CZ20026A3 - Dioda s polovodičovým substrátem uspořádaným mezi dvěma kovovými elektrodami a způsob její výroby - Google Patents
Dioda s polovodičovým substrátem uspořádaným mezi dvěma kovovými elektrodami a způsob její výroby Download PDFInfo
- Publication number
- CZ20026A3 CZ20026A3 CZ20026A CZ20026A CZ20026A3 CZ 20026 A3 CZ20026 A3 CZ 20026A3 CZ 20026 A CZ20026 A CZ 20026A CZ 20026 A CZ20026 A CZ 20026A CZ 20026 A3 CZ20026 A3 CZ 20026A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- zone
- electrode
- semiconductor substrate
- diode
- doped
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 title description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 12
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 9
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 6
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 4
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 2
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 8
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 4
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Substances [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 argon ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N n-(2,4-dichloro-5-propan-2-yloxyphenyl)acetamide Chemical compound CC(C)OC1=CC(NC(C)=O)=C(Cl)C=C1Cl QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000003631 wet chemical etching Methods 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- 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
- H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L29/1608—Silicon carbide
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66053—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide
- H01L29/6606—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide the devices being controllable only by variation of the electric current supplied or the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. two-terminal devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66083—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by variation of the electric current supplied or the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. two-terminal devices
- H01L29/6609—Diodes
- H01L29/66143—Schottky diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
- H01L29/861—Diodes
- H01L29/872—Schottky diodes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
Oblast techniky
Vynález se týká diody se substrátem uspořádaným mezi dvěma kovovými elektrodami, který je v první zóně silně dotován, aby tvořil ohmický přechod k první elektrodě, a v druhé zóně je slabě dotován stejným typem vodivosti, aby tvořil usměrňující přechod k druhé elektrodě. Vynález se dále týká způsobu výroby této diody.
Dosavadní stav techniky
Polovodičové diody toho druhu, označované také jako Schottkyovy diody, jsou již dlouho známé. Vyznačují se malým poklesem napětí v propustném směru a krátkým časem vypínání, když na rozdíl od pn- nebo pin-diod nemusí být k potlačení toku proudu zmenšen minoritní nosič náboje.
Na obr. 4 je znázorněn jednoduchý příklad provedení takové diody. Na vysoce dotované zóně 3 se nachází slaběji dotovaná zóna 1. Na obou zónách je vždy nanesena tenká kovová vrstva, například z hliníku. Kovová vrstva na spodní straně substrátu tvoří první elektrodu 6, která je v ohmickém kontaktu se zónou 3 polovodičového substrátu umístěnou nad ní. Kovová vrstva na horní straně polovodiče představuje druhou elektrodu 5, která tvoří se zónou 1 kovový polovodičový kontakt s diodovou charakteristikou. První elektroda 6 představuje katodu a druhá elektroda 5 anodu diody.
• 9 * · •9 9999
9··
9999 99 • 99 •9 99··
Je-li takový konstrukční element provozován v závěrném směru, nastává při jistém mezním napětí, analogicky k jednostranně náhůému pn-přechodu, silné zvýšení závěrného proudu v důsledku lavinové multiplikace. Mezní napětí, při kterých nastává takové zvýšení proudu, jsou ovšem většinou zřetelně menší, než by se vzhledem k volenému dotování zóny 1 očekávalo. Odchylka spočívá obvykle ve faktoru 3. Základem pro to je, že na hranách elektrod 5, 6 nastává převýšení intenzity pole. Proto začíná lavinová multiplikace na okraji konstrukčního elementu. Důsledkem toho je, že diody s konstrukcí znázorněnou na obr. 1 ukazují již pod průrazným napětím vysoké závěrné proudy. Při lavinovém průrazu nastávají na diodě vysoké ztrátové výkony, protože se veškerý průrazový proud koncentruje na tuto oblast. Proto jsou diody s jednoduchou stavbou znázorněnou na obr. 1 nevhodné jako elementy k omezování napětí.
