DE1589810A1 - Halbleiterbauelement - Google Patents

Halbleiterbauelement

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DE1589810A1 DE1967G0049404 DEG0049404A DE1589810A1 DE 1589810 A1 DE1589810 A1 DE 1589810A1 DE 1967G0049404 DE1967G0049404 DE 1967G0049404 DE G0049404 A DEG0049404 A DE G0049404A DE 1589810 A1 DE1589810 A1 DE 1589810A1
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Description

g. Wilhelm Belchel
Ficmki uii/Main-1 JPadatrafl· 13 1589810 General Electric Company, 1 River Road, Schenectady N3YoUSA Halbleiterbauelement
Sie Erfindung bezieht eich auf Halbleiterbauelemente mit isolierenden Qxidechichten auf ihrer Oberfläche.
Fassivierte planare Halbleiterbauelemente und ebensolche Integrierte Halbleiterbauelemente sind für die Halbleiter-Industrie besondere wegen ihrer äußerst geringen OrUBe und ihres geringen Freisee von großer Bedeutung· Durch das gleichseitige Bearbeiten eines einzigen Halbleiterkörpers können tausend oder mehr Halbleiterbauelemente geschaffen werden, so daß die Herstellungskosten pro fertiges Halbleiterbauelement beträchtlich verringert werden« Aus diesem Grunde ist man bemüht, die Qualität besonders der planeren Halbleiterbauelemente immer mehr zu verbessern, so daß sie auch in Schaltungen verwendet werden können» die hohe Anforderungen an die Betriebsweise stellen.
Flanare Halbleiterbauelemente bestehen im allgemeinen aus einem Halbleiterkörper aus z»B. Silicium oder Germanium mit mindestens einer im wesentlichen ebenen Oberfläche, die mit einer Isolierschicht, die ein Metalloxid enthält, überzogen ist. Diese Halbleiterbauelemente können auf der Isolierschicht einen Metallkontskt aufweisen, wie im Falle von Kapazitäten oder Varaktoren» oder können zwischen Zonen mit verschiedener Leitfähigkeit einen Übergang enthalten, wie im
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von Dioden, den üblichen Transietoren oder Abarten von diesen, wie z«,B. Unipolar-Transistoren„ Die Isolierschicht beetent in allgemeinen aus einem Siliciumoxid, weil dieses auf Silioiuakörpern leicht durch Aushalsen des Siliciums in einer Sauerstoff atooSphäre hergestellt werden kenn. Außerdem stellt es eine wirksame Diffusionsmaskierung gegenüber gewissen Verunreinigungen dar und ist gut zur elektrischen und chemischen Isolierung der Oberfläche geeignet» Schließlich wird Siliciumoxid auch erzeugt, wenn man Sauerstoff in nicht an die Oberfläche tretendes SiIi^,treibt, so daß die Oxid-Silcium-Grenzflachen vollständig sauber sind und die sich häufig ergebenden Schwierigkeiten beim Abscheiden eines Materials auf eines Halbleiter nicht auftreten.
Planar· Halbleiterbauelemente mit derartigen Oxidschichten , bringen jedoch andere Schwierigkeiten alt βloh, die die Qualität der erreichbaren Kennlinien begrenzen, dia ferner •Ina grole Sorgfalt bei der Behandlung der Halbleiterbauelemente erfordern und die echlitSlich die losten wesentlich erhöhen. Bin Beispiel hierfür ist, daß die planeren Halbleiterbauelement e*nohen Temperaturen trots der vermuteten Iaolierelgenschaft der Oxidschicht aufgrund der Verunreinigung durch verschiedene Stoffe wie Aluminium, Alkalimetalle und Wasserdampf, instabil sind. Auflerdem hat sich herausgestellt, daß bein Anlegen einer positiven Spannung an einen Aluminiuekontakt eines mit einer Oxidschicht überzogenen Htlbleiterbaueleaentee das Oxid zerstört wird, was möglicherweise auf die Reduktion von SiO2 zu SiO durch die Aluminiumkontakte zurückzuführen ist. Die Folge hiervon sind Kurzschlüsse. Schließlich werden die Durchbruchepannungen derartiger Halbleiterbauelemente erniedrigt, da Siliciumdioxid wegen seiner geringen dielektrischen Festigkeit relativ wenig Isoliert.
