DE10152087A1 - Verfahren zur Erzeugung eines Substrats für die Herstellung einer Halbleiter-Struktur und Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-Struktur unter Verwendung eines solchen Substrats - Google Patents
Verfahren zur Erzeugung eines Substrats für die Herstellung einer Halbleiter-Struktur und Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-Struktur unter Verwendung eines solchen SubstratsInfo
- Publication number
- DE10152087A1 DE10152087A1 DE2001152087 DE10152087A DE10152087A1 DE 10152087 A1 DE10152087 A1 DE 10152087A1 DE 2001152087 DE2001152087 DE 2001152087 DE 10152087 A DE10152087 A DE 10152087A DE 10152087 A1 DE10152087 A1 DE 10152087A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- substrate
- layer sequence
- layer
- region
- semiconductor structure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 62
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 35
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 106
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 37
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 14
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- 238000007704 wet chemistry method Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000001534 heteroepitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000003631 wet chemical etching Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66234—Bipolar junction transistors [BJT]
- H01L29/66242—Heterojunction transistors [HBT]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0657—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape of the body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66234—Bipolar junction transistors [BJT]
- H01L29/6631—Bipolar junction transistors [BJT] with an active layer made of a group 13/15 material
- H01L29/66318—Heterojunction transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/73—Bipolar junction transistors
- H01L29/737—Hetero-junction transistors
- H01L29/7371—Vertical transistors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
Abstract
Bei einem Verfahren zur Erzeugung eines Substrats (100) für die Herstellung einer Halbleiter-Struktur wird zunächst ein Substrat (100) strukturiert, um eine Vertiefung (106) in einer Substratoberfläche (104) zu bilden. Anschließend wird eine Schichtfolge (112) auf die strukturierte Substratoberfläche (104) aufgewachsen, wobei die Schichtfolge (112) die für die Herstellung der Halbleiter-Struktur erforderlichen Schichten (114-120) umfasst. Abschließend wird das Substrat (100) und/oder die aufgewachsene Schichtfolge (112) planarisiert, um eine in der Schichtfolge (112) tiefer liegende Schicht (118) in einem Bereich außerhalb der Vertiefung (106) freizulegen. Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-Struktur wird zunächst dieses Substrat bereitgestellt und anschließend eine oder mehrere Schichten in der Schichtfolge (112) kontaktiert.
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung eines Substrats, welches für die Herstellung einer Halbleiter-Struktur Verwendung findet, und ferner auf ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-Struktur unter Verwendung eines solches Substrats. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Herstellung von Substraten und Halbleiter-Strukturen für Bauelemente aus III-V Materialien mit Heteroepitaxiestrukturen, wie beispielsweise Heterostruktur-Bipolar-Transistoren (HBTs) oder HEMTs (High Electron Mobility Transistor = Transistor mit hoher Elektronenbeweglichkeit).
- Im Stand der Technik sind Verfahren bekannt, bei denen für Bauelemente aus III-V Materialien, welche Heteroepitaxiestrukturen aufweisen, Wafer eingesetzt werden, bei denen bereits alle, im Verlauf des Waferprozesses benötigten Halbleiterschichten mit der richtigen Dicke und Dotierung aufgewachsen sind. Beispiele für solche Bauelemente sind die oben genannten Heterostruktur-Bipolar-Transistoren oder die ebenfalls oben genannten HEMTs. Insbesondere bei solchen Strukturen wird, im Gegensatz zur bekannten Siliziumtechnik, mit Wafern gearbeitet, die die erforderlichen Halbleiterschichten zur Herstellung der Halbleiter-Strukturen bereits aufweisen.
- Zur Herstellung der erwünschten Halbleiter-Strukturen werden während der Herstellung einzelne oder mehrere Schichten der Epitaxieschichtfolge in einem Arbeitsschritt oder in mehreren Arbeitsschritten weggeätzt, um so eine oder mehrere zu kontaktierende Schichten freizulegen. Herkömmliche Verfahrensführungen benutzen hierbei nasschemische Verfahren. Anstelle dieser nasschemischen Verfahren können auch Plasmaätzverfahren verwendet werden, welche ein höheres Potential für zukünftige Shrink-Varianten bieten.
- Bei der gerade beschriebenen Vorgehensweise ist es jedoch erforderlich, sowohl für das nasschemische Ätzverfahren als auch für das Trockenätzverfahren (Plasmaätzen) Ätzstoppschichten in der Epitaxieschichtfolge vorzusehen, welche deutlich verringerte Ätzraten gegenüber anderen Schichten in der Epitaxieschichtfolge aufweisen, um so bestimmte Schichten/Ebenen in der Epitaxieschichtfolge gezielt freilegen zu können.
