• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1980001334A1
    申请号:PCT/DE1979/000145
    申请日:1979-12-11
    公开日:1980-06-26
    发明作者:H Schaefer
    申请人:Semikron Gleichrichterbau；H Schaefer；
    IPC主号:H01L21-00
    专利说明:
    [0001] HALBLEITERANORDNUNG
    [0002] Die Erfindung betrifft eine Halbleiteraπαrdnuπg aus zuei aπtiparallel geschalteten Dioden souie sin Verfahren zum Herstellen einer solchen Halbleiteranordnung.
    [0003] Antiparallelschaltungen von Dioden uerden in Steuerund Regelkreisen, beispielsweise in Gleichstromuandlern, verwendet. Sie können aus zuei diskreten Einzelelemeπten bestehen und auf einem Trägerkörper zu einer Baueinheit kombiniert und verschaltet sein.
    [0004] Durch die moderne Halbleitertechnologie können jedoch auch räumlich getrennte Schichtenfolgen als Diodenstrukturen in einem Halbleiterkörper integriert angeordnet und mithilfe von Leiterbahnen antiparallel verschaltet sein.
    [0005] Nachteilig ist bei der Kombination diskreter Bauelemente der besondere Aufwand für die Fertigstellung der Einzelelemente und für deren Zusammenbau und Verschaltung souie der häufig unerwünscht hohe Platzbedarf und die dadurch bedingten Einschränkungen bezüglich der Verwendung. Die Nachteile der integrierten Anordnung bestehen im Hinblick auf die geringen elektrischen Anforderungen an solche Schaltungen in dem hohen Verfahrensaufwand für spezielle Diffusions- und flaskierungsschritte.
    [0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antiparallelschaltung von Dioden mit hinsichtlich Aufbau und Herstellung günstigster Kombination ihrer Einzelelemεnte zu ermitteln. Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einer Halbleiteranordnung der eingangs erwähnten Art darin, daß sie einen Halbleiterkörper mit einem Basisbereich aus einer Zone des einen Leitfähigkeitstyps und mit jeweils einer weiteren, an jeder Seite des Basisbereichs angrenzenden, mit diesem einen pn-Übergang bildenden und zur entsprechenden Zone der anderen Seite des Basisbereichs versetzt angeordneten Zone kleinerer Flächenausdehnung für jeweils eine gegenüber der anderen räumlich und elektrisch antiparalle Diodenstruktur sowie mit Kontaktmetallüberzügen zur elektrischen Verbindung beider Dipdenstruktu- ren aufweist.
    [0007] Eine Weiterbildung ist dadurch gegeben, daß der freie Flächenabschnitt des Basisbεreichs in jeder Diodanstruktur mit einer hochdotierten Oberflächenschicht gleichen Leitfähigkeitstyps versehen ist.
    [0008] Die Lösung der Aufgabe besteht ferner in einem Verfahren zum Hεrstellen einer solchen Halbleiteranordnung, bei dem in einer Halbleiterausgangsscheibe vom einen Leitfähigkeitstyp zwischen den Hauptflächen durch beidseitige Diffusion von Dotiermatεrial vom andεren Leitfähigkeitstyp eine Schichtenfolge aus einer mittleren Zone und aus zuei weiteren Zonen mit jeweils zwischenliegεndem pn-Übergang gebildet wird, bei dem die Ausgangsscheibe nach Maskierung mit einem Muster beidseitig mit je einer Struktur von grabenförmigen, zueinander parallelen und jeweils gegenübεr dεr andεren Seite auf Lücke angeordneten Vertiefungen versehen wird, die den jeweils nächstliegenden pn-Übergang unterbrechen, bei dem auf jede Seite der Ausgangsscheibe ein Überzug aus mindestens einem Kontaktmetall aufgebracht wird, und bei dem die Scheibe wenigstens längs sämtlicher Vertiefungen in Halbleiterbauelemente kleinerer Flächenausdehnung mit jeweils antiparallelen Diodenstrukturen zerteilt wird.
