DE1295237B - Druckempfindliche Halbleiteranordnung und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

1 2

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Diffundierschritt erzeugt wird, wie dies auch beim druckempfindliche Halbleiteranordnung mit wenig- Gegenstand der vorgenannten USA.-Patentschrift der stens einem dicht unter einer Oberfläche des Halb- Fall ist, ergeben sich aber die eingangs schon erwähnleiterkörpers liegenden flächenhaften pn-übergang, ten Nachteile einer geringen Durchbruchspannung bei der eine Spitze mit veränderbarem Auflagedruck 5 und einer Beschränkung der Druckempfindlichkeit, auf dieser Oberfläche aufgesetzt ist. Durch das Randgebiet, dessen größter Abstand

Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf ein von der Oberfläche größer als der des ebenen Teils Verfahren zur Herstellung einer derartigen Halb- des pn-Ubergangs ist, wird die Durchbruchspannung leiteranordnung. der Anordnung gegenüber einer Anordnung mit dicht

An pn-Übergängen, die an ihrem Rand an die io unter der Oberfläche liegendem pn-übergang, dessen gleiche Oberfläche treten, zu der sie in ihrem wesent- Eindringtiefe praktisch über seinen ganzen Bereich liehen Bereich parallel verlaufen, also z. B. legiert der Eindringtiefe des ebenen Teils des pn-Übergangs oder insbesondere nach der Planartechnik herge- gemäß der Erfindung entspricht, wesentlich erhöht, stellte, diffundierte Übergänge, werden oft Durch- Außerdem weist eine solche Halbleiteranordnung im bruchsspannungen gemessen, die beträchtlich unter 15 Bereich des ebenen Teils des pn-Übergangs eine vollden Werten liegen, die man dem Grundmaterial ent- kommen gleichmäßige Druckempfindlichkeit auf, die sprechend erwartet. Untersuchungen haben gezeigt, gegenüber der bei den obengenannten bekannten daß neben anderen Ursachen, wie z. B. Oberflächen- Anordnungen wesentlich erhöht ist. effekte und Vordurchbrüche, durch sogenannte pipes, Der größte Abstand des Randgebietes von der

dafür der Einfluß der Geometrie des pn-Übergangs ao Oberfläche beträgt dabei gemäß einer besonders in Betracht kommt. Ein solcher pn-übergang besitzt günstigen Ausführungsform der Erfindung ein Mehrnämlich neben dem ebenen Teil eine Randzone mit faches, mindestens das Vierfache des Abstandes des einer von der Eindringtiefe des pn-Übergangs abhän- ebenen Teils. Eine obere Grenze für den größten Abgigen Krümmung. Diese Randzone besitzt wegen der stand des Randgebietes von der Oberfläche ist zur veränderlichen Feld verteilung eine andere Durch- 25 Beseitigung des Randkrümmungseffektes nicht gegebruchsspannung als der ebene Teil. ben, sondern hängt nur von den Abmessungen der

Weitere Untersuchungen an druckempfindlichen Halbleiteranordnung ab.

Halbleiteranordnungen haben ergeben, daß der dicht Eine nähere Erläuterung der Erfindung wird im

unter der Oberfläche liegende pn-übergang durch folgenden an Hand einer planaren Anordnung, wie die Krümmung des pn-Übergangs im Randgebiet und 30 sie in den F i g. 1 bis 6 dargestellt ist, gegeben. In der das damit verbundene hohe elektrische Feld an der F i g. 1 ist eine druckempfindliche Halbleiteranord-

Krümmung, am Rand besonders druckempfindlich nung mit einem pn-übergang gemäß der Erfindung ist. Dieser Effekt kann jedoch technisch nicht ausge- dargestellt;

nutzt werden, da der Randbereich nur eine äußerst Fig. 2 zeigt eine druckempfindliche Anordnung

geringe räumliche Ausdehnung aufweist. Er vermin- 35 mit einem als Emitter und mit einem als Kollektor dert durch seine niedrige Durchbruchspannung die wirksamen pn-Ubergang gemäß der Erfindung; in der Größe des erreichbaren Druckeffektes in der eigent- F i g. 3 ist ein Zwischenprodukt bei der Herstellung

liehen Fläche des pn-Überganges. Diese Eigenschaft der Halbleiteranordnung gemäß der Erfindung darmacht solche druckempfindliche Halbleiteranordnun- gestellt;

gen, insbesondere für Mikrophone, nahezu unbrauch- 40 F i g. 4 zeigt ein anderes Zwischenprodukt, das bei bar. der Herstellung der Halbleiteranordnung gemäß der

