DE1278016B - Halbleiterbauelement mit einem einkristallinen Halbleiterkoerper - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES S/WIWl· PATENTAMT Int. Cl.:

HOIl

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche KL: 21 g -11/02

Nummer: 1278 016

Aktenzeichen: P 12 78 016.4-33 (S 88314)

Anmeldetag: 16. November 1963

Auslegetag: 19. September 1968

Es ist bereits ein Halbleiterbauelement mit einem einkristallinen scheibenförmigen Halbleiterkörper und mit einer mindestens im Inneren des Halbleiterkörpers ebenen pn-Übergangsfläche zwischen zwei unterschiedlich dotierten Zonen bekannt, bei dem die äußere Mantelfläche des Halbleiterkörpers mit der pn-Übergangsfläche in der höher dotierten Zone einen stumpfen Winkel und in der niedriger dotierten Zone einen spitzen Winkel bildet (französische Patentschrift 1 328 179). Durch diese Gestaltung des Halbleiterkörpers werden Feldstärkespitzen vermindert, welche zu einem Oberflächendurchschlag des pn-Übergangs bei Beanspruchung in Sperrichtung führen können. Damit kann der pn-übergang in Sperrichtung höher belastet werden.

Es ist auch ein Halbleiterbauelement bekannt, das einen scheibenförmigen Halbleiterkörper besitzt, dessen eine Flachseite von einer Elektrode aus einem Metall-Halbleiter-Eutektikum, z. B. aus dem Gold-Silizium- oder aus dem Aluminium-Silizium-Eutektikum, vollständig bedeckt ist, und dessen Mantelfläche mit den pn-Übergangsflächen in der höher dotierten Zone einen spitzen und in der niedriger dotierten Zone einen stumpfen Winkel bildet. Wenn sichergestellt werden soll, daß eine Flachseite des scheibenförmigen Halbleiterkörpers vollkommen bedeckt ist, so läßt man für gewöhnlich die zur Herstellung der Elektrode dienende Metallscheibe etwas über den Rand des Halbleiterkörpers hinausragen. Hierbei kann es nun vorkommen, daß beim Einlegieren der Metallscheibe die zwischen den beiden Flachseiten befindliche Mantelfläche der Halbleiterscheibe ebenfalls zumindest teilweise mit der Legierungselektrode bedeckt wird (deutsche Auslegeschrift 1 067 936).

Des weiteren ist es auch bekannt, eine Flachseite des scheibenförmigen Halbleiterkörpers eines Halbleiterbauelementes mit einer Elektrode aus einem Metall-Halbleiter-Eutektikum zu bedecken und zur Herstellung dieser Elektrode eine über den Rand des Halbleiterkörpers hinausragende Metallscheibe zu verwenden, die bei ihrem Einlegieren auch die zwischen den beiden Flachseiten befindliche Mantelfläche des scheibenförmigen Halbleiterkörpers als Legierungselektrode bedecken soll (französische Patentschrift 1 233 333).

Es hat sich herausgestellt, daß die vollkommene Bedeckung einer Flachseite und die Bedeckung der Mantelfläche zu Schwierigkeiten führen kann, wenn man, z. B. durch Ätzen, erreichen will, daß die äußere Mantelfläche des Halbleiterkörpers mit der pn-Übergangsfläche in der höher dotierten Zone

Halbleiterbauelement mit einem einkristallinen
Halbleiterkörper

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, 8500 Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Arnulf Hoffmann, 8000 München

einen stumpfen Winkel und in der niedriger dotierten

1-5 Zone einen spitzen Winkel bildet.

Durch die Erfindung werden diese Schwierigkeiten vermieden. Sie betrifft demzufolge ein Halbleiterbauelement mit einem einkristallinen scheibenförmigen Halbleiterkörper und mit mindestens einer mindestens

so im Inneren des Halbleiterkörpers ebenen pn-Übergangsfläche zwischen zwei unterschiedlich dotierten Zonen, bei dem die äußere Mantelfläche des Halbleiterkörpers mit der pn-Übergangsfläche in der höher dotierten Zone einen stumpfen Winkel und in der

as niedriger dotierten Zone einen spitzen Winkel bildet. Ein solches Halbleiterbauelement ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß die eine Flachseite des Halbleiterkörpers an der höher dotierten Zone vollständig mit einer metallisch leitenden Elektrode bedeckt ist und daß diese Elektrode die Mantelfläche des Halbleiterkörpers höchstens bis zur halben Scheibendicke und höchstens bis zum Rand der pn-Übergangsfläche bedeckt.

In den Zeichnungen sind ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und ein dem Stand der Technik angehörendes Halbleiterbauelement dargestellt.

F i g. 1 zeigt als Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Transistor vom npn-Typ;

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus der Fig. 1 in vergrößerter Darstellung, und

F i g. 3 zeigt einen entsprechenden Ausschnitt aus einem Halbleiterbauelement nach dem Stand der Technik.
In der Fig. 1 ist ein scheibenförmiger Halbleiterkörper 2 dargestellt, welcher z. B. aus p-leitendem Silizium bestehen kann. Die eine Flachseite ist vollständig von einer Elektrode 3 bedeckt, welche eine Zone 4 kontaktiert, welche η-Leitung aufweist. Die Zone 4 und die Kontaktelektrode 3 können z. B. dadurch hergestellt sein, daß in die Halbleiterscheibe 2 eine Folie aus Gold—Antimon mit etwa 1 °/o Antimon einlegiert wurde.