Známým řešením tohoto problému je konstrukce znázorněná na obr. 5. Tato je například známá z publikace B.J. Baliga, Power Semiconductor Devices, PWS Publishing Company, Boston, USA, 1995. Zde je do n-dotované zóny 1 přídavně nanesena prstencovitě obíhající p-dotovaná vrstva 7. Anoda 5 je nyní vytvořena pomocí kroků obvyklých v planární technice tak, že je na jedné straně kontaktována n-dotovanou druhou zónou 1 a p-dotovanou vrstvou 7, a že na druhé straně přiléhá vnější okraj anody 5 na oxidickou vrstvu 8 na povrchu polovodičového substrátu. Obíhající p-dotovaná vrstva 7 je označena jako (Guard) ochranný prstenec. Tímto způsobem je dosaženo zmenšení okrajové intenzity pole. Lavinový průraz se nyní již neděje přednostně na okraji, nýbrž je rozdělen stejnoměrně přes povrch druhé zóny 1 uvnitř ochranného prstence. Protože nevznikají lokální průrazy pod požadovaným průrazovým mezním napětím, může být Schottkyova dioda s ochranným prstencem použita k omezení napětí.
«· ♦··· « · · ««·· ·· « * ·· ··· ·
Výroba takové diody je ovšem spojena se zvýšeným nákladem. Výroba ploché slabě dotované zóny, jako je zóna 1, na výše dotované zóně, jako je zóna 3, je nákladná, protože musí být obecně použit epitaxiální způsob. Následně musí být strukturován a uložen ochranný prstenec 7 a musí být strukturována oxidická vrstva 8, aby poté konečně mohla být nanesena anoda 5 v požadovaném tvaru.
Podstata vynálezu
Výše uvedený úkol splňuje dioda se substrátem uspořádaným mezi dvěma kovovými elektrodami, který je v první zóně silně dotován, aby tvořil ohmický přechod k první elektrodě, a v druhé zóně je slabě dotován stejným typem vodivosti, aby tvořil usměrňující přechod k druhé elektrodě, podle vynálezu, jehož podstatou je, že obě zóny jsou odděleny třetí zónou polovodičového substrátu, která je dotována stejným typem vodivosti slaběji než druhá zóna, a že druhá zóna je uzavřena mezi druhou elektrodou a třetí zónou.
Vhodnou volbou rozměrů a koncentrací dotování jednotlivých zón lze zajistit, že průrazové napětí na přechodu z druhé elektrody k třetí zóně je větší než k silněji dotované druhé zóně. Proto je, při dosažení průrazového napětí této druhé zóny, okrajová intenzita pole na okraji druhé elektrody dotýkajícím se třetí zóny menší než v její oblasti dotýkající se druhé zóny, takže se lavinový průraz děje jen ve druhé zóně.
Známý ochranný prstenec a potřebné procesní kroky k jeho výrobě proto mohou odpadnout. Protože jsou pro diodu potřebné jen zóny se stejným typem vodivosti, může se vystačit jen s jediným dotovacím prostředkem.
S výhodou jsou rozměry a dotování voleny tak, že (spočítané) průrazové napětí v oblasti kontaktu mezi druhou elektrodou a třetí zónou je alespoň třikrát tak velké, než mezi druhou elektrodou a druhou zónou.
Podle prvního příkladu provedení je druhá zóna vyvýšena nad povrchem třetí zóny a druhá elektroda překrývá kloboukovitou druhou zónu a má obvodový lem dotýkající se třetí zóny. Taková dioda může být vyrobena například postupem zhotovení, u kterého je nejdříve vyrobena druhá zóna na celém povrchu třetí zóny polovodičového substrátu a je následně lokálně odstraněna, aby byl lokálně uvolněn povrch třetí zóny.
Toto lokální odstranění může zahrnovat naříznutí kotoučovou pilou nebo také maskovací a leptací způsob.