Um die Verminderung der Durchbruchspannung Erfindung entsteht; in den

und die Beschränkung der Druckempfindlichkeit auf F i g. 5 und 6 sind Druckempfindlichkeitskurven

ein schmales Randgebiet infolge der Randkrümmung für eine bekannte Halbleiteranordnung und für eine des pn-Übergangs zu vermeiden, ist gemäß der Erfin- 45 Halbleiteranordnung gemäß der Erfindung gezeigt, dung bei einer Halbleiteranordnung der eingangs ge- Die in der F i g. 1 dargestellte druckempfindliche

nannten Art vorgesehen, daß der pn-übergang aus Halbleiteranordnung besteht aus einem z. B. n-leiteneinem mittleren ebenen parallel zur Oberfläche lie- den Halbleiterkörper 1, der insbesondere aus Silizium genden Teil und einem in an sich bekannter Weise hergestellt ist. Dieser scheibenförmige Halbleiterkörteilweise zur Oberfläche gekrümmten, zu beiden Sei- 50 per weist eine z. B. p-Ieitende Zone 24 auf, die durch ten des ebenen Teils liegenden Randgebiet besteht, Diffusion erzeugt ist. Der zwischen den beiden Zodessen größter Abstand von der Oberfläche größer nen 1 und 24 verlaufende pn-übergang besteht aus als der des ebenen Teils ist, und daß die Spitze mit einem teilweise gekrümmten Randgebiet, das mit 6 veränderbarem Auflegedruck innerhalb des ebenen bezeichnet ist, und aus einem mit 2 bezeichneten Teils des pn-Übergangs auf die Oberfläche aufge- 55 ebenen Teil. Der ebene Teil 2 liegt dicht unter der setzt ist. Halbleiterfläche 3. Sein Abstand soll nicht größer als

Eine Krümmung von Teilen eines pn-Übergangs 1 μΐη, insbesondere nur 0,5 μηι, betragen. Der pn- bzw. des gesamten pn-Übergangs ist an sich bekannt. Übergang ist an der Stelle, an der er an die Ober-Derartige Krümmungen ergeben sich im allgemeinen fläche tritt, von einer Oxidschicht 5 bedeckt. Diese bei der Herstellung von pn-Übergängen durch Legie- 60 Schicht kann in an sich bekannter Weise aus einem ren oder Diffundieren auf Grund des Hineinwanderns anorganischen Oxid, insbesondere aus dem Oxid des einer Legierungs- oder Diffusionsfront in den Halb- Halbleitermaterials, im vorliegenden Falle also aus leiterkörper selbst. Eine derartige Krümmung einer Siliziumoxid bestehen. Mit der gestrichelten Linie 10 Legierungsfront bzw. des daraus resultierenden pn- ist der weitere Verlauf des pn-Übergangs 2 angege-Übergangs ist beispielsweise aus der USA.-Patent- 65 geben, wie er einer normalen planaren Diode entschritt 2 929 885 bekannt. spricht. Die gekrümmte, mit 61 bezeichneten Gebiete Bei den bisher bekannten Halbleiteranordnungen, dieses pn-Übergangs wären für die Verminderung der bei denen der pn-übergang in einem Legier- oder Durchbruchspannung verantwortlich. Durch das teil-

weise gekrümmte Randgebiet 6 des pn-Übergangs bei einer Halbleiteranordnung gemäß der Erfindung wird die Randkrümmung des pn-Übergangs gegenüber dem gestrichelt gezeichneten pn-übergang erniedrigt. Diese erniedrigte Krümmung hat eine Erhöhung der Durchbruchspannung zur Folge. So weist z. B. bei gleichen Dotierungsverhältnissen eine normale PIanardiode, d. h. eine Diode, deren pn-übergang aus dem gestrichelt gezeichneten Teil 10 und dem ebenen Teil 2 besteht, eine Durchbruchspannung von 30 Volt auf, während eine Diode, wie sie in der F i g. 1 dargestellt ist, eine Durchbruchspannung von 50 Volt aufweist. Der Abstand des ebenen Teils 2 des pn-Übergangs von der Oberfläche 3 beträgt beim vorliegenden Ausführungsbeispiel 0,5 μηι, während der größte Abstand des teilweise gekrümmten Randgebietes 6 von der Oberfläche 3 4,5 μΐη, also das Neunfache des Abstandes des ebenen Teils von der Oberfläche beträgt. Bei der in den Figuren dargestellten, besonders günstigen Ausführungsform der Erfindung verläuft das Randgebiet konzentrisch zum ebenen Teil des pn-Übergangs. Weiter ist der ebene Teil als Kreisscheibe ausgebildet, die vom Randgebiet ringförmig umschlossen wird. Statt der Kreisscheibe sind jedoch auch andere Formen für den ebenen Teil möglich. So kann er z. B. die Form eines Vielecks (z. B. Drei- oder Viereck) oder die Form einer Ellipse aufweisen. Das den größeren Abstand von der Oberfläche aufweisende Randgebiet umschließt dann das Vieleck (z. B. Drei- oder Viereck) bzw. die Ellipse entsprechend der bei der Kreisscheibe angegebenen Weise.