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Aufgabe der Erfindung Bind daher mit Isolierschichten versehe ne Halbleiterbauelemente ait verbesserten Eigenschaften.
Die Erfindung geht dazu aus von eines Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper aua einero Halbleiteraaterial mit vorgewählter Leitfähigkeit , der eine im wesentlichen planar* Oberfläche *»~ltz·»^. die mit einer Oxidschicht überzogen 1st* Das Halbleiterbauelement kann weitere Zonen mit anderer Leitfähigkeit und ?N--Übergänge aufweisen, die an die planar«? Oberfläche treten-
3 ni zurr. Zwacke der Stabiliai*»rung ;md Absuainäesf, flvi£«vählte Abschnitte der Oxidschicht ^iner Silic ,us:?;Mi*;.c- leicht
Bei, eiKöffl bevori^K-Ni-i Aunführungsbeispiel dienan die Isolierfichiehtdn zius Tw ;■-'.vieren der darunter liegenden Teile, z'.B» der Zonan sit "v»/\· *:A*}£?aer Leitfähigkeit ode** der zwischen $1·33·κ liegende,, '" -■±l^^^*- W* "Dicke der Ox^-iifofeicht kann hierbei iswiaohe^ 0,^ und 1 Micron und die Dicke der Siliciumnit^idschieat; E..i&clieii 30 und 500 Ä oder »ehr liegen. Bei anderen Auef-!liru;vi bciop lülan, ";)ei denen Sltfcilische Elektro- η auf der Siliciur■'iTiärchlrht vorgesehen ist, und zwischen ifer und dea untsr '.*r Fohicht liegenden Halb3i*i.terkörper ein« Spannung angelegt wlr<!t xann die Oxidschicht :00 bie 5000 Ä und die Nitrideciiicat ft, bie 500 £ ciics
indung wird nun aush an Hand der fc«ili*/:*naer Abbil« auiifUhrlich beschrieben, wobei alle il den Abbildungen hnr ro rächenden
dsur Ififfuag der Aufgab® i^ Sinne der SxflnCxmg bei tragen küur^n mr-i ;.iit ί«»?» Willen ε .r ?eteatlM*ung in die Ai F, ouf-rνην~:!- '■'■■ -ι- wuri-an.
Me Pi-nirt^ 1-4 -f-nd Schnitte durch Ausführe ^L<t*iej,iel«
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Die FIg9 T zeigt einen Transistor 1 nach der Erfindung, der einen Siliclumkö-rper 2 mit drei Zonen verschiedener Leitfähigkeit enthält* Hier und im folgenden bedeutet der Auedruck "vereshiedene Leitfähigkeit" einen Unterschied im Wert der Leitfähigkeit und/oder einen Unterschied im Leitungstyp» Beim Transietor nach der Fig. 1 kann beispielsweise mit 5 eine mit Phosphor dotierte N-leitende Zone (Kollektor), mit 4 eine mit Bor dotierte P-leitende Zone (Basis) und mit 5 eine mit Phosphor dotierte N-leitende Zone (Emitter) bezeichnet sein.
Bei den üblichen Verfahren werden derartige Halbleiterbauelemente dadurch hergestellt, daß ein mit Phosphor dotierter Halbleiterkörper 2 auf einer ebenen Oberfläche 6 mit einer Oxidschicht versehen, dann Bor durch eine Öffnung in der Oxidschicht eindiffundiert, dann die Öffnung erneut oxidiert und schließlich durch eine andere öffnung mit geringerem Durchmesser innerhalb des Bereichs der ersten öffnung Phosphor eindiffundiert wird.