Podle druhého provedení může být povrch diody také planární a druhá zóna může být uložena ve tvaru ostrůvku na třetí zónu, a druhá elektroda je rovinná a dotýká se třetí zóny v okrajové oblasti. Taková dioda může být vyrobena například ostrůvkovitým nanesením dotovacího prostředku na povrch polovodičového substrátu dotovaného koncentrací třetí zóny a difundováním dotovacího prostředku.
Aby se zlepšil kontakt mezi elektrodami a polovodičovým substrátem, je s výhodou nejméně jedna elektroda umístěna na povrchu polovodičového substrátu zbaveného oxidu. K odstranění oxidu nacházejícího se přirozeným způsobem na polovodičovém krystalu přichází v úvahu zpracování povrchu naprašováním (Sputtern), ohřevem v ultravysokém vakuu nebo vhodným leptáním. Zpracování naprašováním, například ionty argonu, je jednoduché a • 4 · • * ·· 04 * »0 • · • 0 • · 0000 00
00 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0·
0000 ·· 00*· účelné zejména pak, když mají být elektrody následně vyrobeny také naprašováním kovu na polovodičový substrát.
Přehled obrázků na výkresech
Další znaky a přednosti vynálezu vyplývají z následujícího popisu příkladů provedení se zřetelem vztahu k obrázkům. Na výkresech znázorňuje obr. 1, 2 a 3 vždy v řezu struktury polovodičových diod podle vynálezu a obr. 4 a 5, o nichž již byla zmínka, analogické řezy obvyklých Schottkyových diod.
Na obr. 1 je schematicky znázorněna dioda podle vynálezu v řezu. Na silně n-dotované (n£) takzvané první polovodičové zóně 3 tloušťky W3 se nachází slabě dotovaná (rf) takzvaná třetí zóna 2 tloušťky W2. Přitom je tloušťka W3 s výhodou menši než W2. Z výrobních hledisek je výhodné, když se umožní výroba první zóny difundováním atomů dotace povrchů do ný dotovaného substrátu, kdežto výroba slabě dotované tenké vrstvy na silněji dotovaném podkladu by vyžadovala použití nákladných epitaxiálních způsobů.
Na zóně 2 se nachází středně silně n-dotovaná takzvaná druhá zóna £ s tloušťkou W1. Ta představuje spolu s tenkou kovovou vrstvou anody 5. vlastní Schottkyův kontakt znázorněné diody. Zóna 1 je ve své tloušťce a dotaci vytvořena tak, že je dosaženo požadované závěrné napětí UZ.
Na všech okrajích substrátu je vyříznuto prohloubení 4 s hloubkou T. Toto prohloubení protíná druhou zónu £ a dosahuje až k slabě n-dotované třetí zóně 2. Anoda £ ve tvaru klobouku se rozkládá na celém povrchu zóny £ a jejích vertikálních bočních « · • · · · ··«· ·· ···· plochách 9 v místě prohloubení 4. Povrch třetí zóny 2 odkrytý prohloubením je překryt lemem 10 klobouku.
Pokovená vrstva na spodní straně druhé zóny 3. tvoří katodu 6 diody.
Redukovaná tloušťka WR2 v místě prohloubení 4 a dotování slabě n-dotované třetí zóny 2 jsou voleny tak, že průrazové napětí UZR pro přímý přechod mezi anodou £ a třetí zónou 2 je alespoň třikrát tak velké, jako průrazové napětí UZ od anody 5. k druhé zóně
1. Na základě toho je, jak již bylo vysvětleno, intenzita pole v oblasti okrajů, to znamená na lemu 10 v místě bočních ploch 9, menší než ve středu anody a lavinový průraz zůstává omezen na druhou zónu L
Protože je mimo to, jinak než u pn-diody, podstatný podíl závěrného proudu Schottkyovy diody určen výškou bariéry (termoelektronový proud) a výška bariéry kromě toho závisí na závěrném napětí (zmenšení bariéry následkem zrcadlového nabíjení), je závěrný proud na okraji anody 5. na přechodu k třetí zóně 2 dokonce menší, než ve střední oblasti na druhé zóně J_.
