DE1273699B - Verfahren zum Kontaktieren von mindestens zwei benachbarten Zonen entgegengesetzten Leitungstyps eines steuerbaren Halbleiterbauelementes - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

HOIl

Deutsche Kl.: 21g-11/02

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

P 12 73 699.1-33 (L 44987)

30. Mai 1963

25. Juli 1968

Die Erfindung betriSt ein Verfahren zum Kontaktieren von mindestens zwei benachbarten Zonen entgegengesetzten Leitungstyps eines steuerbaren Halbleiterbauelementes mit vier oder mehr Schichten abwechselnder Leitfähigkeit und kurzgeschlossenem Emitter unter Bildung mindestens einer Zone durch Legieren.

Steuerbare Halbleiterelemente sind bereits seit langem bekannt und bestehen jeweils aus mehreren, abwechselnd verschiedenen Leitungstyps aufweisende Halbleiterschichten. Diese Mehrschichtensysteme, vorzugsweise Vierschichtensysteme können bekannterweise durch einen elektrischen Kurzschluß an der Oberfläche zwischen einer der äußeren Elektroden und einer der inneren Schichten in ihrer Temperaturbeständigkeit heraufgesetzt werden. In der Literatur sind solche Elemente als »shorted-emitter«-Systeme bekannt. In F i g. 1 ist die bekannte Anordnung eines steuerbaren Halbleitergleichrichters mit dem Kurzschluß zwischen einer äußeren Elektrode und einer inneren Halbleiterschicht dargestellt. Das Vierschichtenelement zeigt vier abwechselnd p- und «-leitende Schichten 1, 2,3 und 4. Die äußere Elektrode 5 besteht aus elektrisch gut leitendem Material und stellt zwischen der inneren Schicht 3 und der äußeren Schicht 4 einen Kurzschluß her. Die bei der Erzeugung solcher Elemente auftretenden Schwierigkeiten sind großenteils Verfahrensschwierigkeiten.

Die bisher bekannten Elemente dieser Art werden in einem Diffusionsverfahren in mehreren Schritten hergestellt. Die diffundierten Zonen werden dann so kontaktiert, daß eine äußere und eine innere Zone durch den Kontakt überlappt und so ein Kurzschluß zwischen diesen beiden Zonen gebildet wird. An das Kontaktmaterial wird dabei die Anforderung gestellt, für größere Stromdichten sowohl mit der p- als auch mit der η-leitenden Halbleiterschicht einen sperrfreien Kontakt zu bilden.

Bisher sind nur Legierungsmaterialien bekanntgeworden, die einen sperrfreien Kontakt mit hochdotiertem Halbleitermaterial bilden und auf keinem der beiden verschieden leitenden Halbleiterzonen einen p«-Übergang, sondern lediglich einen Kontakt mit metallischer Leitfähigkeit erzeugen. Solche Kontakte sind als Oberflächenschichten (beispielsweise von Nickel, Aluminium) bekannt, sind aber für eine Weiterkontaktierung auf größeren Flächen nur schlecht geeignet.

Die Erfindung zeigt ein Verfahren, mit dem ein für höhere Ströme geeignetes, steuerbares Halbleiterelement in überraschend einfacher Weise hergestellt werden kann.

Verfahren zum Kontaktieren

von mindestens zwei benachbarten Zonen

entgegengesetzten Leitungstyps

eines steuerbaren Halbleiterbauelementes

Anmelder:

ίο Licentia Patent-Verwaltungs-G. m. b. H.,
6000 Frankfurt, Theodor-Stern-Kai 1

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Phys. Willi Gerlach, 6000 Frankfurt;
Dr. rer. nat. Günter Kohl, 6240 Königstein

Die Erfindung besteht darin, daß beim Einlegieren der Emitterzone ein Teil der beim Legierungsprozeß vom Legierungsmaterial bedeckten Halbleiteroberfläche, gegen eine Benetzung durch das Legierungsmaterial geschützt und durch diesen restlichen unlegierten Teil der Emitterelektrode der Kurzschluß des Emitterübergangs hergestellt wird.
An Hand des Ausführungsbeispiels in der F i g. 2 wird sowohl der technische Aufbau als auch das Herstellungsverfahren eines solchen steuerbaren Halbleiterelementes dargestellt und erläutert. Die gewählten Bezeichnungen sind in allen Ausführungsbeispielen für gleiche Elemententeile dieselben.