- Aufgrund des eingesetzten Ätzverfahrens und hier insbesondere aufgrund der erforderlichen Ätzstoppschichten, welche zum Freilegen tieferer Schichten selbstverständlich auch entfernt werden müssen, entstehen in der Halbleiter-Struktur sehr steile Strukturkanten, zum Teil mit Überhängen, die trotz zusätzlicher, aufwendiger Planarisierungsschritte im weiteren Verlauf des Waferprozesses zu Kantenabrissen bei der Abscheidung von weiteren Materialschichten, wie beispielsweise CVD- und/oder Metallschichten, führen.
- Es liegt auf der Hand, dass aufgrund dieser Unsicherheit die Ausbeute und insbesondere auch die Zuverlässigkeit der Bauelemente in nicht mehr tolerierbarem Umfang eingeschränkt wird.
- Im Stand der Technik sind keine zufriedenstellenden Lösungen für diese Problematik bekannt. Zwar werden Anstrengungen unternommen, durch mehrstufige Ätzverfahren mit unterschiedlicher Selektivität die Ausprägung der Strukturkanten positiv zu beeinflussen, was jedoch den Prozessablauf insbesondere hinsichtlich der erforderlichen Anzahl der Ätzverfahren bzw. Ätzschritte und der Herstellungszeit negativ beeinflusst. Ferner werden Planarisierungstechniken mit Spin-On-Gläsern untersucht, welche jedoch dahingehend nachteilhaft sind, dass diese sehr hohe Ausheiltemperaturen (Curing-Temperaturen) erfordern, die die legierten Kontakte zerstören würden, so dass bei der Anwendung dieser Planarisierungstechnik eine vollständige Umstellung der Reihenfolge der Prozessschritte erforderlich ist.
- Ein weiterer Ansatz zur Lösung der Probleme im Zusammenhang mit steilen Strukturkanten ist der Einsatz von freitragenden Luftbrücken aus Metall über steile Strukturkanten, ein Ansatz der jedoch nicht bei mehreren Ebenen und bei Kreuzungen eingesetzt werden kann.
- Im Stand der Technik wird ferner vorgeschlagen, anstelle der Maßnahmen zur Vermeidung der obigen Probleme, die fertigen Bauelemente einfach durchzumessen und nur die funktionierenden auszuliefern, wobei jedoch in diesem Zusammenhang noch keine zuverlässigen Messverfahren existieren. Ferner lässt sich hierdurch bestenfalls sicherstellen, dass zuverlässige Bauelemente ausgeliefert werden, die Ausbeute bei der Herstellung der Bauelemente wird jedoch weiterhin stark eingeschränkt sein.
- Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Erzeugung eines Substrat für die Herstellung einer Halbleiter-Struktur sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-Struktur unter Verwendung eines solches Substrats zu schaffen, bei dem Probleme im Zusammenhang mit Strukturkanten, wie aus dem Stand der Technik bekannt sind, nicht auftreten.
- Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und durch ein Verfahren nach Anspruch 2 gelöst.
- Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Erzeugung eines Substrats für die Herstellung einer Halbleiter- Struktur, mit folgenden Schritten:
- a) Strukturieren eines Substrats, um eine Vertiefung in einer Substratoberfläche zu bilden;
- b) Aufwachsen einer Schichtfolge auf der strukturierten Substratoberfläche, wobei die Schichtfolge die für die Herstellung der Halbleiter-Struktur erforderlichen Schichten umfasst; und
- c) Planarisieren des Substrats und/oder der aufgewachsenen Schichtfolge, um eine in der Schichtfolge tieferliegende Schicht in einem Bereich außerhalb der Vertiefung freizulegen.
- 2. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-Struktur, mit folgenden Schritten
-
- a) Strukturieren eines Substrats, um eine Vertiefung in einer Substratoberfläche zu bilden;
- b) Aufwachsen einer Schichtfolge auf der strukturierten Substratoberfläche, wobei die Schichtfolge die für die Herstellung der Halbleiter-Struktur erforderlichen Schichten umfasst;
- c) Planarisieren des Substrats und/oder der aufgewachsenen Schichtfolge, um eine in der Schichtfolge tieferliegende Schicht in einem Bereich außerhalb der Vertiefung freizulegen; und
- d) Kontaktieren einer oder mehrerer der Schichten der Schichtfolge.
