Claims (1)
Patentansprüche:claims:
Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen, insbesondere Silizium-Hochspannungstransistoren, bei denen für planare Emitterstrukturen auf einer maskierenden, strukturierten SiO2-Schicht ganzflächig eine Phosphorsilikatglasschicht abgeschieden ist, dadurch gekennzeichnet, daß simultan eine Phosphortiefendiffusion aus dieser Phosphorsilikatglasschicht und eine Galliumdiffusion im Wasserstoffstrom aus einer Ga2O3-QueIIe durch das Phosphorsilikatglas hindurch erfolgen, wobei bei Temperaturen über 10OO0C, die Emitteroberflächenkonzentration größer 1019Cm-3, die Emittereindringtiefe auf 10 bis 20 цт, die Galliumoberflächenkonzentration aufwerte von 1018 bis IO19Cm-3 und die Galliumeindringtiefe gezielt eingestellt werden.Process for the production of semiconductor components, in particular silicon high-voltage transistors, in which for planar emitter structures on a masking, structured SiO 2 layer over the entire surface of a Phosphorsilikatglasschicht is deposited, characterized in that simultaneously a Phosphortiefendiffusion from this Phosphorsilikatglasschicht and a Galliumdiffusion in the hydrogen stream of a Ga 2 O 3 -QueIIe pass through the phosphosilicate glass, wherein at temperatures above 10OO 0 C, the Emitteroberflächenkonzentration greater than 10 19 Cm- 3 , the Emittereindringtiefe to 10 to 20 цт, the Galliumoberflächenkonzentration values of 10 18 to 10 19 Cm- 3 and the Galliumeindringtiefe be targeted.
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen, insbesondere Hochspannungstransistoren, das vorzugsweise zur Verbesserung der elektrischen Eigenschaften diffundierter Hochspannungstransistoren angewendet wird.The invention relates to a method for the production of semiconductor components, in particular high-voltage transistors, which is preferably used for improving the electrical properties of diffused high-voltage transistors.
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Aus der französischen Patentschrift FR-PS 2154294 ist bekannt, daß Gallium, das in Silizium eindiffundiert, die Tendenz hat, wieder auszudiffundieren. Das Aufbringen von maskierenden SiO2Schichten hat wenig Zweck, da SiO2 von Gallium leicht durchdrungen wird. In der genannten FR-PS wird daher vorgeschlagen, eine maskierende Doppelschicht aus SiO2 als erster Schicht auf dem Si-Körper aufzubringen mit einer darüberliegenden Schicht aus Si3N4. Es wird in dieser Schrift auch dargelegt, daß erst Si3N4-Schichten von >7000Ä Dicke eine vollkommene Maskierung ermöglichen, diese dicken Si3N4-Schichten jedoch leicht zur Rißbildung neigen. Das Problem der Maskierung wird dann besonders schwierig, wenn es sich um die Verhinderung von Galliumausdiffusionen aus Si-Schichten mit hoher Oberflächenkonzentration handelt. Ein weiterer Vorschlag zur Verminderung der Ausdiffusion des Galliums aus Si findet sich in der Arbeit von P. Rai-Chondhury, Y. C Kao und G. G. Sweeny in der Zeitschrift J.EIectrochem. Soc 121 (1974) 11, wonach Oxidschichten auf dem Si, die mit trockenem O2 anstelle von Wasserdampf hergestellt sind, zur Verminderung der Ausdiffusion verwendet werden. Jedoch läßt sich auch mit diesem Verfahren nur eine geringe Maskierungswirkung gegenüber dem Gallium erzielen. Ein weiterer Mangel bekannter Verfahren ist die fehlende Möglichkeit, bei simultaner Diffusion von z.B. Ga und P die Oberflächenkonzentrationen und die Eindringtiefen und deren Verhältnis zueinander zu variieren wie z. B. aus der DE-AS 1544218 hervorgeht.It is known from French patent specification FR-PS 2154294 that gallium diffused into silicon tends to diffuse out again. The application of masking SiO 2 layers has little purpose, since SiO 2 is easily penetrated by gallium. In the abovementioned FR-PS, it is therefore proposed to apply a masking double layer of SiO 2 as the first layer on the Si body with an overlying layer of Si 3 N 4 . It is also stated in this document that only Si 3 N 4 layers of> 7000 Å thickness allow perfect masking, but these thick Si 3 N 4 layers tend to crack easily. The problem of masking becomes particularly difficult when it comes to preventing gallium outdiffusions from high surface area Si layers. Another proposal for reducing the outdiffusion of gallium from Si is found in the work of P. Rai-Chondhury, Y. C Kao, and GG Sweeny in J. EIectrochem. Soc 121 (1974) 11, according to which oxide layers on the Si, which are prepared with dry O 2 instead of water vapor, are used to reduce the outdiffusion. However, even with this method, only a slight masking effect against the gallium can be achieved. Another shortcoming of known methods is the lack of possibility, with simultaneous diffusion of eg Ga and P, the surface concentrations and the penetration depths and their ratio to each other to vary such. B. from DE-AS 1544218 shows.