Diodu znázorněnou na obrázku lze vyrobit následujícím způsobem. Vychází se z homogenně rf dotovaného polovodičového substrátu, do jehož povrchu blízkých vrstev se dopraví dotovací atomy. Toto dopravení se může dít například nanášením povrchů dotujícími atomy a následujícím difundováním, čímž se obdrží rozdělení koncentrace s Gaussovým profilem, nebo také implantací iontů. Tímto způsobem se obdrží polovodičový substrát se dvěma nadotovanými povrchovými zónami, které odpovídají pozdějším zónám £ a 3 hotové diody a střední zóna s nezměněnou dotovací koncentrací odpovídající třetí zóně 2..
«· 4V * · · • «
• · · · · ·· «··· · ···
V následujícím kroku se slaběji dotovaný z obou povrchů zón lokálně odstraní, až se třetí zóna, jejíž dotovací koncentrace zůstává nezměněna, obnaží. Toto lokální odstranění se může provést například pomocí kotoučové pily, kterou se vyřízne do povrchu substrátu větší počet drážek, mezi kterými zůstanou ostrůvkovitě vyvýšené oblasti s vyšším dotováním.
Aby se zlepšily vlastnosti Schottkyových kontaktů nanesených na tento povrch, může se na řezání pilou navázat leptáním polovodičové plochy. Tím se odstraní její povrch narušený naříznutím krystalické struktury, a obnaží se pod ním ležící oblast krystalu, která zůstává neporušená.
Výroba prohloubení se může uskutečnit také jinými způsoby jako snad mokrým chemickým leptáním nebo leptáním plynnou fází při použití odpovídající maskovací techniky.
Před nanesením elektrod 5_ a 6 se může navíc provést vhodné zpracování povrchu substrátu, například leptáním v kyselině fluorovodíkové (HF) nebo ohřevem v ultravysokém vakuu, aby se odstranil oxid který se vždy nachází přirozeným způsobem na povrchu substrátu a vytvořily se tak lepší vlastnosti povrchu pro Schottkyův kontakt.
Následně se substrát na obou površích opatří kovovou vrstvou. K tomu se s výhodou použije naprašovací způsob, protože ten umožňuje před nanesením kovu odtrhávání přirozené vrstvy oxidu v tom místě, například ionty argonu. Po nanesení kovových vrstev následuje obvyklé rozdělení substrátu do jednotlivých konstrukčních elementů. K tomu se, podobně jako k lokálnímu odstranění, použije s výhodou kotoučová pila, kterou se substrát rozřízne vždy ve středu
00 ·0 ·· ’ ··
0 0 * 4 0 0 0 * · · ·
0 · 4 0 0 4· 0
4 · * 0 « *00 4 0 * * 0 40* 00«
004· 44 00 0000 00 0000 předtím naříznutých prohloubení na kostky (Dicing). Pilový list k rozdělení substrátu je zřetelně užší než pilový list, který je použit k naříznutí prohloubení 4. Po rozdělení substrátu se obdrží struktura znázorněná v řezu na obr. 1.
V konkrétním početním příkladu se má vycházet z výroby Schottkyovy diody z křemíku s omezovacím napětím 48 voltů. Do substrátu s homogenním dotováním 1,8 x 10)5/cm3 a s tloušťkou vrstev Wl + W2 + W3 120 gm se prostřednictvím nanášení a difúze nanesou do zóny 1 (přední strana) a 1 (zadní strana) dotovací materiály. Tak se v zónách £ a 3. obdrží dotovaný profil v Gaussově tvaru. Pro n-dotovanou druhou zónu £ je volena povrchová koncentrace 1,075 x 10l6/cm3, pro rú-dotovanou první zónu 3. povrchová koncentrace 1x10 /cm3. Difuzní délka obnáší v obou případech 17 gm. Hloubka T prohloubení 4 obklopujícího druhou zónu £ obnáší 35 gm. Šířka prohloubení 4 před jednocením jednotlivých stavebních elementů obnáší cca 100 μτη. Elektrody 5_ a 6 sestávají vždy z vrstveného systému, který lze pájet, s vrstvami z Cr, NiV a Ag s tloušťkami vrstev asi 80, 150, popřípadě 80 nanometrů. K oddělování diod se použije úzký pilový list široký například 40 gm, takže prohloubení 4 a v něm odkrytý, kovem pokrytý povrch třetí zóny 2. zůstává zachovaný.