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass nachteilhafte Oberflächentopologien, die das eigentliche Problem für den weiteren Prozess darstellen, weitestgehend dadurch vermieden werden können, dass die erforderlichen Halbleiter-Strukturen in geeignet geätzten Vertiefungen/Mulden des Substrats vergraben werden. Dies bedeutet, dass die Topologien nicht mehr aus der Oberfläche heraus sondern in das Substrat hinein aufgebaut werden. Durch eine geeignete Vorstrukturierung der Substrate mit geätzten Mulden, durch Abscheidung sämtlicher Epitaxieschichten in herkömmlicher Weise und Planarisierung der Oberfläche durch Dünnen derselben, beispielsweise durch ein chemisch-mechanisches Polieren (CMP), lassen sich Schichtaufbauten erreichen, bei denen eine Vielzahl der im Stand der Technik erforderlichen Ätzprozesse, und hier insbesondere die hierfür erforderlichen Ätzstoppschichten überflüssig werden, so dass die im Zusammenhang mit diesen Schichten auftretenden Probleme vermieden werden.
- Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die sich ergebenden Oberflächen so plan sind, dass für eine weitere Prozessführung auch aus der Siliziumtechnik bekannte Prozessierungsverfahren, z. B. Schichtabscheidungen mit nachfolgender CMP-Planarisierung, bei Bedarf in jeder Metallisierungsebene eingesetzt werden können.
- Der Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, dass sich plane Oberflächen im Waferprozess ergeben, dass keine Strukturierung der schwer ätzbaren Stoppschichten durch eine Ätztechnik erforderlich ist, dass bei Verwendung eines isolierenden Substrats die Halbleiter-Strukturen nach einer Planarisierung durch das chemisch-mechanische Polieren bereits voneinander isoliert sind, so dass zusätzliche Isolationsätzungen oder Isolationsimplantationen vermieden werden können, und dass die Epitaxieschritte in einem einzigen Vakuumzyklus durchgeführt werden können.
- Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die zu erzeugende Halbleiter-Struktur ein Feldeffekttransistor oder ein Bipolar-Transistor. Andere Strukturen können ebenfalls erzeugt werden. Vorzugsweise findet die vorliegende Erfindung Anwendung auf Halbleiterbauelemente aus III-V Materialien mit Heteroepitaxiestrukturen.
- Bevorzugte Weiterbildungen der vorliegenden Anmeldung sind in den Unteransprüchen definiert.
- Nachfolgend werden anhand der beiliegenden Zeichnungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1 bis 7 die verschiedenen Verfahrensschritte zur Herstellung einer HBT-Zelle gemäß der vorliegenden Erfindung.
- Nachfolgend wird anhand der Fig. 1 bis 7 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Herstellung eines Heterostruktur-Bipolar-Transistors (HBT) näher erläutert.
- In Fig. 1 ist ein Substrat 100 gezeigt, vorzugsweise ein Semi-isolierendes Substrat. Das Substrat 100 umfasst eine erste Hauptoberfläche 102 sowie eine gegenüberliegende zweite Hauptoberfläche 104. In der zweiten Hauptoberfläche 104 des Substrats 100 wurde eine Vertiefung 106 erzeugt, wobei die Vertiefung 106 einen ersten Abschnitt 108 mit einer Tiefe t1 bezüglich der zweiten Hauptoberfläche 104 des Substrats 100 und einen zweiten Abschnitt 110 mit einer Tiefe t2 bezüglich der zweiten Hauptoberfläche 104 des Substrats 100 aufweist. Hinsichtlich des Abschnitts 108 ist festzuhalten, dass dies der sogenannte Transistor-Abschnitt ist, und der Abschnitt 110 ist der sogenannte Kollektoranschlussabschnitt, also der Bereich in dem die Kontaktierung des Kollektors erfolgt.
- Die verschiedenen Abschnitte 108 und 110 der Vertiefung 106 wurden über eine geeignete Strukturierung der zweiten Hauptoberfläche 104 des Substrats 100 erzeugt, beispielsweise durch einen ersten Ätzschritt unter Verwendung einer entsprechend strukturierten Maske, zur Erzeugung einer Vertiefung mit der Tiefe t2 zum Festlegen des zweiten Abschnitts 110 und durch einen weiteren Ätzschritt zur Erzeugung einer weiteren Vertiefung mit der Tiefe t1 in dem bereits erzeugten Abschnitt zur Festlegung des ersten Abschnitts 108 der Vertiefung 106.
- Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt die Tiefe t1 gegenüber der zweiten Hauptoberfläche 104 des Substrats 100 etwa 1,5 µm, und die Tiefe t2 beträgt etwa 1,0 µm.
- Zusätzlich kann, vor dem Ätzen der Vertiefung 106, eine oder mehrere Justagestrukturen in dem Halbleitersubstrat 100 durch Ätzen eingebracht werden, vorzugsweise in einer Tiefe von etwa 3,0 µm.