Zielder ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines erweiterten Spektrums von Bauelementen darzustellen.The aim of the invention is to present a method for producing an extended spectrum of components.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
DerErfindungliegtdietechnischeAufgabezugrunde, Pianar-Transistorelemente mit einer hohen Oberflächenkonzentration nur auf der Basis des fertig diffundierten Elementes, ohne zusätzlichen Fotoätzschritt herzustellen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch simultane Diffusion von Phosphor und Gallium in einer vorher diffundierten und mit einem strukturierten Oxid versehenen Si-Scheibe.The invention is based on the technical task of producing high surface concentration pianar transistor elements only on the basis of the finally diffused element without additional photoetching. According to the invention, this object is achieved by simultaneous diffusion of phosphorus and gallium in a previously diffused Si wafer provided with a structured oxide.
Durch das kontinuierliche Angebot an Ga im Trägergasstrom wird die Ga-Konzentration im Oxid konstant gehalten. Zur Herstellung von Transistorelementen wird von η-leitenden Si-Scheiben mit einer Störstellenkonzentration von ~1014Crrr3 ausgegangen. Diese Scheiben werden zunächst einer Galliumdiffusion unterzogen, deren Parameter für das erfindungsgemäße Verfahren unkritisch sind. Danach wird ein Markierungsoxid (SiO2) aufgebracht, die Rückseite abgeläppt und auf der Vorderseite ein fotochemischer Prozeß zur Erzeugung der Emitterfenster durchgeführt. Eine sich anschließende Phosphorvorablagerung ergibt eine Phosphorsilikatglasschicht auf beiden Seiten der Scheibe. Die Phosphorsilikatglasschicht dient als Diffusionsquelle für die nachfolgende Phosphortiefendiffusion mit einer Dauer im Bereich 5...20 Stunden bei Temperaturen im Bereich 1000 bis 1250°C. Erfindungsgemäß wird die bekannte Ausdiffusion des Galliums während der Phosphortiefendiffusion dadurch kompensiert, daß erneut Gallium gleichzeitig mit dem Phosphor eindiffundiert wird. Durch die unterschiedlich großen Diffusionskoeffizienten ist dabei gewährleistet, daß der Phosphor tiefer eindringt als das Gallium. Somit entsteht gleichzeitig der η-leitende Emitter unter der strukturierten Phosphorsilikatglasschicht und an den übrigen Stellen, die eine zusätzliche Maskierungsschicht aus SiO2 aufweisen, das Basisgebiet des Transistors mit einer hohen Oberflächenkonzentration an Ga. Somit erfolgt also überraschend eine Ga-Diffusion in die Basis durch das Phosphorsilikatglas des Basisgebietes hindurch. Dabei ist gewährleistet, daß gleichzeitig ohne zusätzliche Maßnahmen die Ga-Oberflächenkonzentration auf dem Emittergebiet geringer ist.Due to the continuous supply of Ga in the carrier gas stream, the Ga concentration in the oxide is kept constant. For the production of transistor elements of η-conductive Si slices with an impurity concentration of ~ 10 14 Crrr 3 is assumed. These disks are first subjected to gallium diffusion, the parameters of which are not critical to the process according to the invention. Thereafter, a marking oxide (SiO 2 ) is applied, the back side is lapped off and a photochemical process for producing the emitter windows is carried out on the front side. Subsequent phosphorus pre-deposition results in a phosphosilicate glass layer on both sides of the disk. The phosphosilicate glass layer serves as a diffusion source for the subsequent phosphorus diffusion with a duration in the range of 5 to 20 hours at temperatures in the range 1000 to 1250 ° C. According to the invention, the known outdiffusion of gallium is compensated during the Phosphortiefendiffusion that again gallium is diffused simultaneously with the phosphorus. Due to the different diffusion coefficients is ensured that the phosphor penetrates deeper than the gallium. Thus, at the same time, the η-type emitter under the structured phosphosilicate glass layer and at the remaining points, which have an additional masking layer of SiO 2 , forms the base region of the transistor with a high surface concentration of Ga. Thus, surprisingly, Ga diffusion takes place into the base the phosphosilicate glass of the base area through. It is ensured that at the same time without additional measures, the Ga surface concentration is lower in the emitter region.
Durch die Erfindung werden Störungen der Lateraldiode sowie eine zu große laterale Emitterdiffusion verhindert. Durch die kompensierte Ausdiffusion des Ga wird auch verhindert, daß die beweglichen Ladungen im Oxid eine zu hohe Konzentration annehmen, wodurch speziell bei kleinen Strömen der Stromverstärkungsfaktor verringert wird.The invention prevents disruptions of the lateral diode as well as excessive lateral emitter diffusion. The compensated outdiffusion of the Ga also prevents the moving charges in the oxide from assuming too high a concentration, thereby reducing the current amplification factor, especially at low currents.