    [0009] Die Vertiefungen können durch Ätzen oder durch Ultraschallbohren oder durch Sägen erzeugt werden .
    [0010] Die in den durch die Vertiefungen freigelegten Flächenabschnitten des Basisbereichs jeweils vorgesehene dünne, hochdotierte Schicht gleichen Leitfähigkeitstyps kann durch Diffusion oder durch Aufdampfen und Legieren von Dotierungsmetallen erzeugt werden.
    [0011] Die Kontaktmetallüberzüge können durch stromloses Abscheiden von Kontaktmetallen oder durch Aufdampfen und Legieren hergestellt werden.
    [0012] Zur Haftverbesserung der Kontaktmetallüberzüge können die Oberflächen der Ausgangsscheibe durch Sandstrahlen aufgerauht werden.
    [0013] Eine vorteilhafte Ueitetbildung des Verfahrens besteht darin, daß Kontaktmetalle verwendet werden, die mit dem Halbleitermaterial der Ausgangsscheibe einen ohmischen Kontakt bilden, und daß die dünne hochdotierte Schicht und die Kontaktmetallüberzüge in einem Verfahrεnsschritt hergestellt werden.
    [0014] Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß mit ainem Minimum an hinlänglich bekannten Verfahrensschritten eine allen technischen Anforderungen entsprechende Kompaktanordnung einer Antiparallelschaltung von zwei Dioden erzielbar ist.
    [0015] Anhand der in den Figuren.1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele werden der Gegenstand der Erfindung und das Verfahren zu seiner Herstellung aufgezeigt und erläutert. Figur 1 zeigt im Querschnitt den Aufbau der Halbleiteranordnung nach der Erfindung, und in Figur 2 ist perspektivisch eine Halbleiterausgangsscheibe dargestellt, aus welcher Halbleiteranαrdnungen in der erfindungsgemäßen Ueise gefertigt werden. Für gleiehe Teile sind in allen Figuren gleiche Bezeichnungen gewählt.
    [0016] Der Halbleiterkörper gemäß Figur 1 besteht aus einer np-Struktur I entsprechend einer ersten Diode und aus der identischen, räumlich entgegengesetzt orientierten und in der Zonenebene versetzt angeordneten Struktur II entsprechend einer zueiten,antiparalleleh Diode. Beide Strukturen haben jeweils im wesentlichen übereinstimmende Flächenausdehnung und gleiche Dicke.
    [0017] Beiden Strukturen gemeinsam ist ein mittlerer, n-leitender Basisbereich 1 , an dessen eine Seite die p-leitende Zone 2 mit dem dadurch gebildeten pn-Übergang J1 angrenzt und dadurch die Struktur I bildet, und an dεssen andere Seite räumlich anschließεnd an die Struktur I die p-leitende Zone 3 mit dem dadurch gebildeten pn-Übergang 32 angrenzt und dadurch die Struktur II bildet.
    [0018] Der pn-Übergang 31 der Struktur I tritt an beiden Endflächen der Zone 2 und der pn-Übergang 32 an beiden Endflächen der Zone 3 an die Oberfläche.
    [0019] Die Dicke der Zonen beider Strukturen I und II sowie ihre Flächenausdehnung werden im wesentlichen durch die Forderungen an ihre physikalischen und elektrischen Eigenschaften beim Einsatz bestimmt.
    [0020] Die Strukturen werden nur in Durchlaßrichtung beansprucht, so daß besondere Maßnahmen zur Oberflächenstabilisierung und zur Verbesserung der Sperrfähigkeit entfallen.
    [0021] Der Übergang einer Struktur in die andere, d.h. die Formgebung der Randfläche der weiteren Zonen 2, 3 ist unkritisch und entsprechend den vorgesehenen Herstellungsmεthodεn zur Ausbildung dss Basisbereichs jeder Struktur im wesentlichen senkrecht zur' Zonenebene der Anordnung.
