DE7422613U

DE7422613U - Glaspassiviertes halbleiterbauelement fuer hohe leistunge

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Publication number: DE7422613U
Application number: DE19747422613
Authority: DE
Original assignee: BBC AG
Current assignee: BBC AG
Priority date: 1974-07-03
Filing date: 1974-07-03
Publication date: 1974-10-03

Description

	585/74	• AKTIENGESELLSCHAFT	BROWNBOVERI ^:
		Mannheim, den PAT-Pp./Ha.	i 25. Juni 1974 ,


BROWN, BOVERI & CIE MANNHEIM
Mp.-Nr.

"Glaspassiviertes Halbleiterbauelement für hohe Leistungen"

j Die Neuerung bezieht sich auf ein Halbleiterbauelement für I hohe Leistungen mit Metallelektroden und mindestens einem bis • zur Randflache des scheibenförmigen Silicium-Halbleiterkörpers \ reichenden pn-übergang, der durch mehrschichtige Glaspassivierung : elektrisch stabilisiert ist - mit einer Schicht aus Silicium- ! oxid und wahlweise einer Schicht aus Siliciumnitrid.

■ Das Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelementes für j hohe Leistungen erfolgt unter Anwendung der chemischen Abscheidung ι aus der Gasphase (Dampfniederschlagsmethode - CVD-Chemical Vapor Deposition).

, Die Glaspassivierung bezweckt die Abschirmung des Halbleiterbau- ; siebentes gegen Verunreinigungen durch Feuchtigkeit oder Eindiffusion von Fremdstoffen, z.B. Kupfer, Gold, Elemente der Fe-Ni-Gruppe, Ionen eines Alkalimetalls, Wasserstoff oder Sauerstoff o.a.. Es ist in diesem Zusammenhang bekannt, einen Zweischichtaufbau aus Siliciumdioxid und Siliciumnitrid zu wählen, wobei der Siliciumdioxidfilm zur Stabilisierung der elektrischen Eigenschaften und der Siliciumnitridfilm zur Abschirmung der 'Halbleiteranordnung gegen Verunreinigung dur^h Feuchtigkeit oder Fremfetoffe gewählt sind ( IEEE-Trans. von Electron Device, Volume ■ED 17, Nr. 9 (Sept. 1970), S. 797 bis 799 sowie DT-AS 1 910 746J I In diesem Zusammenhang ist es auch bekannt, die Glasschichten ,nach der chemischen Dampfniederschlagsmethode (CVD-Msthode)

niederzuschlagen. Ein Nachteil der CVD-Methode ist jedoch die niedrige Aufwachsgeschwindigkeit der Glasschichten ( z.B.< 1 Um pro Minute) .

/ i

Weiterhin ist in einem anderen Zusammenhang, nämlich durch

Gettern bekannt, die Eindiffusion von Verunreinigungen zu verhindern bzw. rückläufig zu gestalten. Dabei gelangen Phophor- und Borsilicatschmelzen oder-bei gleichzeitiger Berücksichtigung starker Temperaturwechselbeanspruchung eines Leistungsthyristorsein aus Quarzglas-Siliciumnitrid oder Bornitrid bestehender Festkörper zur Anwendung (DT-OS 2 203 123). Der Festkörper wird in innigem Kontakt mit dem Halbleiter auf eine Temperatur zwischen 1073 K und 1573 K gebracht.

Der Neuerung liegt ausgehend von einem Gegenstand der eingangs genannten Gattung die Aufgabe zugrunde, einen Aufbau der Glaspassivierurig zu schaffen, dsr sich durch gute elektrische und mechanische Eigenschaften auszeichnet.

Die Lösung besteht erfindungsgemäß darin, daß auf einer¹ Halbleiterbauelement mit einer Schicht aus Siliciumdioxid auf der Randfläche als weitere Passivierungsschichten mindestens eine Phosphorglasschicht und aine abdeckende Borglasschicht vorgesehen sind. Bei einem solchen Schichtaufbau ergibt sich vorteilhaft folgende Funktionsaufteilung:

DieSiliciumdioxidschichV^i-ent zur Stabilisierung der elektrischen Eigenschaften, die Phosphorolasschicht zum Gettern von alkalischen Verunreinigungen und die nachfolgende dickere Borglasschicht als mechanischer Schutz und Schutz gegen Wasser. Gleichzeitig bilden die beiden letzteren eine Barriere für von außen eindringende Verunreinigungen.

Vorzugsweise wird angrenzend an die Siliciumdioxidschicht folgender Schichtaufbau gewählt:

a) eins Phcsphorglasschicht einer nicke von o_?o5 bis 0.15//.m. vorzugsweise etwa 0,

b) eine Borglasschicht einer Dicke von 5 bis 15^m, vorzugsweise etwa Io /cm, ι

c) eine Phosphorglasschicht einer Dicke von o,l bis o,5ju.m, vorzugsweise etwa ο,Ι,ί-im, ^!

d) die abdeckende Borglasschicht besitzt eine Dicke von o,5 ! bis 1,5 am, vorzugsweise etwa Im.