Bei dem in den Figuren dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Randgebiet außerdem die Form eines Grabens auf, dessen einer Rand sich an den ebenen Teil des pn-Übergangs anschließt, während der andere Rand an die Oberfläche des Halbleiterkörpers tritt. Der sich an den ebenen Teil 2 des pn-Übergangs anschließende Rand des Grabens ist in der F i g. 1 mit 9 bezeichnet. Der andere, mit 8 bezeichnete Rand tritt an die Oberfläche 3 des insbesondere scheibenförmigen Halbleiterkörpers 1, die von einer Oxidschicht 5 bedeckt ist.

Um die gewünschte Erhöhung der Durchbruchsspannung zu erzielen, ist es jedoch nicht unbedingt notwendig, daß der pn-übergang wieder an die gleiche Oberfläche tritt. Es ist z. B. auch möglich, die Halbleiteranordnung durch einen senkrecht zur Oberfläche 3 verlaufenden Schnitt, der innerhalb des mit 6 bezeichneten teilweise gekrümmten Randgebiets verläuft, zu verkleinern. Der pn-übergang tritt an den Stirnflächen der Anordnung an die Oberfläche. Diese Oberflächenbereiche müssen dann jedoch gegebenenfalls mit einer Schutzschicht versehen werden.

Zur Vervollständigung der Anordnung ist gemäß F i g. 1 an der der Oberfläche 3 gegenüberliegenden Oberfläche 11 ein elektrischer Kontakt 7 und eine Zuführung 13 vorgesehen. Außerdem ist in der öffnung 4 der Oxidschicht 5 ein mit einer Zuführung 15 versehener elektrischer Kontakt 14 angebracht.

Auf der Oberfläche 3 über dem Teil 2 des pn-Ubergangs ist eine druckübertragende Spitze 16 aufgesetzt, die beispielsweise aus Saphir besteht.

Die durch eine Membran verursachten Druckschwankungen, z. B. bei Verwendung als Mikrophon, werden über die Spitze 16 auf die Halbleiteroberfläche übertragen. Der aus dem ebenen Teil 2 und dem im wesentlichen gekrümmten Randgebiet 6 bestehende pn-übergang ist bei einer Halbleiteranordnung, bei der Druckempfindlichkeit ausgenutzt werden soll, in Sperrichtung vorgespannt. Durch den veränderten Auflagedruck wird eine Veränderung des Sperrstromes am Übergang bewirkt. Dabei ist für die Druckempfindlichkeit im wesentlichen nur der mit 2 bezeichnete, dicht unter der Oberfläche liegende Bereich maßgebend.

ίο Der Verlauf der Druckempfindlichkeit bei einer bekannten Planardiode und bei einer gemäß der Erfindung wird bei Betrachtung der F i g. 5 und 6 deutlich. In der Fig. 5 ist eine normale Planardiode, allerdings ohne elektrische Anschlüsse, dargestellt, die aus einem Halbleiterkörper 54 des einen Leitungstyps und einer diffundierten Zone 53 entgegengesetzten Leitungstyps besteht. Zwischen den beiden Zonen 53 und 54 liegt der pn-übergang 55, der einen weiten parallel zur Halbleiteroberfläche verlaufenden ebenen Bereich aufweist, jedoch im Randgebiet gekrümmt ist. Der Krümmungsradius ist dabei durch die Eindringtiefe des ebenen Teils gegeben. Die Stellen der Halbleiteroberfläche, an denen der pnübergang an diese Oberfläche tritt, sind von einer

a5 Oxidschicht 52 bedeckt. Die Kurve 50 zeigt die Druckempfindlichkeit bei Abtasten der z. B. p-leitenden Zone 53 mit einer Saphirnadel. Der Pfeil 48 verläuft in Richtung steigender Druckempfindlichkeit. Wie man dieser Kurve entnehmen kann, ist der pn-Übergang zwar am Rand besonders druckempfindlich, jedoch ist der Randbereich bezüglich seiner räumlichen Ausdehnung äußerst gering. Die wesentlichen Bereiche des pn-Übergangs weisen jedoch nur eine geringe Druckempfindlichkeit auf.