- Falls es erforderlich ist, kann nach der Strukturierung der Hauptoberfläche 104 des Substrats 100 eine Präparation dieser Hauptoberfläche 104 für die nachfolgenden Epitaxieschritte durch eine nasschemische Überätzung durchgeführt werden.
- Auf die strukturierte Oberfläche 104 des Substrats 100 wird nachfolgend eine Schichtfolge 112, vorzugsweise epitaxial, aufgewachsen, wobei die Schichtfolge 112 die für die Herstellung bzw. Erzeugung der Halbleiter-Struktur erforderlichen Schichten umfasst. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Schichtfolge 112 eine erste Schicht 114, durch die der zukünftige Emitter-Bereich des HBTs gebildet wird. Eine zweite Schicht 116 der Schichtfolge 112 dient zur Erzeugung des Basisbereichs des herzustellenden HBTs. Eine dritte Schicht 118 der Schichtfolge 112 dient zur Erzeugung des Kollektorbereichs des herzustellenden HBTs, und die Schicht 120 in der Schichtfolge 112 dient zur Definition des Sub-Kollektors des herzustellenden HBTs. Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, ist somit auf der Hauptoberfläche 104 des Substrats 100 die Subkollektorschicht 120 gebildet, auf der die Kollektorschicht 118 gebildet ist. Auf der Kollektorschicht 118 wiederum ist die Basisschicht 116 gebildet, und auf derselben ist die Emitterschicht 114 gebildet.
- Durch die Schichtfolge 112 sind alle für die Erzeugung des HBTs erforderlichen III-V Halbleiterschichten 114-120 erzeugt, wobei diese abhängig von den erwünschten Eigenschaften des Bauelements eine entsprechende Dicke und Dotierung aufweisen. Somit ist lediglich die Strukturierung und Kontaktierung der einzelnen Schichten zur Erzeugung des endgültigen Halbleiter-Bauelements erforderlich.
- Nachdem die Epitaxieschichtfolge 112 auf die Oberfläche 104 des Substrats 100 aufgewachsen wurde, wird nachfolgend eine CVD-Schutzschicht 122 abgeschieden, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Die CVD-Schutzschicht 122 hat eine Dicke von etwa 0,2 µm und ist durch ein Plasmaoxid oder ein Plasmanitrid gebildet.
- Nachfolgend erfolgt erfindungsgemäß ein Planarisieren der in Fig. 2 gezeigten Anordnung, beispielsweise durch Dünnen (z. B. chemisch-mechanisches Polieren, CMP). Vorzugsweise wird durch das Planarisieren ausgehend von einer freiliegenden Oberfläche der Schichtfolge 112 bzw. der freiliegenden Oberfläche der CVD-Schicht 122 etwa 2,5 µm Material abgetragen. In Fig. 2 ist mit der gestrichelten Linie 124 angedeutet, bis wohin das Material abgetragen wird. Die sich nach der Planarisierung ergebende Struktur ist in Fig. 3 gezeigt. Wie zu erkennen ist, wurde die Planarisierung bis in die Kollektorschicht 118 durchgeführt, so dass die Kollektorschicht 118 im Bereich des zweiten Abschnitts 110 der Vertiefung 106 freigelegt wurde. Durch die Planarisierung wurde ferner die Schichtfolge 112 im Bereich außerhalb der Vertiefung 106 vollständig entfernt, und zusätzlich wurde bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Teil des Substrats 100 entfernt, so dass die zweite Hauptoberfläche 104 des Substrats 100, gegenüber der ursprünglichen Position, etwas zurückgesetzt wurde. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass bei der Verwendung eines Semi-isolierenden Substrats 100 durch das Dünnen, wie es gerade beschrieben wurde, gleichzeitig im Bereich 126 des Substrats 100 eine Isolation zu möglicherweise benachbarten Elementen eines Wafers herbeigeführt wurde, ohne dass zusätzliche Implantationsschritte oder dergleichen erforderlich gewesen wären. Durch 126 sind die Isolationsabschnitte bezeichnet.
- In einem nachfolgenden Schritt wird die CVD-Schutzschicht 122 entfernt. Auf der so freigelegten Emitterschicht 114, der durch Ätzung freigelegten Basisschicht 116 und der Kollektorschicht 118 im Bereich des zweiten Abschnitts 110 werden dann Metallkontakte 128, 132 und 134 für den Emitter-, Basis- und Kollektoranschluss aufgebracht (siehe Fig. 4 bis 7). Dies kann, wie in Fig. 4 bis 7 gezeigt ist, nacheinander oder auch teilweise gemeinsam erfolgen. Bei einem Ausführungsbeispiel ist eine Photomaske 130 vorgesehen sein, welche die Epitaxieschichtfolge im Bereich des Übergangs vom ersten Abschnitt 108 zum zweiten Abschnitt 110 der Vertiefung 106 bedeckt. Anschließend wird der HBT entsprechend herkömmlicher Standardprozesse fertig prozessiert.