Nach der Herstellung einer oder mehrerer Qxidschichten wird erfindungsgemäß eine Siliciumnitridschicht (Si*N,) aufgebracht, wobei die Zahl der Nitridschlchten von den an das spezielle Gerät gestellten Anforderungen abhängt» Handelt te sich um einen Transistor, dann kann es ausreichen» auf der ersten Oxidschicht eine Siliciumnitcidsohicht vorzusehen, die den Kollektor-Basis-Übergang abdeckt. Ba dieser übergang »wischen ewel schwach dotierten Zonen liegt, besitzt er eine nur geringe Durchbruchspannung* Die Siliumnitrldschicht nach der Erfindung erhöht die Durchbruehspannung üb das ewel- oder »ehrfache. Eine einzige Siliciumnitridschicht reicht aus, wenn die in späteren Herstellungeetufen erceugt« Oxidschichten für den beabsichtigten Zweck für ausreichende Stabilität sorgen. Bei anderen Halbleiterbauelenenten kann es erwünscht 6ein, auf mehreren oder allen Oxidec hichten oder auch nur auf der letzten -Oxidschicht eine Siliciumnitridschicht anzubriagon. 00982 3/0347 ·. ;.....
Bei dem Transistor nach der Pig. 1 ist zum leichteren Verständnis die Siliciumnitridschieht nur auf der ersten Oxidschicht aufgetragen. Eine Oxidschicht 7 ist mit einer Silioiumnitridechicht 8 bedeckt und im mittlerer. Bereich des Halbleiterbauelementes sind diese Schichte: auf fotolithografieohem Wege entfernt, damit eine Verunreinigung eindiffundiert werden kann, die die Zone 4 und den Übergang 9 bildet. Entweder beim oder nach dem DiffusionsprozeS wird eine weitere Oxidschicht 10 la Silicium erzeugt, in der wieder auf fotolithografischea Wege eine öffnung ausgebildet wird. Durch Eindiffusion einer entsprechenden Verunreinigung erhält van dann die Zone 5 und den Übergang 11 ο Gleichzeitig mit dem oder auch, nach dem Diffuslonsprozeß kann eine weitere Oxidschicht 12 auf der Zone 5 ausgebildet werden? Schließlich werden Löcher in den vereohiedenen Schichten ausgebildet und durch Aufdampfen eines Metalle, BoB- Aluminium, werden Elektroden 13 in den löchern und auf weiteren Teilen der Oberfläche angebracht, um Bereiche 16,17 schaffen, an denen Drahtzuleitungen befestigt werden können..
Die Durchbruchaspannung des Kollektor-Basls-Übergangs,der einen Silieiumnitridüberzug aufweist, ist gegenüber den Duronbruchspannungen von ähnlichen Übergängen, die nur mit einer Oxidschicht, aber nicht mit einer Silioiuanitridachlcht überzogen Bind, um einen Faktor von 2 oder sehr größere Andere Vorteile» die sich aus der verstärkten Passivierung ergeben» sind die erhöhte Stabilität und der fehlende Einfluß der Slektroden auf die Oxidschichtenο
Be* Silioiuimitrid verhindert la eineeinen da« Sindrlsgen von Verunreinigungen wie beispielsweise Alkalimetallionen oder Wacserdaspf, die bisher für einen wesentlichen Teil der in Hftlblelterbaueleaenten alt nur 'Ogtld*ofcjLo&t©a gefundenen Instebiljtäten verantwortlich fenaaht werden« Die Alkalluetalllonen köimen beispißleweise während des Aufdampfene der Slektroden in die Oxidschicht eingeführt werden» Diese Ionen driften
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dann durch die Oxidschicht,, wodurch sich Peldverechieiiungen ergeben» die die Betriebseigenschaften des Halbleiterbauelementes verändern. Wasserdampf dagegen kann aus der Atmosphäre in die Oxidschicht eintreten und hat ebenfalls auf die Oxidschicht einen schädlichen Einfluß» Erfindungsgemäß werden die Instabilitäten^ die beim Betrieb der bekannten, mit Oxidschicht en bedeckten Halbleiterbauelemente auftreten, durch die Herstellung von Halbleiterbauelementen mit einem zusätzlichen Siliciumnitridüberzug vermieden.