Die Kurve 51 der F i g. 6 gibt die Druckempfindlichkeit für eine Planardiode gemäß der Erfindung an. Der Pfeil 49 verläuft dabei wieder in Richtung steigender Druckempfindlichkeit. Die Planardiode besteht aus einem Halbleiterkörper 57 des einen Leitungstyps und aus einer Zone 58 des entgegengesetzten Leitungstyps. Die beiden Zonen sind durch einen pn-übergang getrennt, der gemäß der Erfindung einen ebenen Teil 60 und einen im wesentlichen gekrümmten Teil 59 aufweist, dessen Abstand von der Oberfläche größer als der des ebenen Teils ist. An den Stellen, an denen der pn-übergang an die Oberfläche tritt, ist wiederum eine Oxidschicht 56 vorgesehen. Wie man der Kurve 51 entnehmen kann, weisen die Planardioden gemäß der Erfindung im Bereich des ebenen Teils des pn-Ubergangs eine vollkommen gleichmäßige Druckempfindlichkeit auf. Die Größe der Druckempfindlichkeit entspricht außerdem einem Wert, wie er bei der bekannten Anordnung nur in einem äußerst geringen Randbereich erzielt werden konnte.

Gemäß der Erfindung wird weiter eine Anordnung vorgeschlagen, die mehrere zueinander parallel verlaufene, aus dem mittleren dicht unter die Oberfläche liegenden ebenen Teil und dem gekrümmten zu beiden Seiten des ebenen Teils liegenden Randgebiet bestehenden pn-Übergänge aufweist. In Fig. 2 ist eine Halbleiteranordnung mit zwei solchen pn-Übergängen dargestellt. Sie besteht aus einem z. B. n-leitenden Halbleiterkörper 20, insbesondere aus Silizium, und weist eine p-leitende diffundierte Zone 26 und eine wiederum η-leitende, ebenfalls durch Diffusion hergestellte Zone 27 auf. Die zwischen den einzelnen Zonen liegenden pn-Übergänge bestehen wie-

derum aus einem ebenen mittleren Teil 28 bzw. 29 und einem teilweise gekrümmten Randgebiet 30 bzw. 31. Außerdem ist eine Oxidschicht 21 vorgesehen, die als Schutzschicht insbesondere für den Bereich der Halbleiteroberfläche dient, in dem die pn-Übergänge an diese Oberfläche treten. Mit den gestrichelten Linien ist wiederum der Verlauf der pn-Übergänge, wie sie bei der bekannten planaren Anordnung üblich ist, angedeutet. Bei der in der F i g. 2 dargestellten Anordnung handelt es sich um eine druckempfindliche Anordnung, bei der innerhalb des ebenen Teils der pn-Übergänge auf die Oberfläche 22 eine Spitze 25, z. B. aus Saphir, aufgesetzt ist. Beim Ausführungsbeispiel liegt die Aufsatzstelle der Spitze 25 wiederum in der Mitte der beiden ebenen Teile der pn-Übergänge. Innerhalb der Öffnung 23 der Oxidschicht 21 ist ein elektrischer Anschluß für die Zone 27 vorgesehen, der mit 34 bezeichnet ist und mit einer Zuleitung 35 versehen ist. Die der Obertion, die bei der Diffusion entsteht, kann sowohl für n- wie p-Leitung auch ein und dasselbe Metall, z. B. Al—Ag, benutzt werden.

Verwendet man Germanium als Halbleitermaterial, so wird für die Dotierung der p-leitenden Zone z. B. Indium, Gallium oder Indium—Gallium, zur Dotierung der η-leitenden Zone z. B. Antimon, Arsen, Phosphor verwendet. Für die Kontaktierung der p-leitenden Zone wird z. B. Aluminium und für die ίο der η-leitenden Zone z. B. Gold—Antimon verwendet.

Selbstverständlich können außer Germanium und Silicium auch andere Halbleitermaterialien, wie z. B. halbleitende Verbindungen, Verwendung finden. Im folgenden werden nun noch einige besonders günstige Verfahren zur Herstellung der Halbleiteranordnungen gemäß der Erfindung angegeben.

Bei druckempfindlichen Halbleiteranordnungen kann statt der Spitze auch ein breitflächiger, d. h.

fläche 22 gegenüberliegende Oberfläche ist insbeson- 20 einen Durchmesser größer als 20 mm aufweisender dere auf ihrer ganzen Fläche mit einem elektrischen Stempel oder eine Schneide verwendet werden.

Bevorzugt werden die Halbleiteranordnung nach der an sich bekannten Planartechnik hergestellt. Dabei wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß in

Anschluß 32 versehen, der eine Zuleitung 33 aufweist. Der Abstand des druckempfindlichen Teils der
pn-Übergänge, also des ebenen Teils 28 bzw. 29, beträgt 0,5 und 1 μΐη von der Oberfläche 22. Der Ab- 35 die eine Oberfläche eines insbesondere scheibenförstand der teilweise gekrümmten Randgebiete 30 und migen Halbleiterkörpers in zwei, insbesondere aufeinanderfolgenden Diffusionsvorgängen Dotierungsstoffe, die den entgegengesetzten Leitungstyp erzeu-