    [0022] Zur Verbesserung der Kontaktierung des Halbleiterkörpers im freien Flächenabschnitt des Basisbereichs 1 jeder Diodenstruktur ist dieser jeweils mit einer hochdotierten, dünnen Oberflächenschicht 4 bzw. 5 gleichen Leitfähigkeitstyps versehen. Beim dargestellten Aus führungsbeispiel sind die entsprechenden Abschnitte n+-leitend.
    [0023] Beide gleichsinnig stufenförmig verlaufenden Oberflächen des Halbleiterkörpers weisen weiterhin je einen Kontaktmetallüberzug 6 bzw. 7 auf, der auch aus Teilschichten gebildet sein kann.
    [0024] Als Kontaktmetalle sind bβispielsuεise Aluminium, Silber, Nickel voxgesehen.
    [0025] In vorteilhafter Ueise können Kontaktmetalle veruεndet werden, die zur Bildung eines ohmischen Kontakts mit dem Halbleitermatεrial geeignet sind, z.B. Aluminium oder eine Verbindung aus Gold und Antimon. Dadurch ist die Erzeugung der dünnen hochdotierten Schicht 4 bzw. 5 und des Kontaktmetallüberzuges 6 bzw. 7 in einem Verfahrεnsschritt möglich.
    [0026] In Figur 1 ist angedeutet, daß die Halbleiteranordnung nach der Erfindung überraschend einfach aus einer Schichtenfolge mit drei schichtförmigen Zonen abwechselnd entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps, z.B. einer pnp-Struktur, möglich ist, und daß weiterhin eine Herstellung aus einem größeren Ausgangskörper durch Zerteilen längs Markierungslinien m.. besonders vorteilhaft ist.
    [0027] Bei der Herstellung des Gegenstandes der Erfindung wird vorteilhaft von einer großflächigen Halbleiterscheibe eines ersten Leitungstyps ausgegangen, wie sie in Figur 2 perspektivisch dargestellt ist. Durch an sich bekannte, beiderseitige Diffusion von Störstellεn des anderen Leitungstyps, z.B. einer Bordiffusion bei Temperaturen über 1200ºC in eine n-leitende Ausgangsscheibe, wird eine pnp-Schichtenfolge 1, 2, 3 erzeugt. Zur Erzielung von gegenseitig versetzt angeordneten Diodenstrukturen wird die Ausgangsscheibe beidseitig gemäß einem durch die Flächeπausdehnuπg und Flächenform der vorgesehenen Halbleiterbauelemente vorgegebenen Muster mit Vertiefungen 10 bzw. 20 versehen. Zu diesem Zweck wird die Ausgangsscheibe z.B. beidseitig entsprechend maskiert und einem Ätzprozess unterworfen, bei dem auf jeder Seite zueinander parallel verlaufende, gegenüber denjenigen der anderen Seite auf Lücke angeordnete, den jeweils benachbarten pn-Übergang unterbrechende, grabenförmige Vertiefungen 10 bzw. 20 erzeugt werden, die in ihrer Folge einen annähernd mäanderförmigen Querschnitt der Scheibe bilden.
    [0028] Zur Ätzbehandlung der Ausgangsscheibe werden an sich bekannte Ätzlösungen verwendet.
    [0029] Die Vertiefungen 10, 20 können vorteilhaft auch durch Ultraschallbohren oder durch Sägen hergestellt werden.