In den unterhalb der Aluminiumelektroden liegenden Abschnitte der Oxidschicht, die z.B. unterhalb der Bereiche 16 und 17» die In der Pig. 1 als Teile der Elektrode© 13 und U gezeigt sind, liegen, bilden sich leicht Strompfade durch die Oxidschicht aus, wenn diese Abschnitt© genügend lange poslv'v vorgespannt sind. Bei sit SilictaimltrldsaBlehtsn versehenen Halbleiterbauelementen, wird dieser Effekt nicht beobachtet· Außerdem sind die Durchbruchspannungen der alt nitrideohichten versehenen Halbleiterbauelenente größer, was offenbar auf die höhere dtolektrieche Festigkeit des Slllciumnitrlds la Vergleich su den üblichen Oxiden zurückzuführen 1st. Ein weiterer ■ Vorteil der erfindungsgemäßen Halbleiterbauelemente besteht darin, daβ man aufgrund der Undurchläseigkeit der Siiiciu·- nitridsohicht in manchen Fällen die Kosten für die Einkaps·- lungen der Halbleiterbauelemente, die oft einen wesentlichen Teil der Gesaatkoaten ausmachen, sparen kann» Bei den bekannten Halbleiterbauelementen 1st das Einkapseln notwendig, da sonst die Oxidschichten durch äußere Verunreinigungen wie Wasserdampf zerstört werden können. Dia erfindungegeaäfien Hitridsohichten sind jedoch gegenüber solchen Verunreinigungen undurchlässig, so daß keine Einkapselungen notwendig sind. Außer den geringeren Kosten ist auch die Ersparnis von Grüße und Gewicht ein besonderer Vorteil.
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Dae Halfcleiterbeueteinent nach der Pig» T soll nur ale Beispiel dienen. Biβ hier verwendeten Ausdrücke planar oder nahezu planar oder eben Bind für Halbleiterbauelemente und integrier» te Halbleiterbauelemente gedacht, die durch Eindiffusion von Verunreinigungen in oder durch epitaxialee Niederschlagen von dünnen 8ehiohten von Verunreinigungen auf einen Halbleiterkörper alt nahezu ebenen bzw. planeren Oberflächen entet«hen* Geringer Schwenkungen, die durch das epitaxial« Hiedersohlagea ©dtsr durch Umwandlung von Seilen der Oberfläche in ®in
Entfernen einen Seils der Oxidschicht in auege« Bertioben läer^äk^en-e verwreechen nur-'Sehw&t&u&esn vqu einigen Miere&s in etsüsas Balbleiterbauelesent' ssit eiser Brei Ss von 1 oder 2 asm und einer Dicke von 1/2 mrnt so daS β it nicht bedeutend eind,'AuBerd«» sehlieSt die Erfindung aush ditjeRi gen;Halbl«itsrbnu@l®äB®atG öder iat®gri*rt*n Halbleittrbauelsment3 ein, hsi äen®n Yerunreinigung in zwei im wesentlichen parallele Oberflächen eines einzigen Halbleiterkörper« eindiffundiert'werden,