31 des pn-Übergangs soll an seiner größten Ausdehnung z. B. 4,5 und 5 μχη betragen. Der der Oberfläche
22 am nächsten liegende pn-übergang ist bei einer
derartigen Anordnung z. B. in Sperrichtung gepolt, 30 schieden großer Eindringtiefe eindiffundiert werden also als Kollektor wirksam, während der zweite pn- und daß durch die Diffusion mit größerer Eindringtiefe der Rand der Diffusion mit geringerer Eindring

gen, wie ihn der Halbleiterkörper aufweist, mit ver-

Übergang in Flußrichtung gepolt, also als Emitter wirksam ist. Eine derartige druckempfindliche Anordnung kann z. B. als Mikrophon Verwendung finden. Die Spitze 25, mit der der veränderliche Druck ausgeübt wird, ist dann z. B. mit einer Membran verbunden, die durch Schallwellen erregt wird. Die Druckänderung, die bei Erregung der Membran erfolgt, hat eine Änderung des Kollektorstromes zur Folge. Eine zusätzliche Steuerung des Kollektorstromes über die Basiszone 26 ist bei dieser Anordnung nicht vorgesehen, da dann der Anschluß für die Basiszone 26 entfallen kann und sich ein wesentlich vereinfachter Aufbau für die Anordnung ergibt. Wird durch Entfernen der Oxidschicht 21 an der Stelle, an der die Zone 26 an die Oberfläche tritt und durch Anbringen eines elektrischen Kontaktes auch die Basiszone kontaktiert, so kann die Anordnung gemäß Fig. 2 auch als Transistor Verwendung finden.

tiefe überdeckt wird. Unter dem Rand der Diffusion mit geringerer Eindringtiefe ist dabei der gekrümmte Teil eines nach der normalen Planartechnik hergestellten pn-Übergangs zu verstehen, wie er in F i g. 1 mit 61 bezeichnet ist. Durch eine vorhergehende Diffusion mit größerer Eindringtiefe und einer Geometrie, die an der Stelle des Randes der Diffusion mit geringerer Eindringtiefe liegt, wird also der Krümmungseffekt praktisch beseitigt, so daß die so hergestellten Halbleiteranordnungen im Bereich der Diffusion mit geringerer Eindringtiefe vollkommen gleichmäßig druckempfindlich sind und daß die so hergestellten pn-Übergänge eine erhöhte Durchbruchsspannung aufweisen. Die Diffusion mit größerer Eindringtiefe und die Diffusion mit geringerer Eindringtiefe kann in getrennten Arbeitsgängen vorgenommen werden. Die Diffusion mit geringerer Ein-

Durch die gemäß der Erfindung angegebene Ausbil- 50 dringtiefe und die mit größerer Eindringtiefe kann dung der pn-Übergänge wird dann eine Erhöhung aber auch gleichzeitig erfolgen, wenn die Dotierungs-

der Durchbruchsspannung, wie sie insbesondere für den Kollektor-pn-Übergang wesentlich ist, erzielt.

Bezüglich der Druckempfindlichkeit gelten für beide pn-Übergänge die in F i g. 6 dargestellten und im Zusammenhang mit der F i g. 1 bereits erläuterten Verhältnisse.

Bei einem Siliziumkörper ist die p-leitende Zone z. B. mit Bor und die η-leitende Zone mit Phosphor dotiert. Als Kontaktmetalle werden in an sich kannter Weise solche Stoffe verwendet, die in der darunterliegenden Halbleiterzone den gleichen Leitungstyp, also eine p+- oder eine η+-Zone erzeugen. Bei den vorliegenden Ausführungsbeispielen wurde zur Kontaktierung der η-leitenden Zone z. B. Gold—Antimon verwendet, während zur Kontaktierung der p-leitenden Zone z. B. Aluminium verwendet wurde. Wegen der hohen Oberflächenkonzentrastoffe, die für die beiden Diffusionsvorgänge verwendet werden, unterschiedliche Diffusionsgeschwindigkeiten und unterschiedliches Verhalten gegenüber der Markierungsschicht aufweisen.

Gemäß einer besonders günstigen Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem eine Oberfläche des insbesondere scheibenförmigen Halbleiterkörpers bis auf einen ringbe- 60 förmigen Bereich insbesondere durch teilweise Oxydation der Oberfläche des Halbleiterkörpers abgedeckt, durch Diffusion eines den entgegengesetzten Leitungstyp, als ihn der Halbleiterkörper aufweist, erzeugenden Dotierungsstoffes eine ringförmige Zone des Halbleiterkörpers umdotiert, dann der die inneren Abmessungen des ringförmigen Bereiches bestimmende Teil der Abdeckung entfernt und durch eine weitere, gegenüber der ersten zeitlich verkürzten

weise zur Oberfläche gekrümmten Teile der pn-Übergänge auf der Halbleiteroberfläche des mit 39 bezeichneten ringförmigen Bereiches bildet. Wegen der kurzen Diffusionszeiten, die zur Herstellung der ebe-5 nen Teile der pn-Ubergänge notwendig sind, ist jedoch auch eine Diffusion ohne eine weitere Abdeckung der Halbleiteroberfläche auf der freigelegten Kreisfläche möglich. Zur Erläuterung dieses Verfahrens dient die

Diffusion eines den entgegengesetzten Leitungstyp,
als ihn der ursprüngliche Halbleiterkörper aufweist,
erzeugenden Dotierungsstoffes der ebene Teil des
pn-Übergangs hergestellt wird.