Povrch, na kterém jsou ostrůvkovité druhé zóny £ odděleny mezilehlými oblastmi třetí zóny 2, může být také docílen planárním strukturováním. Příklad provedení je znázorněn na obr. 2. Zde mají n-dotovaná druhá zóna £ a nl-dotovaná třetí zóna 2 společný rovinný povrch, na kterém anoda £ pokrývá celou druhou zónu £ a Část povrchu třetí zóny 2. v jejích okrajových oblastech 11. Funkce tohoto provedení je stejná jako v případě obr. 1. Dotované profily pro zóny £ a 3. mohou být voleny tak, jsou popsány shora ve spojení s obr. 1. Přitom může být volena tloušťka slabě dotované zóny dokonce ještě «··· · ♦ · · · · * ····· · « · * ·»···· · · * · · »»· · · « · · · »«· ·· ·· ··· ·· ···· něco menší (pro průrazové napětí UZ 48 voltů musí být Wl + W2 větší než 8gm). Důležité je, že anoda 5. přečnívá ve všech směrech přes bočně difundovanou druhou zónu 1_, takže okrajové oblasti 11 na povrchu třetí zóny 2 tvoří prstenec obíhající plně druhou zónu L
Třetí příklad Schottkyovy diody podle vynálezu je znázorněn na obr. 3. Odpovídá prakticky provedení podle obr. 2. Navíc je zde na okraji polovodičového substrátu ještě k dispozici vrstva 8 izolátoru, například z S1O2, na které se rozkládá okraj anody 5.. Proto dochází při tomto provedení k redukci intenzity pole vysoce ohmickou třetí zónou 2. a na okraji navíc ještě k efektu magnetorezistoru.
Zde popsané diody a postupy výroby, zejména oné podle obr. 1, jsou vhodné pro výrobu diod s křemíkem, zejména ale také s karbidem křemičitým jako polovodičovým materiálem. SiC diody toho druhu jsou obzvláště zajímavé pro nasazení při vysokých teplotách a vysokých napětích (> 50 voltů). Při napětích toho druhu lze obvyklé diody z křemíku na základě jejich vysokých závěrných proudů a závěrných ztrát jen těžko použít. Karbid křemičitý je zde na základě svého nízkého koeficientu difúze dotovaných atomů vhodnější jako polovodičový materiál. Tyto nízké koeficienty difúze ztěžují ale současně zpracování tohoto materiálu, neboť ztěžují nebo brání dotování nanášením dotovacího prostředku na povrch polovodičového substrátu a difundování téhož. Při výrobě Schottkyovy diody z karbidu křemičitého se strukturou znázorněnou na obr, 1 jsou proto zóny 1 a 2 naneseny na SiC substrát prostřednictvím epitaxie. Výroba prohloubení 4 se přitom může dít například prostřednictvím mokrého leptání na bázi plynů obsahujících fluor.
Claims (16)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Dioda se substrátem uspořádaným mezi dvěma kovovými elektrodami (5, 6), který je v první zóně (3) silně dotován, aby tvořil ohmický přechod k první elektrodě (6), a v druhé zóně (1) je slabě dotován stejným typem vodivosti, aby tvořil usměrňující přechod k druhé elektrodě (5), vyznačující se tím, že obě zóny (1, 3) jsou odděleny třetí zónou (2) polovodičového substrátu, která je dotována stejným typem vodivosti slaběji než druhá zóna (1), a že druhá zóna (1) je uzavřena mezi druhou elektrodou (5) a třetí zónou (2).
