitfähigkeitstyp dotiertes und über eine ohmsche Kontaktschicht (11) mit der Schottky-Kontaktschicht (2) verbundenes erstes Gebiet (9) in dem Körper (1) angeordnet. Der Körper (1) besteht insbesondere aus einem Siliziumcarbid-Kristall.

Description

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Company, Malabar, Florida, USA, 1992, insbesondere das Kapitel 3.6, Seite 79ff., aus dem Hinweise zur Gestaltung eines Randabschlusses für ein besonders spannungsfestes Halbleitererzeugnis ersichtlich sind.
Hinweise zur Funktion eines Randabschlusses der beschriebenen Art in einer hochspannungsfesten Schottky-Diode sind auch erhältlich aus dem Buch "Metal -Semiconductor Contacts" von E. H. Rhoderick und R. H. Williams, 2. Auflage, Clarendon, Oxford, UK, 1988, siehe insbesondere die Figur auf Seite 131 nebst zugehöriger Beschreibung.
Zu allen vorstehend zitierten Dokumenten ist festzustellen, dass diese hinsichtlich der konkreten Auslegung eines Halb- leitererzeugnisses stets nur Bezug nehmen auf die Problematik der Gewährleistung einer ausreichenden Sperrspannungsfestigkeit .
Weitere Ausführungsformen einer Schottky-Diode sind in der EP 0 803 913 AI, dem englischsprachigen Abstract zur
JP 10-116999 A und dem englischsprachigen Abstract zur JP 60-128675 A beschrieben. Bei diesen Ausführungsformen ist jeweils innerhalb eines n-leitenden Körpers lateral neben einem Bereich, in dem der n-leitende Körper mit einer Kon- taktschicht einen Schottky-Kontakt bildet, ein p-leitendes
Gebiet angeordnet, das ebenfalls zumindest teilweise von der Kontaktschicht bedeckt ist.
Mit der US 5,789,911 wird ein Verfahren zur Herstellung einer Schottky-Diode aus n-leitendem Siliziumcarbid offenbart. Der n-leitende Siliziumcarbid-Körper bildet mit einer an seiner Oberfläche angeordneten p-leitenden Siliziumcarbid-Schicht einen pn-Übergang.
Eine Schottky-Diode aus Siliziumcarbid findet zunehmend
Interesse zur Anwendung in einer Hochleistungs-Schaltanlage oder einem Schaltnetzteil. In einer solchen Anwendung ist
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widerstand des Halbleitererzeugnisses. Das Substrat kann insbesondere Teil einer aus einem Volumenkristall geschnittenen Scheibe eines Halbleiters sein. Das Substrat ist weiter vorzugsweise mit einem ohmschen Kontakt kontaktiert, so dass die Schottky-Kontaktschicht und dieser ohmsche Kontakt die Anschlüsse des Halbleitererzeugnisses zur Einbindung in eine externe Schaltung darstellen.
Das Substrat des Halbleitererzeugnisses ist mit besonderem Vorzug ein Kristall aus Siliziumcarbid. Siliziumcarbid als ein Halbleiter mit hohem Bandabstand hat vorliegend den zusätzlichen Vorteil, dass die neben der Schottky-Diode vorgesehene pn-Diode erst bei einer vergleichsweise hohen Spannung zu leiten beginnt und dementsprechend die Funktion des Schottky-Kontaktes im regulären Betrieb praktisch nicht beeinträchtigt .
Die Schottky-Kontaktschicht des Halbleitererzeugnisses ist vorzugsweise bedeckt mit einer leitfähigen Kontaktverstär- kungsschicht, insbesondere gebildet aus einem entsprechend gebräuchlichen Metall wie Aluminium. Die Kontaktverstärkungs- schicht erleichtert die Kontaktierung der Schottky-Kontaktschicht durch Bonden, Löten, Klemmen und andere gebräuchliche Kontaktierungen. Die Kontaktverstärkungsschicht verbindet vorzugsweise die Schottky-Kontaktschicht mit der ohmschen Kontaktschicht .
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nunmehr anhand der Zeichnung erläutert. Alle Figuren der Zeichnung sind als schematische Skizzen anzusehen; es wird nicht geltend gemacht, dass die Zeichnung eine maßstabsgerechte Wiedergabe eines Ausführungsbeispiels enthalte.
Die Figuren 1 und 2 der Zeichnung zeigen schematische Schnitte von Ausführungsbeispielen. Einander entsprechende Bestandteile der Figuren sind jeweils mit demselben Bezugszeichen bezeichnet. 1
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erzeugnisses ist durch die Auslegung im Hinblick auf den Stoßstrom in keiner Weise beeinträchtigt, denn die herkömmlichen Mittel, wie speziell dotierte Ringe nach Art eines zweiten Gebietes 10 und Feldplatten stehen zur Verfügung; siehe insoweit den zitierten Stand der Technik. Das konkret in Betracht genommene Ausführungsbeispiel ist dimensioniert für eine Sperrspannung von 600 V; dazu benötigt das zweite Gebiet 10 eine Breite von etwa 40 Mikrometern. Einzubauen ist dieses Halbleitererzeugnis in ein herkömmliches Gehäuse des Typs TO 220.
Die Erfindung ermöglicht die Realisierung einer Schottky- Diode, die sowohl im Hinblick auf ihre Sperrfähigkeit als auch im Hinblick auf ihre Überlastbarkeit durch einen Stoß- ström besonders günstige Eigenschaften besitzt.