In der F i g. 3 ist ein z. B. aus Silizium bestehender,
z. B. η-leitender Halbleiterkörper dargestellt, der mit
einer Oxidschicht, z. B. einer Siliziumoxidischicht,
teilweise bedeckt ist. Diese Siliziumoxidschicht, die
aus den Teilen 37 und 38 besteht, läßt einen ringförgen Bereich 39 der Oberfläche 41 frei. Dabei ist in io Fi g. 4. In dieser Figur ist ein z. B. wieder n-leitender den F i g. 3 und 4 der ringförmige Bereich ein Kreis- und aus Silizium bestehender Halbleiterkörper 36 ring. Dies ist jedoch nicht unbedingt notwendig, son- dargestellt, in dem in der im Zusammenhang mit der dem der Begriff »ringförmig« soll auch dahingehend F i g. 4 erläuterten Weise ein wenigstens teilweise zur verstanden werden, daß es sich um eine geschlossene Oberfläche gekrümmtes Randgebiet 63 eines ersten Kurve, z. B. einen viereckigen, dreieckigen oder ellip- 15 pn-Übergangs hergestellt wurde. Nun wird durch die tischen Bereich handelt. Durch Diffusion eines den ringförmige öffnung 39 in F i g. 3 ein weiterer Doentgegengesetzten Leitungstyp, wie ihn der Halb- tierungsstoff, der den gleichen Leitungstyp, wie ihn leiterkörper 36 aufweist, erzeugenden Dotierungs- der Halbleiterkörper 36 aufweist, also η-Leitung erstoffes wird eine umdotierte Zone 40, im vorliegen- zeugt, mit geringerer Eindringtiefe eindiffundiert. Die den Ausführungsbeispiel eine p-dotierte ringförmige 20 Diffusionszeit dieser zweiten Diffusion hängt dabei Zone, erzeugt. Nun wird der die inneren Abmessun- von der Diffusionsgeschwindigkeit des verwendeten gen des ringförmigen Bereiches bestimmende Teil der Dotierungsstoffes und von der für die Zone 40 geAbdeckung, der in der F i g. 3 mit 38 bezeichnet ist wünschten Dicke ab. Durch die beiden Diffusionsund die Form einer Kreisscheibe aufweist, entfernt. vorgänge entstehen zwei zueinander parallele ring-Durch einen weiteren, gegenüber dem ersten Diffu- as förmige Bereiche, die wenigstens teilweise zur Obersionsvorgang zeitlich verkürzten Diffusionsvorgang, fläche gekrümmt sind. Diese gekrümmten Teile sind insbesondere des gleichen Dotierungsstoffes, wie er in der F i g. 4 teilweise ausgezogen und teilweise gezur Erzeugung der Zone 40 verwendet wurde, wird strichelt gezeichnet. Nun wird der Teil 38 der in nun der Bereich geringerer Eindringtiefe erzeugt, der F i g. 3 dargestellten Abdeckung entfernt. Der in der eben verläuft und in Fig. 1 mit 2 bezeichnet ist. Die 30 Fig. 5 mit 43 bezeichnete Teil der Oxidschicht hat Kontaktierung der einzelnen Zonen erfolgt dann in sich bei der Diffusion durch den ringförmigen Bereich an sich bekannter Weise, z. B. durch Aufdampfen 39 auf der Halbleiteroberfläche dieses ringförmigen und Einlegieren oder Tempern eines entsprechenden Bereiches gebildet. In dieser neu gewachsenen Oxid-Metalls, schicht wird nun in an sich bekannter Weise eine Um mehrere aufeinanderfolgende pn-Ubergänge 35 öffnung 44 erzeugt, die im vorliegenden Ausfühder angegebenen Form herzustellen, wird gemäß der rungsbeispiel Kreisform aufweist. Sie ist konzentrisch Erfindung weiter ein Verfahren vorgeschlagen, bei zum ringförmigen Bereich 39 und zu diesem im geodem nach der ersten