- 2. Dioda podle nároku 1, vyznačující se tím, že průrazové napětí mezi druhou elektrodou (5) a třetí zónou (2) je alespoň třikrát tak vysoké jako mezi druhou elektrodou (5) a druhou zónou (1),
- 3. Dioda podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že druhá zóna (1) je vyvýšená nad povrchem třetí zóny (2) a že druhá elektroda (5) kloboukovitě překrývá druhou zónu (1) a má obvodový lem (10) dotýkající se třetí zóny (2).
- 4. Dioda podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že druhá zóna (1) je vytvořena planárně a ostrůvkovitě na povrchu třetí zóny (2) , a že druhá elektroda (5) je rovinná a dotýká se třetí zóny (2) v oblasti okraje (11).
- 5. Dioda podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že vrstva (8) izolátoru je vytvořena na povrchu třetí zóny (2) obklopující druhou zónu (1), a že druhá elektroda (5) se svým okrajem dotýká vrstvy (8) izolátoru.•φ φφ • φ φ φ φ • φ «φ ·* • · · • φ • * φ · · •ΦΦΦ φφ φ · φ φφ φφφφ φ φ φ · φ φφ φφφφ
- 6. Dioda podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že alespoň jedna z elektrod (5, 6) je nanesena na povrch polovodičového substrátu zbavený oxidu.
- 7. Dioda podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že polovodičový substrát je Si nebo SiC.
- 8. Způsob výroby diody, zejména podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že na povrchu třetí zóny (2) polovodičového substrátu, který obsahuje silně dotovanou první zónu (3) a třetí zónu (2) se slabým dotováním a stejným typem vodivosti, se vyrobí druhá zóna (1) se stejným typem vodivosti a silnějším dotováním než třetí zóna (2) a na povrch se nanese kovová elektroda (5), která mezi sebou a třetí zónou (2) uzavírá druhou zónu (1).
- 9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že druhá zóna (1) se vyrobí na celém povrchu třetí zóny (2) a návazně se lokálně odstraní, aby byla třetí zóna (2) opět lokálně odkryta.
- 10. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že druhá zóna (1) se vyrobí epitaxiálním růstem vrstvy.
- 11. Způsob podle nároku 9 nebo 10, vyznačující se tím, že lokální odstranění zahrnuje naříznutí kruhovou pilou.
- 12. Způsob podle nároku 9 nebo 10, vyznačující se tím, že lokální odstranění zahrnuje maskování a leptání.
- 13. Způsob podle jednoho z nároků 8 až 12, vyznačující se tím, že elektrody (5, 6) se nanesou naprašováním.»« ·« »· fr · · · ···· • · * · · · ·«··#· · • · · · · · ···· ·» ·· ·«·· φ · « · • · > ·»··
- 14. Způsob podle jednoho nároků 8 až 13, vyznačující se tím, že polovodičový substrát se před nanesením elektrod (5, 6) zbaví oxidu naprašováním.
- 15. Způsob podle jednoho z nároků 8 až 14, vyznačující se tím, že polovodičový substrát se před nanesením elektrod (5, 6) ohřeje v ultravysokém vakuu, aby se jeho povrch zbavil oxidu.