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Auf der gegenüberliegenden Flachseite trägt die Halbleiterscheibe zwei Kontaktelektroden, welche die Zone 2 kontaktieren, und zwar in der Form einer Ronde 5 und eines Ringes 6. Beide Elektroden können z. B. durch Einlegieren entsprechend geformter Folien aus Bor enthaltendem Gold bzw. Aluminium hergestellt sein. Zwischen den beiden Kontaktelektroden 5 und 6 liegt eine ringförmige Kontaktelektrode 7, welche eine η-leitende Zone 8 kontaktiert, die ebenfalls durch Einlegieren eines entsprechend geformten Ringes aus einer Gold-Antimon-Folie hergestellt sein kann.

In der F i g. 2 ist der linke Rand der F i g. 1 vergrößert dargestellt. Wie aus den F i g. 1 und 2 zu erkennen ist, bedeckt die Elektrode 3 nicht nur die eine Flachseite des Halbleiterkörpers, sondern auch teilweise die Mantelfläche desselben, wobei gemäß der Erfindung diese Mantelfläche nur bis zur halben Scheibendicke und höchstens bis zum Rand der pn-Übergangsfläche bedeckt ist. Durch Ätzen, z. B. mit ao Hilfe eines Strahles einer Flüssigkeit, die aus Flußsäure und Salpetersäure zusammengesetzt sein kann, ist die Mantelfläche der Halbleiterscheibe abgeflacht. Der ursprünglich vorhandene Halbleiterkörper ist gestrichelt eingezeichnet. Wie aus der Fig. 2 hervorgeht, bildet die pn-Übergangsfläche zwischen der durch Legieren hergestellten Zone 4, also der höher dotierten Zone und der Zone 2 mit der Mantelfläche des Halbleiterkörpers in der Zone 4 einen stumpfen und in der Zone 2 einen spitzen Winkel.

In der Fig. 3 ist ein ähnlicher Halbleiterkörper dagestellt, bei dem aber die Elektrode 3 α in bekannter Weise die gesamte Mantelfläche zwischen beiden Flachseiten des Halbleiterkörpers bedeckt. Wie sich bei durchgeführten Versuchen herausstellte, entsteht häufig beim Abätzen des an die Oberfläche tretenden Randes des pn-Übergangs in der Flüssigkeit ein Wirbel, welcher zur Aushöhlung des Halbleiterkörpers etwa in der dargestellten Form führt. Auf diese Weise wird die Ausbildung des erwünschten stumpfen Winkels unmöglich gemacht, wodurch die angestrebten Vorteile nicht eintreten. Da diese Wirbelbildung im wesentlichen darauf zurückzuführen ist, daß die aus Metall bestehende Elektrode von der Ätzflüssigkeit nicht angegriffen wird, kann dies durch die Ausbildung des Halbleiterbauelementes nach der Erfindung leicht verhindert werden; denn wenn der Rand der Elektrode nicht bis zur oberen Flachseite hinaufreicht, kann sich auch der schädliche Wirbel nicht ausbilden.

Die erwünschte Bemessung der Elektrode mit Bezug auf die Scheibendicke des Halbleiterkörpers kann dadurch erzielt werden, daß von vornherein die Bemessung des Durchmessers des Halbleiterkörpers und des Durchmessers der einzulegierenden Metallfolie mit dem Legierungsprozeß bezüglich der Legierungstemperatur und der Legierungsdauer aufeinander abgestimmt werden. So hat es sich beispielsweise als zweckmäßig erwiesen, die Metallfolie, wenn sie wie im Beispiel aus Gold-Antimon besteht, bei einer Scheibendicke des Halbleiterkörpers von etwa 400 μ so zu bemessen, daß der Rand der Goldfolie vor dem Legierungsvorgang höchstens 200 μ (halbe Scheibendicke) über den Rand der Halbleiterscheibe herausragt. Bei einer Legierungstemperatur von 700 bis 800° C und einer Legierungsdauer von etwa 30 Minuten wird dann der Rand der Legierungselektrode höchstens etwa bis zur Mitte der Mantelfläche der Halbleiterscheibe heraufgezogen.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Halbleiterbauelement mit einem einkristallinen scheibenförmigen Halbleiterkörper und mit mindestens einer mindestens im Inneren des Halbleiterkörpers ebenen pn-Übergangsfläche zwischen zwei unterschiedlich dotierten Zonen, bei dem die äußere Mantelfläche des Halbleiterkörpers mit der pn-Übergangsfläche in der höher dotierten Zone einen stumpfen Winkel und in der niedriger dotierten Zone einen spitzen Winkel bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Flachseite des Halbleiterkörpers an der höher dotierten Zone vollständig mit einer metallisch leitenden Elektrode bedeckt ist und daß diese Elektrode die Mantelfläche des Halbleiterkörpers höchstens bis zur halben Scheibendicke und höchstens bis zum Rand der pn-Übergangsfläche bedeckt.

2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode die Mantelfläche des scheibenförmigen Halbleiterkörpers bis etwa zu einem Drittel der Scheibendicke bedeckt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 067 936,

1152764;
französische Patentschriften Nr. 1281 944,

1328179,1233 333;
britische Patentschrift Nr. 883 468.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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