    [0030] Im Anschluß an die Ausbildung der Vertiefungen wird in deren Bodenfläche eine dünne, hochdotierte Oberflächenschicht 4, 5 mit einer Dicke bis ca. 20μm mit dem Leitfähigkeitstyp des Basisbereichs 1 erzeugt. Das kann durch an sich bekannte Diffusion, z.B. von Phosphor oder Bor, erfolgen. Gleich vorteilhaft kann die Oberflächenschicht 4, 5 auch durch Aufdampfen und Einlegieren eines Kontaktmetalls mit Dotierungseigeπschaft z.B. Aluminium oder Gold-Antimon in an sich bekannter Ueise hergestellt werden, wodurch verfahrenstechnisch besonders günstig gleichzeitig die Kontaktmetallüberzüge 6, 7, d.h. die Kontaktelektrodeπ des Halbleiterkörpers, erzielt werden. Bei der Herstellung dieser Überzüge 6, 7 durch stromloses Abscheiden von Kontaktmetallen z.B. von Nickel, kann deren Haftfähigkeit auf der Halbleiteroberfläche noch durch Sandstrahlen verbessert werden.
    [0031] Schließlich wird die Scheibe längs den Markierungslinien m1, m2 in Bauelemente kleinerer Flächenausdehnung zerteilt, wie dies, in Figur 2 besonders angedeutet ist. Das kann vorteilhaft mithilfe der Lasartεchnik erfolgen .
    权利要求:
    ClaimsPATENTANSPRÜCHE
    1» Halbleiteranordnung aus zuei antiparallel geschalteten Dioden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
    daß sie einen Halbleiterkörper mit einem Basisbereich (1) aus einer Zone des einen Leitfähigkeitstyps und mit jeweils einer weiteren, an jeder Seite des Basisbereichs (1) angrenzenden, mit diesem einen pn-Übergang (31,32) bildenden und zur entsprechenden Zone (3) der anderen Seite des Basisbereichs versetzt angeordneten Zone- (2) kleinerer Flächenausdehnung für jeweils eine gegenüber der anderen räumlich und elektrisch antiparallele Diodenstruktur (1,11) sowie mit Kontaktmetallüberzügen (6,7) zur elektrischen Verbindung beider Diodenstrukturen aufweist.
    2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Flächenabschnitt des Basisbereichs in jeder Diodenstruktur mit einer hochdotierten Oberflächenschicht (4,5) gleichen Leitfähigkeitstyps versehen ist.
    3. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Halbleiterausgangsscheibe vom einen Leitfähigkeitstyp zwischen den Hauptflächen durch beidseitige Diffusion von Dotiermaterial vom anderen Leitfähigkeitstyp eine Schichtenfolge aus einer mittleren Zone (1) und aus zwei weiteren Zonen (2, 3) mit jeweils zuischenliegendem pn-Übergang (31, 32) gebildet wird, daß die Ausgangsscheibe nach Maskierung mit einem Muster beidseitig mit je einer Struktur von grabenförmigen,zu einander parallelen und jeweils gegenüber der anderen Seite auf Lücke angeordneten Vertiefungen (10,20) versehen wird, die den jeweils nächstliegenden pn-Übergang unterbrechen, daß auf jede Seite der Ausgangsscheibe ein Überzug (6,7) aus mindestens einem Kontaktmetall aufgebracht wird, und daß die 'Scheibe wenigstens längs sämtlicher Vertiefungen (10,20) in Halbleiterbauelemente kleinerer Flächenausdehnung mit jeweils antiparallelen Diodenstrukturen (I, II ) zerteilt wird.
    4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (10, 20 ) durch Ätzen erzeugt werden.
    5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (10,20) durch US-Bohren erzeugt werden.
    6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (10, 20) durch Sägen erzeugt werden.
    7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den freigelegten Flächenabschnitten des Basisbereichs jeweils eine dünne hochdotierte
    Schicht (4, 5) gleichen Leitfähigkeitstyps erzeugt wird.
    8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne hochdotierte Schicht (4,5)- durch Diffusion erzeugt wird.
    9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne hochdotierte Schicht (4,5) durch Aufdampfen und Legieren von Dotierungsmetallen erzeugt wird.
    10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kαntaktmetallüberzüge (6,7) durch stromloses Abscheiden von Kontaktmetallen hergestellt werden.