Di· Erfindung ist hier as Beispiel Silicium beschrieben, obgleich eich die ürfindimg auch aufHalbleiterbauelemente au· anderes.: Bfetsrlßlien unteg Sä?si©l\a2ig der gleiokaa Torttilt *awendefi.läat<, 331© Srfiztdusia iet-dahe? auf d£t Amsbildunf Toa Silie^iiisiiitridschiehten auf ausgtwfthlt«n Bereichen einer isolierenden Oxidschicht gerichtet, die tsaispiilawtise ein pleüar*»';'Halbleii©ff&au©XQ!3*at qüqt ®'iE'-pX©ßaros integrietes HalbleiterbaueleiEesat bedeokt. Dabei kann es si oh vm öeraaniw»? SiliciU28 oder beispitleweii· öalliuaareenld hssSelSo Bei d·? Terwendung von Silicium wird die Oiiösohicb.t Im «ilX.*-j»-ftl^*i. duroh direktes Wachsen dersielben ist Halbleiterktope? :**j9\i#,r wMhrend bei andsTsra Materialien ain Oxid p s.B^· Sillei^oeiäl^o aufgesprüht'werdgs- lEezkm«= Se lassen-aioä'jedoon auch andere Oxide verwenden*
M® IrfiMuas läßt eich rait baeonderem Vorteil auf S111 elas
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körρtr anwenden, da nur im Silicium ein Oxid durch direktes Wachstum in einen jungfräulichen Kristallgitter entsteht« Auf dlest Weiae kennen die Vorteile einer eauberen Oxid-Silicius-Gremsfläche beibehalten und die erfindungsgeinäiSen Vorteile, die sich aufgrund der Verwendung von Siliciuranitridechichten ergeben, zusätzlich erhalten werden.
In. inn speziellen Fällen, bei denen es β ich um Halbleiterbauelemente mit PH-Übergängen handelt, bei denen die übergänge und die Zonen verschiedener Leitfähigkeit an die planert Oberfläche des Halbleiterkörper treten, ist die verwendete Oxidschicht relativ dick und dient eis Passivierungsschicht. Unter Passivierung versteht man dabei die elektrische Isolierung gegenüber den darüberliegenden Elektroden, die chemische Isolierung dee Halbleiters gegenüber atmosphärischen Verunreinigungen und das Verhindern von Durehbrüohen aufgrund der Bildung von Strompfaden im Bereich der übergänge la darauf liegenden MatariaI0 Bei derartigen Halbleiterbauelementen wird vorzugsweise eine Oxidschicht von 0,1 bis 1 Micron Dicke verwendet, obwohl in Speeielfallen auch Schichten mit änderen Dicken möglich sind. Die erflndungsgemäfle Siliolumnitrldeohicht braucht dagegen nur einige hundert Angstrom dick ««lh, wenn man die oben beschriebenen Vorteile erelelen möchte. Im allgemeinen sollte die Siliciunnitridechioht tine Picke von 50 bie 500 & aufweisen» Dickere Schichten elnd ebenfalls möglioh. '
In der Yig. 2 ist ein !transistor gezeigt, bei dem während der «inaeinen Httrstellungsstufsn des Halbleiterbeueltmtntet jede Oxidschicht mit einer Hitrldeohioht übereogen wird* während antonettn der Transistor ähnlieh dem naoh der 1st* Die suaMtBlichen SilioluBmltrldiohlohttn 18 und 19 dtn auf den Oxidschichten 10 und 12 ausgebildet, indem n*oh der Herstellung jedor Oxidschicht und vor d«o Binäte»n tlaer öffnung durch VUe entsprechende Oxidechicht für den näohtttn DIff ^ion* ob 'I Siliciumnitrid nuf der Oberfläche des Halb-
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leiterkörpere niedergeschlagen wird.
Die erfindungsgemäßen Halbleiterbauelemente weisen gegenüber < bekannten, mit Oxiden beschichteten planeren Halbleiterbauelementen viele Vorteile mehr bzw« viele Nachteile weniger auf. Hit Oxideohichten versehene Halbleiterbauelemente sind beispielsweise derwegen vorzuziehen,, weil die Grenzfläche Halbleiteroxid im Halbleitermaterial ein gegebenes Oberflächenpotential aufrechterhält, wohingegen andere Isolatoren leokstrtSme oder eine Drift dee Oberflächenpotential· zulassen. In manchen lallen sorgt das Oxid während der Eindiffusion oder des Einbringens der Verunreinigungen für eine besser· Meskierung al· Schichten aus anderem Material. Bei der Verwendung von Silicium wird zudem da· Oxid durch direkt·· Wachsen i« SiIiciu» erseugt, wodurch sehr saubere Oxid-Siliciue-Grsnsfllcke* entstehen· Diese Tatsache eraöflioht auch eine Steuerung der Verunreinifungskonsentration, wenn sich eine unrichtige Menge der Verunreinigung vorher ebgesohieden hat, da die Waohstuesgeschwindifkeit eines Oxids während der Diffusie* ■ur Kompensation verwendet werden kann. Sohlieflioft wird •uoh für die fotolithografiaohen Behandlung··ohritte «in· Oxidschicht vorgesogen, da eine dicke Oxideohioht, die für eine gute Passivierung notwendig ist, schneller als «in· fotowideretandesohioht geätzt werden kann. Andere dioke Schichten sind nur schwer au ateen, so deβ die Fotowiderstandseohioht fälschlicherweise entfernt werden kann.
Das Verfahren eur Herstellung erfindungsgeaäler Halbleiterbauelemente umfaßt das Oxidleren eines Halbleiterkörper, , ia· Herstellen von Masken und da· fotolithografisch· Xtfen ■ur Herstellung von Offnungen In den Masken und eohliellioli da· Einführen der erwünschten Verunreinigungen. Sa· Einführen von Verunreinigungen kann duroh direkt· Diffusion oder durch vorheriges Abscheiden und anschließend· Diffusion erfolgen. Zu* Aufbringen der Siliciumnitridsohlohten nach dem Aufbringen einer Oxidschicht kann 4££ΡΚ4£Α9 geeignetes System zum nieder-
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schlagen von Siliciumnitrid verwendet werden» Beispielsweise verwendet «an einen Qfeny in dem eine SiH.- und Ammoniak-At Biosphäre herrscht. Wenn man den Halbleiterkörper etwa 1 Minute lang in einer solchen Atmosphäre auf einer Temperatur von etwa 10000C hält, dann werden etwa 300 Ä dicke Siliciumnitrid schichten erzeugt.
Die EUO Xtzen der Oxide verwendeten Ätzmittel können auch rue Ätzen von Siliciumnitrid verwendet werden, obgleich die Itieeiten etwas länger sind In eine 10 000 & dicke Oxidschicht kann mit einer H?-Lösung innerhalb von 1 Minute eine geeignete Öffnung geätzt werden, während mau zum Ätzen einer 700 £ dicktη Slliciuimitridschleht mit der gleichen LBsung etwa 2 Minuten benötigt.
I» der flg. 5 ist als weiteres Auaftthrungsbelapiel dar ErflaAung ein Kondensator geseift, dar s.B. als Varactor verwendet werden kann. Ir enthält einen Halbleiterkörper 20 und eine Metallschicht 21, die durch Isoliermaterial voneinander getrennt sind. Geaäfi der Erfindung ist die übliche Oxidschicht 22 Bit einer Siliciuanitrideohicht 23 überzogen. Bei. Kondensatoren oder ähnlichen Schaltungselemente^ bei denen an der Isolierschicht eine Spannung liegt, ist die Dioke der Oxidschicht wesentlich kleiner ale dia Dicke einer für Paaslvlerungsswecke bei Halbleiterbaueleaenten mit PH-Übergängen verwendeten Oxidschicht0 Die Dicke liegt nur in dar OrBfanordnung von einigen hundert bis tausend AngstrBs in Vergleich au einigen tausend Angatrua bei Panaivierungeeehiohten.