Wenn von der eingangs aufgezeigten Funktionsaufteilung zwischen einer Siliciumdioxiuschicht und einer Siliciumnitridschicht ausgegangen wird, folgt gemäß einer weiteren Lösung der vorstehenden Aufgabe

eine abdeckende Borglasschichc einer Dicke von 5 bis 15 /(.m, vorzugsweise Io \χν\.

Die Neuerung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläfcert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Passivierung, aufbauend auf einer SiC^-Schicht,

Fig. 2 eine Passivierung, aufbauend auf einer thermischen Oxid- und CVD-Siliciumnitridschicht.

Auf einer Siliciumscheibe 1 mit einer Randfläche 2 befinden sich Metallelektroden 3 und 4 auf den Hauptoberflächen. Ein pn-übergang 5 ist durch eine Strichlinierung angedeutet.

; Eine Passivierungsschicht besteht z.B. aus folgenden Lagen: Zunächst ist eine reine S±O₂~Schicht 6 direkt auf die Randfläche 2 des Bauelementes aufgebracht (Dicke<-O,I5 bis o,5/im). j Danach folgen nacheinander eine Phosphorglasschicht 7 (~ο,1μ.πι),

j eine Borglasschicht 8 (-^ Io »πι) , eine Phosphorglasschicht 9 - 4 -

- 4 (~ο,1 ρ) und eine abdeckende Borglasschicht Io (~1 um) .

Sind die GlasschicHen wie beschrieben als mechanischer Schutz auf bereits vorhandene thermische Oxid- und CVD-Si-jN^-Schichten aufgebracht, so folgt auf die SiO₂-3chicht 6 eine Si^N.-Schicht 11, eine Borglasschicht 12 einer Dicke von etwa Io am.

Die Vorteile einer derartigen Passivierungsschicht sind:

hohe Durchbruchfeidstärke, niedrige Oberflächenladungskonzen-

11 -2
1-üation (^-Io cm ) an der Grenzfläche Si-SiO₂, Gettern von alkalischen Verunreinigungen in der ersten Phosphorglasschicht. Die nachfolgende dickere Borglasschicht dient als mechanischer Schutz, die beiden letzteren dienen als Barriere für von außen eindringende Verunreinigungen. Ein weiterer Vorteil wird durch CVD-Abscheidung der Glasschichten bei einem Druck von Io bis 6 nibo.r erreicht %
eint, hohe Aufwachsrate von mehreren/im/min.

In weiterer Ausgestaltung der Neuerung kann schließlich eine Wärmebehandlung in Inertgasatmosphäre z.B. in Stickstoffatmosphäre urter atmosphärischem Druck bei Tem-peraturen zwischen l.ooo bis 1.3oo ⁰K erfolgen (das nachfolgende Tempern ist als solches bekannt, aber in Zusammenhang mit Siliciumdioxid, Phosphorglas und Tantalglas - DT-AS 2 olS 517).

Claims

- 5 Schutzansprüche

1. Halbleiterbauelement für hohe Leistungen mit Metallelektroden und mindestens einem bis zur Randfläche des scheibenförmigen Silicium-Halbleiterkörpers reichenden pn-übergang, der durch mehrschichtige Glaspassivierung elektrisch stabi- ■ lisiert ist - mit einer Schicht aus Siliciumdioxid, dadurch gekennzeichnet. daß auf der Randfläche als weitere ^: Passivierungsschichten mindestens eine Phosphorglasschicht und eine abdeckende Borglasschicht vorgesehen sind.

2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne υ , u.3ij aUx uic Slj.iCIUiuu.iCXiu.SCiiICub xCxgSn? j

a) eine Phosphorglasschicht (7) einer Dicke von 0,05 bis

b) eine Borglasschicht (8) einer Dicke von 5 bis 15/tim,

c) eine. Phosphorglasschicht (9) einer Dicke von 0,1 bis 0,5um,

d) die abdeckende Borglasschicht (10) einer Dicke von 0,5 bis 1,5 /im.

Halbleiterbauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Siliciumdioxidschicht folgen:

a) die Phosphorglasschicht (7) mit einer Dicke von etwa 0,1 /Um,

b) die Borglasschicht (8) mit einer Dicke von etwa 10/im,

c) die Phosphorglasschicht (9) mit einer Dicke von etv/a

0,5/tmi»

d) die abdeckende Borglasschicht (10) mit einer Dicke von

etwa 1 /um.

Halbleiterbauelement für hohe Leistungen mit Metallelektroden und mindestens einem bis zur Randfläche des scheibenförmigen Silicium-Halbleiterkörpers reichenden pn-übergang der durch mehrschichtige Glaspassivierung elektrisch stabi-

- 6-

lisiert ist - mit einer Schicht aus Siliciumdioxid und einer Schicht aus Siliciumnitrid, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Siliciumdioxidschicht (6) und die Siliciumnitrid-

schicht (11) folgt
i
j eine abdeckende Borglasschicht (12) einer Dicke von 5 bis i 15/im,

i5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch j eine Dicke der Borglasschicht (12) von etwa K

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