Diffusion zur Bildung des teil- metrischen Sinne ähnlich. Ihre Abmessungen, d. h. weise zur Oberfläche gekrümmten Teils durch einen im vorliegenden Fall ihr Durchmesser, ist kleiner als zweiten Diffusionsvorgang eines den gleichen Lei- 40 der äußere Durchmesser des ringförmigen Bereiches tungstyp, wie ihn der ursprüngliche Halbleiterkörper 39, jedoch größer als der Durchmesser der Kreisaufweist, erzeugenden Dotierungsstoffes mit geringe- fläche 38, die gemäß F i g. 3 die innere Abmessung rer Eindringtiefe als die erste Diffusion eine zweite des ringförmigen Bereiches 39 bestimmt. Nun wird ringförmige Zone hergestellt wird, dann der die inne- durch eine weitere, gegenüber der zweiten Diffusion ren Abmessungen des ringförmigen Bereiches be- 45 zeitlich verkürzte Diffusion eines den entgegengesetzstimmende Teil der Abdeckung entfernt und durch ten Leitungstyp, wie ihn der Halbleiterkörper aufeine weitere gegenüber der ersten Diffusion zeitlich weist, erzeugenden Dotierungsstoffes der ebene Teil verkürzte Diffusion eines den entgegengesetzten Lei- des ersten pn-Ubergangs, der in der F i g. 4 mit 42 tungstyp, wie ihn der Halbleiterkörper aufweist, er- bezeichnet ist, hergestellt. Durch eine zweite weitere zeugenden Dotierungsstoffes der erste ebene Teil des 50 Diffusion mit einer gegenüber der ersten weiteren ersten pn-Übergangs hergestellt und dann durch eine Diffusion verkürzten Diffusionszeit eines den gleichen zweite weitere, gegenüber der ersten weiteren Diffu- Leitungstyp, wie ihn der Halbleiterkörper aufweist, sion zeitlich verkürzte Diffusion eines den gleichen erzeugenden Dotierungsstoffes wird der zweite ebene Leitungstyp, wie ihn der ursprüngliche Halbleiter- Teil des zweiten pn-Übergangs hergestellt, der in der körper aufweist, erzeugenden Dotierungsstoffes ein 55 F i g. 4 mit 47 bezeichnet ist. Durch den gestrichelten zweiter ebener Teil eines zweiten pn-Übergangs her- Teil der ebenen Teile der pn-Übergänge ist der Vergestellt wird. lauf dieser Übergänge angedeutet, wie er ohne vor-Bei der Herstellung der ebenen Teile der pn-Über- herige Ringdiffusion vorliegen würde. Durch die gänge kann die Halbleiteroberfläche bis auf einen Ringdiffusion wird also das gekrümmte Randgebiet kreisförmigen (z. B. auch dreieckigen, viereckigen 60 der pn-Übergänge überdeckt. Die Diffusionszeit bei oder elliptischen) Bereich abgedeckt werden, der der Herstellung der ebenen Teile der pn-Übergänge konzentrisch zum ringförmigen Bereich liegt, zu die- wird dabei vorzugsweise so gewählt, daß der Abstand sem im geometrischen Sinne ähnlich ist und dessen der beiden ebenen Teile der beiden pn-Übergänge Abmessungen kleiner als die äußere, jedoch größer gleich dem Abstand der im wesentlichen gekrümmten als die innere Abmessung des ringförmigen Bereiches 65 Randgebiete der beiden pn-Übergänge ist. Auf diese ist. Zur Abdeckung bis etwa zur Mitte des Ring- Weise lassen sich selbstverständlich auch mehrbereiches wird dabei vorzugsweise die Oxidschicht schichtige Halbleiteranordnungen herstellen, bei denen verwendet, die sich während der Herstellung der teil- mehrere solche pn-Übergänge hintereinanderliegen.