Das Vierschichtenelement weist zwei diffundierte pn-Übergänge 12 und 23 und einen legierten pnübergang 34 auf. Der legierte pw-Übergang 34 erstreckt sich jedoch nicht auf die gesamte Fläche unter dem Legierungsmaterial 5, sondern nur auf einzelne Bereiche davon. Die Herstellung solcher, beliebig begrenzter, legierter pn-Übergänge wird beispielsweise dadurch erzielt, daß die vom Legierungsprozeß auszunehmenden Bereiche durch entsprechende Vorbearbeitung vom Legierungsmaterial nicht benetzt werden können. Dies wird beispielsweise durch Aufbringen einer entsprechend begrenzten Oxydhaut oder dünnen Kohleschicht bewirkt. Nach derartiger Vorbereitung wird beispielsweise auf eine Siliziumscheibe eine Gold-Antimon-Folie als Legierungsmaterial 5 aufgepreßt. Das Legierungsmaterial 5 bildet nach der Legierung mit dem Silizium den elektrischen Kurzschluß zwischen dem durch Legierung gebildeten

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Material 4 an den Übergängen 45 und den unbenetzien Stellen an den Übergängen 35. Dadurch ist ein »shorted-ernitter«-System geschaffen, dessen äußerer Kurzschluß durch einen Legierungsvorgang erzielt wurde. Bei diesem Verfahren treten die Probleme bezüglich einer sperrfreien metallischen Kontaktierung der Übergänge 45 und 35 nicht mehr auf, da das Kontaktmaterial 5 elektrisch mit den Zonen 3 an den Übergängen 35 wohl verbunden ist, an diesen Stellen infolge der schlechten Benetzung jedoch kein Einlegieren stattfindet.

Der Steuerkontakt 16 des steuerbaren Halbleiterelementes ist nach F i g. 3 vorteilhaft zentral angeordnet, während der Legierungskontakts die Form eines Kreisringes aufweist.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können steuerbare Halbleiterelemente nach dem sogenannten »shorted-emitter«-Prinzip gebaut werden, deren mechanische und elektrische Eigenschaften die Vorteile der nach den bekannten kombinierten Diffusions- und Legierungsverfahren hergestellten Elemente aufweisen. Die technische Vereinfachung der Herstellung solcher Elemente im Vergleich zu den bekannten, im doppelten Diffusionsverfahren hergestellten Elementen wird in ihrer Vorteilhaftigkeit noch besonders dadurch unterstrichen, daß bei dem erfindungsgemäßen Element Stromanschlüsse für hohe Ströme verlötet werden können, was bei den bisher bekannten Elementen nicht ohne, weiteres möglich ist.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Kontaktieren von mindestens zwei benachbarten Zonen entgegengesetzten Leitungstyps eines steuerbaren Halbleiterbauelementes mit vier oder mehr Schichten abwechselnder Leitfähigkeit und kurzgeschlossenem Emitter unter Bildung mindestens einer Zone durch Legieren, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einlegieren der Emitterzone ein Teil der beim Legierungsprozeß vom Legierungsmaterial bedeckten Halbleiteroberfläche gegen eine Benetzung durch das Legierungsmaterial geschützt und durch diesen restlichen unlegierten Teil der Emitterelektrode der Kurzschluß des Emitterüberganges hergestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Verhinderung der Benetzung Graphit verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkontakt (16) zentral angeordnet ist und der Legierungskontakt (5) die Form eines Kreisringes aufweist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1040 700,
1144849;

französische Patentschrift Nr. 1243 865;
USA.-Patentschrift Nr. 2 796 562;
»ETZ-A« 1961, H.

4, S. 114/116.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 587/429 7.68 © Bundesdruckerei Berlin