Claims

Patentansprüche
1. Halbleitererzeugnis umfassend einen halbleitenden Körper (1) , der in einem ersten Leitfähigkeitstyp dotiert ist und auf dem eine Schottky-Kontaktschicht (2) aufgebracht ist, die mit dem Körper (1) einen Schottky-Kontakt (4) bildet, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass lateral neben dem Schottky-Kontakt (4) eine Diodenstruktur umfassend ein in einem zweiten Leitfähigkeitstyp dotiertes und über eine ohmsche Kontaktschicht (11) mit der Schottky-Kontaktschicht (2) verbundenes erstes Gebiet (9) in dem Körper (1) angeordnet ist und der Schottky-Kontakt (4) und das erste Gebiet (9) von einem Randabschluss (10) umfassend ein in dem zweiten Leitfähigkeitstyp dotiertes zweites Gebiet (10) in dem Körper (1) umringt sind.
2. Halbleitererzeugnis nach Anspruch 1, bei dem das erste Gebiet (9) bis zu einer ersten Tiefe in den Körper (1) hineinreicht, welche erste Tiefe größer ist als eine zweite Tiefe, bis zu der das zweite Gebiet (10) in den Körper (1) hineinreicht .
3. Halbleitererzeugnis nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem das erste Gebiet (9) inhomogen dotiert ist mit einer Dotierungsdichte, welche an dem ohmschen Kontakt (11) ein Maximum hat .
4. Halbleitererzeugnis nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem das erste Gebiet (9) den Schottky-Kontakt (4) umringt.
5. Halbleitererzeugnis nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem der Körper (1) aufgeteilt ist in eine an den Schottky-Kontakt (4) epitaktische Schicht (6) und ein dem Schottky-Kontakt (4) abgewandtes Substrat (7) , welches stärker dotiert ist als die Schicht (6) .
6. Halbleitererzeugnis nach Anspruch 5, bei dem das Substrat (7) mit einem ohmschen Kontakt (8) kontaktiert ist.
7. Halbleitererzeugnis nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem der Körper (1) ein Kristall aus Siliziumcarbid ist.
8. Halbleitererzeugnis nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem die Schottky-Kontaktschicht (2) ihrerseits von einer leitfähigen Kontaktverstärkungsschicht (5) bedeckt ist.
9. Halbleitererzeugnis nach Anspruch 8, bei dem die Kontaktverstärkungsschicht (5) die Schottky-Kontaktschicht (2) mit der ohmschen Kontaktschicht (11) verbindet.
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