909 520/165

Bei der Herstellung von druckempfindlichen Halbleiteranordnungen ist dabei stets darauf zu achten, daß die ebenen Teile dieser pn-Übergänge dicht unter der Oberfläche liegen, d. h., daß ihr Abstand von dei Oberfläche, von der aus eindiffundiert wird, nicht größer als 1 μπι ist. Die einzelnen Zonen werden dann wieder in an sich bekannter, insbesondere bei der Planartechnik üblicher Weise mit elektrischen Anschlüssen versehen.

Die einzelnen Verfahrensschritte sind beim vorliegenden Beispiel immer für ein einzelnes Halbleiterbauelement beschrieben worden.

Selbstverständlich können auch mehrere derartige Halbleiterbauelemente gleichzeitig in einer großen Halbleiterscheibe hergestellt und die einzelnen Halbleiteranordnungen durch Zerteilen dieser Scheibe erzeugt werden.

Claims (16)

Patentansprüche:

1. Druckempfindliche Halbleiteranordnung mit wenigstens einem dicht unter einer Oberfläche des Halbleiterkörpers liegenden, flächenhaften pnübergang, bei der eine Spitze mit veränderbarem Auflagedruck auf dieser Oberfläche aufgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der pn-Übergang aus einem mittleren ebenen parallel zur Oberfläche liegenden Teil und einem in an sich bekannter Weise teilweise zur Oberfläche gekrümmten, zu beiden Seiten des ebenen Teils liegenden Randgebiet besteht, dessen größter Abstand von der Oberfläche größer als der des ebenen Teils ist, und daß die Spitze mit veränderbarem Auflagedruck innerhalb des ebenen Teils des pn-Übergangs auf die Oberfläche aufgesetzt ist.

2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Randgebiete von der Oberfläche ein Mehrfaches, mindestens das Vierfache des Abstandes des ebenen Teils beträgt.

3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der pnübergang in Sperrichtung vorgespannt ist.

4. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Randgebiete konzentrisch zum ebenen Teil des pn-Übergangs liegen.

5. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Randgebiet die Form eines Grabens aufweist, dessen einer Rand an den ebenen Teil des pn-Übergangs anschließt, während der andere Rand an die Oberfläche des Halbleiterkhörpers tritt.

6. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der ebene Teil als Kreisscheibe ausgebildet ist, die vom Randgebiet ringförmig umschlossen ist.

7. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des ebenen Teils von der Oberfläche kleiner als 1 μπι, insbesondere 0,5 μΐη ist.

8. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere zueinander parallel verlaufende, aus dem mittleren, dicht unter der Oberfläche liegenden ebenen Teil und dem gekrümmten Randgebiet bestehende pn-Ubergänge aufweist.

9. Halbleiteranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen als Emitter und einen als Kollektor wirksamen pn-übergang aufweist.

10. Halbleiteranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze mit veränderbarem Auflagedruck auf der als Kollektor wirksamen Zone innerhalb des mittleren ebenen Teils der pn-Übergänge aufgesetzt ist.

11. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenbereich, in dem der oder die pn-Übergänge an die Oberfläche treten, von einer Oxidschicht bedeckt ist.

12. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die pn-Übergänge nach der Planartechnik hergestellt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in die eine Oberfläche eines insbesondere scheibenförmigen Halbleiterkörpers in zwei, insbesondere aufeinanderfolgenden Diffusionsvorgängen Dotierungsstoffe, die den entgegengesetzten Leitungstyp erzeugen, wie ihn der Halbleiterkörper aufweist, mit verschieden großer Eindringtiefe eindiffundiert werden und daß durch die Diffusion mit größerer Eindringtiefe der Rand der Diffusion mit geringerer Eindringtiefe überdeckt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Oberfläche des Halbleiterkörpers bis auf einen ringförmigen Bereich insbesondere durch teilweise Oxydation der Oberfläche des Halbleiterkörpers abgedeckt, durch Diffusion eines den entgegengesetzten Leitungstyp, als ihn der Halbleiterkörper aufweist, erzeugenden Dotierungsstoffes eine ringförmige Zone des Halbleiterkörpers umdotiert, dann der die inneren Abmessungen des ringförmigen Bereiches bestimmende Teil der Abdeckung entfernt und durch eine weitere, gegenüber der ersten zeitlich verkürzten Diffusion eines den entgegengesetzten Leitungstyp, als ihn der ursprüngliche Halbleiterkörper aufweist, erzeugenden Dotierungsstoffes der ebene Teil des pn-Übergangs hergestellt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß nach der ersten Diffusion zur Bildung des teilweise zur Oberfläche gekrümmten Teils durch einen zweiten Diffusionsvorgang eines den gleichen Leitungstyp, wie ihn der ursprüngliche Halbleiterkörper aufweist, erzeugenden Dotierungsstoffes mit geringerer Eindringtiefe als die erste Diffusion eine zweite ringförmige Zone hergestellt wird, dann der inneren Abmessung des ringförmigen Bereiches bestimmende Teil der Abdeckung entfernt und durch eine weitere, gegenüber der ersten Diffusion zeitlich verkürzte Diffusion eines den entgegengesetzten Leitungstyp, wie ihn der Halbleiterkörper aufweist, erzeugenden Dotierungsstoffes der erste ebene Teil des ersten pn-Übergangs hergestellt und dann durch eine zweite weitere, gegenüber der ersten weiteren Diffusion zeitlich verkürzte Diffusion eines den gleichen Leitungstyp, wie ihn der ursprüngliche Halbleiterkörper aufweist, erzeugenden Dotierungsstoffes ein zweiter ebener Teil eines zweiten pn-Übergangs hergestellt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung der ebenen Teile der pn-Ubergänge die Oberfläche bis auf einen kreisförmigen Bereich abgedeckt wird, der konzentrisch zum ringförmigen Bereich liegt, zu diesem im geometrischen Sinne ähnlich ist und kleiner als die äußeren Abmessungen, jedoch größer als die inneren Abmessungen dieses ringförmigen Bereiches ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen