SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHOD OF PRODUCING IT

Abstract: 1. Semiconductor device (1) comprising a semiconductor body (4) and two electrodes which are attached to the semiconductor body (2) and are connected to external terminals (14, 15) the measurable resistance between the electrodes corresponding to a predetermined desired value at a given desired temperature, characterized in that on the semiconductor body (2) more than two electrodes (3, 4, 5, 6) with different electrode contact area dimensions are disposed, of which two electrodes (4, 6) selected according to the desired resistance value are connected to the external terminals (14, 15) and the thickness (D) of the semiconductor body (2) is great compared with the diameter (d3 to d6 ) of a circle which is equal in area to the electrode contact areas.

Description: Halbleitervorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie auf ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Eine solche Halbleitervorrichtung wird insbesondere als Temperatursensor eingesetzt. Bei einem solchen Temperatursensor wird die Tatsache ausgenutzt, dass sich der Widerstand des Halbleiterkörpers in Abhängigkeit von der Temperatur ändert. Diese Widerstandsänderung kann zur Erzielung einer Strom- oder Spannungsänderung ausgenutzt werden, die dann einen gewünschten temperaturabhängigen Steuervorgang bewirkt. Der Widerstandswert, den der Temperatursensor bei einer bestimmten Solltemperatur hat, muss möglichst genau einem jeweils vorgegebenen Sollwert entsprechen, damit der Temperatursensor von Anwendern universell eingesetzt werden kann und beispielsweise bei einem erforderlich werdenden Austausch kein besonderer Eichvorgang durchgeführt werden muss. Es erwies sich als schwierig, Temperatursensoren wirtschaftlich herzustellen, die bei einer gegebenen Solltemperatur einen bestimmten Widerstandswert hatten. Es ist üblich, solche Temperatursensoren in grossen Stückzahlen herzustellen, wobei als Ausgangsmaterial Halbleiterscheiben verwendet wurden, auf denen mehr als 10.000 Sensoren gleichzeitig gebildet wurden. Die einzelnen Sensoren wurden-dann durch Zerbrechen der Halbleiterscheibe voneinander getrennt, auf einem Sockel angebracht und mit äusseren Anschlüssen versehen. Im Anschluss daran wurden die Widerstandswerte der fertigen Sensoren gemessen, und entsprechend den ermittelten Werten wurden die Sensoren sortiert. Da der spezifische Widerstand der Halbleiterscheiben von Scheibe zu Scheibe verschieden ist und sogar auf einer einzigen Scheibe in verschiedenen Bereichen unterschiedlich sein kann, war es bisher kaum möglich, die Sensoren so herzustellen, dass sie alle bei einer bestimmten Solltemperatur einen vorgegebenen Widerstandswert von beispielsweise 1000 Ohm mit einer Genauigkeit von 1% haben. Nur durch das bereits erwähnte einzelne Messen der Sensoren können diejenigen Sensoren ausgewählt werden, die den Genauigkeitsanforderungen entsprechen. Dies führt zu einer geringen Ausbeute an Temperatursensoren mit der höchsten Genauigkeitsklasse, und ausserdem ist das einzelne Messen der Widerstandswerte aufwendig und führt zu hohen Kosten. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Halbleitervorrichtung der eingangs geschilderten A#rt zu schaffen, die sich ohne grossen Aufwand mit grosser Genauigkeit herstellen lässt; ferner soll ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Halbleitervorrichtung geschaffen werden. Zur Lösung dieser Aufgabe enthält die erfindungsgemässe Halbleitervorrichtung die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale. Bei dieser Halbleitervorrichtung wird die Tatsache ausgenützt, dass bei gegebenem spezifischem Widerstand und bei einer bestimmten mçeratur der Widerstand zwischen zwei Anschlusskontakten an einem Halbleiterkörper ausschliesslich von den Kontaktquerschnitten abhängt, falls die Querschnittsabmessungen klein gegen die Dicke des Halbleiterkörpers sind. Da bei der erfindungsgemässen Vorrichtung am Halbleiterkörper mehr als zwei Anschlusskontakte mit unterschiedlichen Kontaktquerschnitten angebracht sind, können die äusseren Anschlüsse an zwei entsprechend dem gewünschten Widerstand ausgewählten Anschlusskontakten angebracht werden. Die Ausbeute an Halbleitervorrichtungen, die nach dem Anbringen der äusseren Anschlüsse den gewünschten Widerstandswert haben, kann auf diese Weise ganz beträchtlich vergrössert werden. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Ein bevorzugtes Herstellungsverfahren für die erfindungsgemässe Halbleitervorrichtung ist im Patentanspruch 7 angegeben. Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf eine nach der Erfindung aus gebildete Halbleitervorrichtung und Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie A-A von Fig. 1. Die in Fig. 1 dargestellte Halbleitervorrichtung ist ein Temperatursensor 1 mit einem Halbleiterkörper 2, auf dessen oberer Fläche vier ohmsche Anschlusskontakte 3, 4#, 5, 6 angebracht sind. Die Anschlusskontakte 3 bis 6 sind kreisförmig und haben unterschiedliche Durchmesser d3, d4, d5 und d6. Nach Fig. 2 befinden sich die Anschlusskontakte 3 bis 6 in kreisförmigen Löchern einer auf der oberen Fläche des Halbleiterkörpers 2 angebrachten Isolierschicht 7. In Fig. 2 sind nur das Loch 8 des Anschlusskontakts 5 und das Loch 9 des Anschlusskontakts 6 zu erkennen. Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, sind die Anschlusskontakte 3 bis 6 auf der Oberfläche der Isolierschicht 7 erweitert, so dass Kontaktierungsflächen 10 bis 13 entstehen, von denen in Fig. 2 die Kontaktierungsflächen 12 und 13 darg#s tellt sind. Diese Kontaktierungsflächen 10 bis 13 dienen dazu, die Verbindung zwischen ausgewählten Anschluss kontakten und äusseren Anschlüssen herzustellen. In dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel ist der äussere Anschluss 14 mit der Kontaktierungsfläche 11 beispielsweise durch Schweissen verbunden, und in gleicher Weise ist der äussere Anschluss 15 mit der Kontaktierungsfläche 13 verbunden. Auf diese Weise hat der in Fig. 1 dargestellte Temperatursensor 1 den zwischen den Anschlusskontakten 4 und 6 auftretenden Widerstandswert. Wenn bei dem in der Zeichnung dargestellten Temperatursensor 1 die Dicke D des Halbleiterkörpers 2 gross gegen die Durchmesser d3, dq, d5 und d6 der Anschlusskontakte 3, 4, 5 und 6 ist, hängt der zwischen zwei Anschlusskontakten messbare Widerstand bei gegebenem spezifischem Widerstand des Halbleitermaterials und bei einer bestimmten Temperatur ausschliesslich vom Durchmesser der Anschlusskontakte ab. Solange die Durchmesseränderung nicht grösser als 5% ist, gilt mit guter Genauigkeit, dass die eintretende Widerstandsänderung einer Durchmes'seränderung umgekehrt proportional ist. Diese Tatsache wird bei der Herstellung des Temperatursensors 1 ausgenutzt. Diese Genauigkeit wird eingehalten, wenn der Abstand der Anschlusskontakte vom Rand des Halbleiterkörpers nicht zu klein ist. Bei der Herstellung des Temperatursensors 1 wird auf einer Fläche des Halbleiterkörpers 2, der Teil einer Halbleiterscheibe mit der Dicke D von etwa 250 pm und einem Durchmesser von etwa 7,5 cm sein kann, eine Isolierschicht 7, beispielsweise aus Siliciumdioxid, gebildet. In der Isolierschicht werden dann vier Löcher in der in Fig. 1 dargestellten Anordnung für jeweils einen Temperaturfühler geöffnet, in denen der Halbleiterkörper 2 freiliegt. Die Löcher haben dabei in dieser Vierergruppe unterschiedliche Durchmesser, beispielsweise 48,2 pm, 49,6 ¯ihm, 50,8 pm und 52,1 ¯ihm; in der Praxis können auf einer Halbleiterscheibe gleichzeitig Löchergruppen für eine sehr grosse Anzahl, beispielsweise 17.000 Temperatursensoren, gebildet werden. Auf die mit Löchern versehene Isolierschicht 7 wird dann eine Metallschicht aufgedampft, die zur Bildung der Anschluss kontakte durch die Löcher mit dem Halbleiterkörper 2 in Verbindung steht. Unter Verwendung einer Ätzschutzmaske wird dann ein Teil der Metallschicht entfernt, so dass an jedem Temperatursensor 1 die mit den Anschlusskontakten 3, 4, 5, 6 zusammenhängenden Kontaktierungsflächen 10, 11, 12 und 13 zurückbleiben. Die Halbleiterscheibe wird nun entlang der Ränder der einzelnen Temperatursensoren 1 eingeritzt, worauf die einzelnen Sensoren durch Zerbrechen der Halbleiterscheibe voneinander getrennt werden. Die einzelnen Sensoren werden nun einzeln auf jeweils einem Sockel befestigt, und mittels eines geeigneten Messgeräts wird der zwischen zwei Anschlusskontakten vorhandene Widerstandswert festgestellt. Da die Durchmesser der Anschlusskontakte, zwischen denen der Widerstandswert bestimmt wurde, und auch die Durchmesser der anderen Anschlusskontakte bekannt sind, sind wegen der oben beschriebenen Zusammenhänge zwischen dem Widerstandswert und den Kontaktdurchmessern auch die zwischen den anderen möglichen Anschlusskontaktpaaren vorhandenen Widerstandswerte bekannt. Dies ermöglicht es, die äusseren Anschlüsse 