Bei den bekannten Halbleiterbauelementen wird eine stabile Betriebsweise besonders durch die Verunreinigung d#r Oxide durch Ionen und anaohlio8tndae Driften der Ionen verhindert, inabesondere wenn es sich um dünne Oxidschichten handelte da -dta Batriebeweise dieser Halbleitarbauelemete von dar Spannung an dar Oxidschicht abhängt. Die durch die Ionen hervorgerufenen
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Schwierigkeiten wsräen aoeh dadurch- erhöht» daß die M takte jrelatir £xrofi£lttchlg sind und damit .die.'Zahl- der Ionen, , die in die .Oxidschicht eintreten können ,'.-e-benf alle erhöht . .ist·-
AuBerdem. wird die Zerstörung von SllieiumDxid in Gegenwart von
-.. Aliuniniua,- und;^das daraus folgend© Entstehen tcη durch die-. Oxidaohicbt hindurch bei Verwendung
großflächiger Kontakte und geringer Dicken für die Oxidschicht
Bit .bje.elehend.en Schwierigkeiten werden durch dae
g^/ llleiti^aitirdschlelit überwunden und man βε-
Jalb2tit»rfcau®iSii©iit®9.__ die a-feabiler. sind. und..weniger .
kasmt^B-. lal.bleiterbBüeleinente aerator* weries» wg-hronö ö.©p Aufdaiapfen'der'Kontakte zugegem- / sind,-' kennen öi® gilioiusmitridffehioht nicht «lurehdringen unfi köaaea äfthor.'■äie---B©trle<©seigeneehaften der Halbleitsrbauele«' eest© ai©ät- v@r$m&ß%ny. Bas AluujiaiuiB dar Kontakte kann auß©ri t- ߧa _Q%±€. QMmiüQh resgierea-,, well ®e von ihr ,. iet.¥/,ep ö®§ .lus'ssßhlttase durch di® Osid&chieht .nicht
Sin ,p»r^i»ioh'.von ©us göaliehen-halbleiterkörpern hergesteli t@a'Helfeleit©rbau@le@©iitaa9.-"die mit dergleichen Oxidechiofet ^ers^hen. @ΪΜ> eeigt, 'toi1 Sie IteifSä bei Hsltl©it@rbaueleaent Bit einer.Silieiuaxiit?iäti€hieht. w©'äiger..als 1 ?olt beträgt,
wenn "ffian/di.e-!|albl@itQrMtteleBent© 10 ptimden lang auf 5fea-V'"eu-"3QO®'0 ei@r »ehr-hältB w©MafQg®n isan bei
sät iaaerhalb
.einer. Stund® ""bei "®in<s% Sempera^ur '/oa 28©&ü seKöa «Ime Drift ..Ton 25:.: Volt'fesistolit. Di© Zahl -dar Kurse©&α&3»·! Ätt 'Äi© Xsolierachicht
Μ® Aufbringen rom
BAD OBiGWAL
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Einkapselung betrieben werden, da die Verunreinigungen in der umgebenden Atmosphäre, s.Be Wasserdampf, die Silieiumnitridschicht nicht durchdringen können» während sie die bekannten Oxi&sehiehten zerstören. Obwohl die bisherigen Schwierigkeiten elso mit Hilfe der Siliciumnitridschichten überwunden werden können, bleiben die von den Halbleiterbauelementen alt Oxids chi eilten her bekannten Vorteile erhalten, die ». B. in den sauberen Grenzflächen, in der verbesserten Maskierung gegenüber einigen Verunreinigungen und in der verbesserten Steuerungemöglichkeit der Diffusionevorgänge bestehen»
In der Fig. 4 ist ein Ünipolar-Transiator'gezeigt, der aus einem Sillelumkörper 24 vorgewählter Leitfähigkeit entsteht, in den «swel getrennte Zonen 25 und 26 von entgegengesetzter Leitfähigkeit eingelaeeen sind. Die planere Oberfläche 27 dta Halbleiterkörperθ 1st in bekannter Weise mit einer Oxidschicht 26 überzogen, die nach der Erfindung mit einer Sill» cittanitridsohicht 29 bedeckt 1st. Eint Steuerelektrode 30 aus Aluminium und Kontakte 31 an den verschiedenen