- 16. Způsob podle jednoho z nároků 8 až 15, vyznačující se tím, že polovodičový substrát se před nanesením elektrod (5, 6) leptá.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19930781A DE19930781B4 (de) | 1999-07-03 | 1999-07-03 | Diode mit Metall-Halbleiterkontakt und Verfahren zu ihrer Herstellung |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ20026A3 true CZ20026A3 (cs) | 2002-05-15 |
Family
ID=7913590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20026A CZ20026A3 (cs) | 1999-07-03 | 2000-06-03 | Dioda s polovodičovým substrátem uspořádaným mezi dvěma kovovými elektrodami a způsob její výroby |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6727525B1 (cs) |
| EP (1) | EP1198844B1 (cs) |
| JP (1) | JP2003504855A (cs) |
| CZ (1) | CZ20026A3 (cs) |
| DE (2) | DE19930781B4 (cs) |
| HU (1) | HUP0201871A2 (cs) |
| WO (1) | WO2001003204A1 (cs) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2002351686B2 (en) * | 2002-01-15 | 2008-04-10 | Robert Bosch Gmbh | Semiconductor arrangement comprising a pn-transition and method for producing a semiconductor arrangement |
| US6825073B1 (en) * | 2003-09-17 | 2004-11-30 | Chip Integration Tech Co., Ltd. | Schottky diode with high field breakdown and low reverse leakage current |
| US7189610B2 (en) * | 2004-10-18 | 2007-03-13 | Semiconductor Components Industries, L.L.C. | Semiconductor diode and method therefor |
| DE102004063180B4 (de) * | 2004-12-29 | 2020-02-06 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Herstellen von Halbleiterchips aus einem Siliziumwafer und damit hergestellte Halbleiterbauelemente |
| JP4613682B2 (ja) * | 2005-05-09 | 2011-01-19 | 住友電気工業株式会社 | 炭化珪素半導体装置およびその製造方法 |
| JP4715324B2 (ja) * | 2005-06-20 | 2011-07-06 | 住友電気工業株式会社 | 整流素子 |
| US7560355B2 (en) * | 2006-10-24 | 2009-07-14 | Vishay General Semiconductor Llc | Semiconductor wafer suitable for forming a semiconductor junction diode device and method of forming same |
| KR101438468B1 (ko) * | 2008-07-31 | 2014-09-05 | 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피. | 다층의 재구성가능한 스위치 |
| JP2010283403A (ja) * | 2010-09-27 | 2010-12-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 整流素子およびその製造方法 |
| RU2484553C2 (ru) * | 2011-04-11 | 2013-06-10 | ООО "ПСиЭл" | Ограничитель напряжения с отрицательным участком динамического сопротивления |
| CN108198857A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-06-22 | 北京世纪金光半导体有限公司 | 一种集成凸块状肖特基二极管的碳化硅mosfet器件元胞结构 |
| KR102563890B1 (ko) * | 2018-10-05 | 2023-08-10 | 한국전기연구원 | SiC 반도체의 깊은 준위 결함 제거 방법 |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4837227B1 (cs) * | 1968-12-20 | 1973-11-09 | ||
| FR2077474B1 (cs) * | 1969-12-24 | 1973-10-19 | Labo Electronique Physique | |
| GB1558506A (en) * | 1976-08-09 | 1980-01-03 | Mullard Ltd | Semiconductor devices having a rectifying metalto-semicondductor junction |
| JPS5378788A (en) * | 1976-12-23 | 1978-07-12 | Hitachi Ltd | Temperature-compensation-type constant voltage element |
| JPS5394767A (en) * | 1977-01-31 | 1978-08-19 | Hitachi Ltd | Manufacture of semiconductor device |
| JPS5555578A (en) * | 1978-10-18 | 1980-04-23 | Matsushita Electronics Corp | Method of fabricating schottky barrier type semiconductor device |
| JPS6084878A (ja) * | 1983-10-17 | 1985-05-14 | Hitachi Ltd | 負性抵抗特性をもつ半導体装置およびその製造方法 |
| CA1285334C (en) * | 1987-01-13 | 1991-06-25 | Rick C. Jerome | Schottky barrier diode with highly doped surface region |
| JPH03276679A (ja) * | 1990-03-26 | 1991-12-06 | Yokogawa Electric Corp | ショットキーバリアダイオード |
| JP2809826B2 (ja) * | 1990-06-29 | 1998-10-15 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JPH08264811A (ja) * | 1995-03-27 | 1996-10-11 | Toshiba Corp | ショットキーバリアダイオード |