14 und 15 mit den Kontaktierungsflächen der Anschlusskontakte zu verbinden, zwischen denen ein Widerstandswert vorhanden ist, der im gewünschten Genauigkeitsbereich liegt. Wenn vorausgesetzt wird, dass der spezifische Widerstand des Halbleitermaterials auf der gesamten Fläche einer Halbleiterscheibe konstant ist, ist zur Herstellung von Temperatursensoren mit einem gewünschten Widerstandswert nur eine einmalige Messung eines Widerstandswertes zwischen zwei Anschlusskontakten auf einem Temperatursensor notwendig. Aus dieser einen Messung können dann die beiden Anschlusskontakte bestimmt werden, zwischen denen der gewünschte Widerstandswert vorhanden ist und mit denen die- äusseren Anschlüsse 14 und 15 verbunden werden müssen. Die äusseren Anschlüsse 14 und 15 können dann auf allen Temperatursensoren, die aus der gleichen Halbleiterscheibe stammen, mit den gleichen zwei Anschlusskontakten verbunden werden. Sollte der spezifische Widerstand des Halbleitermaterials auf der Fläche der Halbleiterscheibe nicht konstant sein, dann kann vor dem Anbringen der Anschlüsse 14 und 15 an jedem Temperatursensor 1 zunächst der Widerstandswert zwischen zwei Anschlusskontakten bestimmt werden, worauf dann unter Berücksichtigung des beschriebenen Zusammenhangs zwischen dem jeweiligen Widerstandswert zwischen zwei Anschluss kontakten und den Kontaktdurchmessern die beiden Anschlusskontakte für die Verbindung mit äusseren Anschlüssen 14 und 15 ausgewählt werden, zwischen denen der gewünschte Widerstandswert vorliegt. Die gemäss der obigen Beschreibung hergestellten Temperatursensoren haben somit mit grosser Genauigkeit den gewünschten Widerstandswert. Die Halbleitervorrichtung kann natürlich ausser als Temperatursensor auch dort überall eingesetzt werden, wo es auf einen genauen Widerstandswert zwischen den Anschlusskontakten ankommt.

Claims: PATENTANSPRÜCHE 1. Halbleitervorrichtung mit einem Halbleiterkörper und zwei am Halbleiterkörper angebrachten Anschlusskontakten, die mit äusseren Anschlüssen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass am Halbleiterkörper (2) mehr als zwei Anschlusskontakte (3, 4, 5, 6) mit unterschiedlichen Kontaktflächenabmessungen angebracht sind, von denen zwei entsprechend dem gewünschten Widerstandswert ausgewählte Anschlusskontakte mit den äusseren Anschlüssen (14, 15) verbunden sind. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusskontakte (3, 4, 5, 63 auf der gleichen Fläche des Halbleiterkörpers (2) angebracht sind. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusskontakte (3, 4, 5, 63 von einer kontinuierlichen geschlossenen Umfangslinie umgeben sind. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusskontakte (3, 4, 5, 6) kreisförmig sind. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass aut einer Fläche des Halbleiterkörpers (2) eine Isolierschicht (7) angebracht ist, in der Fenster unterschiedlicher Grösse geöffnet sind, durch die die Anschlusskontakte mit dem Halbleiterkörper (2) in Verbindung stehen. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusskontakte (3, 4, 5, 6) auf der Oberfläche der Isolierschicht (7) zur Bildung von Kontaktierungsflä chen (10, 11, 12, 13) für die äusseren Anschlüsse (14, 15) erweitert sind. 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Fläche des Halbleiterkörpers (2) vier Anschlusskontakte angebracht sind. 8. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Fläche eines Halbleiterkörpers eine Isolierschicht angebracht wird, dass in der Isolierschicht mehr als zwei Fenster mit unterschiedlichen Durchmessern gebildet werden, dass zur Bildung von Anschlusskontakten auf der Isolierschicht und in den Fenstern eine Metallschicht abgeschieden wird, dass die Metallschicht derart teilweise entfernt wird, dass Anschlusskontakte in den Fenstern und damit zusammenhängende Kontaktierungsflächen für die äusseren Anschlüsse auf der Isolierschicht zurückbleiben, die von den mit anderen Anschlusskontakten zusammenhängenden Kontaktierungsflächen getrennt sind, dass der zwischen zwei vorbestimmten Anschlusskontakten vorhandene Widerstandswert gemessen wird, und dass abhängig vom Messergebnis die äusseren Anschlüsse mit den zwei Anschlusskontakten verbunden werden. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ihre Verwendung als Temperatursensor.

Inventors: VILIMEK, VACLAV F.
Applicants: TEXAS INSTRUMENTS DEUTSCHLAND GMBH
Application year: 1982
Main classification: H01L23
IPC codes: H01L23, G01K7