Zonen vervollständigen das Halbleiterbauelement. Die Oxidschicht 28 ist außer in dem Mittelabschnitt zwischen den beiden Zonen 25,26 von entgegengesetzter Leitfähigkeit relativ dick und dient aur Passivierung. Gemäß der üblichen Betriebsweise derartiger Halbleiterbauelemente wird im mittleren Bereich «in feld an die Oxidschicht gelegt, durch das die Dicke und «"«mit der Betreg des Stroms durch den Stromkanal »wischen den beiden Zonen gesteuert wird. Die Oxidschicht besitzt bei derartigen Halbleiterbauelementen üblicherweise eine Dicke von einigen hundert bis mehr als tausend Angstrom
Erfindungsgemäß ist die Oxidschicht mit einer einige hundert AngetrHß dicken Siliciumnitrideehicht überzogen, die ie Bereich*, wo die Oxidschicht relativ dick ist, gonauso wie bei den Halbleiterbauelementen nach den PIg. 1 und 2 zur Verbe·- fior Paesivi©rung. dient* Im mittleren Bereich oberhalb.
009823/0347
dee StroBJkanals, wo die Oxidschicht relativ dünn ist, wirkt dl® Siliciumnitridsehicht etwa so wie bei einem Halbleiterbauelement nach der Fig» 3y dehOf βίο isoliert die Oxidschicht von der Aluminiumelektrode 30, verhindert das Bindringen von loaen, die beim Anlegen eines Feldes stören könnten, und erhöht die Durchbruchspannung der Isolationsschicht«
Versuch® mit Halbleiterbauelementen nach der Erfindung haben ergeben» daß die Siliciumnitridschieht auf der Oxidschicht la Bereich oberhalb des Stromkanals vorzugsweise dünner als die Oxidschicht iato Dia Erfindung führt dann wiederum auf ein Halbleiterbauelement,, welches die Vorteile' der bekannten Oxidschicht en besitzt und bei dem außerdem die beschriebenen Schwierigkeiten nicht auftretene *$
Bei Halbleiterbauelement©», wi» z.B. ünipolar-franslstQ^n, bei denen Teile von Halbleiterbauelementen mit ΡΪΓ-Ubergängen ait Teilen von Halbleiterbauelementen in Form von Kondensatoren kombiniert sind, ist die erflndungsgemäSe Silleiusmitrldeehlcht besonders vorteilhafte p@r Srund ist der, da3 die übliche Oxidschicht über dem Btrcnskanal relativ dünn'sein muß, daait angelegte Feld äi® erwünschte Wirkung hat und SpeßnungB-auftreten können. Di© höhere dielektriaohe Feetlg- ä®% Silleiunnit^iäeühioht erhöht die Burchlbmeliapanzrang, iaS di® Dleke d®» Schieht weeentlioh vergrößert wird.
BAD
123/034

Claims (3)

  1. Patentansprüche
    1·) Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper vorgewählter Leitfähigkeit» der auf seiner einen Oberfläche mindestens teilweife sit einer Isolierschicht aus Siliciumdioxid bedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ausgewählte Bereiche (6,10,12) der Oxidschicht zum Abdichten der Oxidechient gegenüber Verunreinigungen und zum Stabilieieren der Betriebseigenschaften nit einer Siliciunnitridschicht (8,18,19) überzogen elnd.
  2. 2.) Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , da3 die Oxidschicht dicker als die Silioiuanitridsehicht ist.
  3. 3.) Halbleiterbauelement naoh Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Oxidschicht Mindesten· 1000 % und die Sllioiumnltrldschicht 50 bis 500 £ diok 1st.
    0 0 9 8 2 3/034?
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