| JPH09107072A (ja) * | 1995-10-12 | 1997-04-22 | Fujitsu Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| DE19705728C2 (de) * | 1997-02-14 | 1999-01-21 | Gen Semiconductor Ireland Macr | Schottky-Diode und Verfahren zu deren Herstellung |
| JP2950282B2 (ja) * | 1997-04-24 | 1999-09-20 | 日本電気株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| EP0935816B1 (en) * | 1997-09-03 | 2006-04-05 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method of manufacturing a semiconductor device with a schottky junction |
| JP2000252479A (ja) * | 1999-03-01 | 2000-09-14 | Fuji Electric Co Ltd | ショットキーバリアダイオードおよびその製造方法 |
| JP3627572B2 (ja) * | 1999-05-13 | 2005-03-09 | 松下電器産業株式会社 | ショットキバリアダイオード |
-
1999
- 1999-07-03 DE DE19930781A patent/DE19930781B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-06-03 JP JP2001508515A patent/JP2003504855A/ja active Pending
- 2000-06-03 DE DE50014143T patent/DE50014143D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-06-03 WO PCT/DE2000/001812 patent/WO2001003204A1/de active IP Right Grant
- 2000-06-03 US US10/030,309 patent/US6727525B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-06-03 CZ CZ20026A patent/CZ20026A3/cs unknown
- 2000-06-03 HU HU0201871A patent/HUP0201871A2/hu unknown
- 2000-06-03 EP EP00951204A patent/EP1198844B1/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2001003204A1 (de) | 2001-01-11 |
| US6727525B1 (en) | 2004-04-27 |
| DE50014143D1 (de) | 2007-04-19 |
| EP1198844B1 (de) | 2007-03-07 |
| DE19930781B4 (de) | 2006-10-12 |
| EP1198844A1 (de) | 2002-04-24 |
| JP2003504855A (ja) | 2003-02-04 |
| DE19930781A1 (de) | 2001-01-11 |
| HUP0201871A2 (en) | 2003-01-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6770539B2 (en) | Vertical type MOSFET and manufacturing method thereof | |
| US7588958B2 (en) | Schottky barrier diode and manufacturing method thereof | |
| US6707127B1 (en) | Trench schottky rectifier | |
| US6221688B1 (en) | Diode and method for manufacturing the same | |
| US6897133B2 (en) | Method for producing a schottky diode in silicon carbide | |
| US6426541B2 (en) | Schottky diode having increased forward current with improved reverse bias characteristics and method of fabrication | |
| US7384826B2 (en) | Method of forming ohmic contact to a semiconductor body | |
| CN105206681B (zh) | 宽带隙高密度半导体开关器件及其制造方法 | |
| US20060237813A1 (en) | Junction barrier schottky with low forward drop and improved reverse block voltage | |
| EP0129362A2 (en) | Schottky barrier diode with guard ring | |
| US9728606B2 (en) | Silicon carbide semiconductor element and fabrication method thereof | |
| CZ20026A3 (cs) | Dioda s polovodičovým substrátem uspořádaným mezi dvěma kovovými elektrodami a způsob její výroby | |
| EP2790225A1 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| US7368371B2 (en) | Silicon carbide Schottky diode and method of making the same | |
| US8183660B2 (en) | Semiconductor component having rectifying junctions of different magnitudes and method for producing the same | |
| US6936905B2 (en) | Two mask shottky diode with locos structure | |
| US10535783B2 (en) | Unguarded schottky barrier diodes | |
| EP0022001A1 (fr) | Transistor à effet de champ vertical de puissance pour hautes fréquences, et procédé de réalisation d'un tel transistor | |
| JP2003224281A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| US6790753B2 (en) | Field plated schottky diode and method of fabrication therefor | |
| US20130168696A1 (en) | Silicon Carbide Schottky Diode Device with Mesa Termination and Manufacturing Method Thereof | |
| US7521774B2 (en) | Semiconductor diode and method for the production thereof | |
| EP4354509A1 (en) | Power diode device and method of manufacturing the same | |
| JPH10117000A (ja) | ショットキーバリア半導体装置およびその製法 | |
| JP2005045212A (ja) | ショットキバリアダイオード及びその製造方法 |