    11. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9 , dadurch gekennzei chnet , daß die Kontaktmetallüberzüge (6,7) durch Aufdampfen und Legieren hergestellt werden.
    12. Verfahren nach den Ansprüchen 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Haftverbesserung der KαntaktmetallÜberzüge (6,7) die Oberflächen der Ausgansscheibe durch Sandstrahlen aufgerauht werden.
    13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Kontaktmetalle verwendet werden, die mit dem Halbleitermaterial der Ausgangsscheibe einen ohm'schen Kontakt bilden und daß die dünne hochdotierte Schicht (4,5) und die Kontaktmetallüberzüge (6,7) in einem Verfahrensschritt hergestellt werden.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    US5051865A|1991-09-24|Multi-layer semiconductor device
    US7498508B2|2009-03-03|High voltage solar cell and solar cell module
    US4399449A|1983-08-16|Composite metal and polysilicon field plate structure for high voltage semiconductor devices
    DE4235175C2|1999-02-18|Halbleitervorrichtung
    US5834829A|1998-11-10|Energy relieving crack stop
    KR101192548B1|2012-10-17|후면-접촉형 태양 전지의 도전층들의 접촉 분리 방법 및태양 전지
    US3391287A|1968-07-02|Guard junctions for p-nu junction semiconductor devices
    US7868248B2|2011-01-11|Chain link metal interconnect structure
    US3422527A|1969-01-21|Method of manufacture of high voltage solar cell
    USRE41801E1|2010-10-05|Thin-film thermoelectric device and fabrication method of same
    EP0632681B1|1997-07-16|Metallbeschichtetes Substrat
    EP2218107B1|2016-10-19|Rückkontaktsolarzelle mit länglichen, ineinander verschachtelten emitter- und basisbereichen an der rückseite und herstellungsverfahren hierfür
    US3189973A|1965-06-22|Method of fabricating a semiconductor device
    JP3816750B2|2006-08-30|熱電変換器を製作するための方法
    US2904613A|1959-09-15|Large area solar energy converter and method for making the same
    US2875505A|1959-03-03|Semiconductor translating device
    US3462650A|1969-08-19|Electrical circuit manufacture
    EP0905794B1|2004-12-29|Solarzelle und Herstellungsverfahren
    US4133698A|1979-01-09|Tandem junction solar cell
    JP2732524B2|1998-03-30|光電変換デバイス
    US3777364A|1973-12-11|Methods for forming metal/metal silicide semiconductor device interconnect system
    US4330680A|1982-05-18|Integrated series-connected solar cell
    DE2826486C2|1987-11-26|
    US4927770A|1990-05-22|Method of fabricating back surface point contact solar cells
    US3434020A|1969-03-18|Ohmic contacts consisting of a first level of molybdenum-gold mixture of gold and vanadium and a second level of molybdenum-gold
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE2855972A1|1980-06-26|
    GB2064869A|1981-06-17|
    SE443476B|1986-02-24|
    GB2064869B|1983-05-18|
    IT7928210D0|1979-12-19|
    SE8008879L|1980-12-17|
    US4525924A|1985-07-02|
    DE2855972C2|1984-09-27|
    EP0020666A1|1981-01-07|
    IT1126607B|1986-05-21|
    JPS55501161A|1980-12-18|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1980-06-26| AK| Designated states|Designated state(s): BR CH GB JP SE US |
    1980-06-26| AL| Designated countries for regional patents|Designated state(s): FR |
    1980-12-24| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1980900001 Country of ref document: EP |
    1981-01-07| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1980900001 Country of ref document: EP |
    1983-07-01| WWW| Wipo information: withdrawn in national office|Ref document number: 1980900001 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE2855972||1978-12-23||
    DE2855972A|DE2855972C2|1978-12-23|1978-12-23||BR7909010A| BR7909010A|1978-12-23|1979-12-11|Conjunto de semicondutores|
    [返回顶部]