- Der Vorteil des gerade beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die unvermeidliche Topologie der III-V Halbleiter-Strukturen in das Semi-isolierende Substrat 100 vergraben wird, so dass die Oberfläche des sich ergebenden Halbleiterwafers nahezu vollkommen plan ist. Im Planarisierungsschritt entstehen bei Verwendung eines Semiisolierenden Substrats automatisch voneinander isolierte Inseln mit aktiven oder passiven Funktionen, wie beispielsweise Transistoren, Dioden, Widerstände, die durch Metallisierungsebenen zu Schaltkreisen verbunden werden können.
- Aufgrund der planen Oberfläche sind ferner alle aus der Siliziumtechnik bekannten Technologien für Mehrlagenverdrahtungen, auch in Edelmetallausführung, mit Planarisierungsschritten möglich.
- Obwohl oben anhand der Figuren ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zur Erzeugung eines Transistors in Bipolar-Technik beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. Anstelle eines Bipolar-Transistors können auch andere Halbleiter-Strukturen, wie beispielsweise Dioden erzeugt werden, ebenso können Feldeffekttransistoren auf diese Art und Weise erzeugt werden. Die Erfindung ist auch nicht auf die Anwendung von III-V Halbleitermaterialien beschränkt, sondern kann auch für anderen Halbleitermaterialien oder Halbleitermaterialkombinationen verwendet werden.
- Beispielhaft sei ein Feldeffekttransistor betrachtet, bei dem durch die Epitaxieschichten die für die Erzeugung des Sourcebereichs, Drainbereichs und Kanalbereichs erforderlichen Schichten auf die erfindungsgemäße Art und Weise erzeugt werden, wobei durch das Planarisieren der Schichtfolge die für die Erzeugung der Drainschicht und Sourceschicht erforderlichen Schichten freigelegt und kontaktiert werden können.
- Die vorliegende Erfindung ist ferner nicht auf die Verwendung eines Semi-isolierenden Substrats beschränkt, sondern kann auch für herkömmliche Substrate verwendet werden, wobei in diesem Fall zur Isolation von benachbarten Elementen eine entsprechende Implantation oder Isolation zwischen denselben eingebracht werden muss. Bezugszeichenliste 100 Substrat
102 erste Hauptoberfläche des Substrats 100
104 zweite Hauptoberfläche des Substrats 100
106 Vertiefung
108 erster Abschnitt der Vertiefung 106
110 zweiter Abschnitt der Vertiefung 106
112 Schichtfolge
114-120 Schichten der Schichtfolge 112
122 CVD-Schutzschicht
124 Linie
126 Isolationsbereich
128 Emitterkontakt
130 Photomaske
132 Basiskontakt
134 Kollektorkontakt
t1 Tiefe des ersten Abschnitts der Vertiefung 106
t2 Tiefe des zweiten Abschnitts der Vertiefung 106
Claims (10)
1. Verfahren zur Erzeugung eines Substrats (100) für die
Herstellung einer Halbleiter-Struktur, mit folgenden Schritten:
a) Strukturieren eines Substrats (100), um eine Vertiefung
(106) in einer Substratoberfläche (104) zu bilden;
b) Aufwachsen einer Schichtfolge (112) auf der
strukturierten Substratoberfläche (104) wobei die Schichtfolge (112) die
für die Herstellung der Halbleiter-Struktur erforderlichen
Schichten (114-120) umfasst; und
c) Planarisieren des Substrats (100) und/oder der
aufgewachsenen Schichtfolge (112), um eine in der Schichtfolge (112)
tiefer liegende Schicht (118) in einem Bereich außerhalb der
Vertiefung (106 freizulegen.
2. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-Struktur, mit
folgenden Schritten:
a) Strukturieren eines Substrats (100), um eine Vertiefung
(106) in einer Substratoberfläche (104) zu bilden;
b) Aufwachsen einer Schichtfolge (112) auf der
strukturierten Substratoberfläche (104) wobei die Schichtfolge (112) die
für die Herstellung der Halbleiter-Struktur erforderlichen
Schichten (114-120) umfasst; und
c) Planarisieren des Substrats (100) und/oder der
aufgewachsenen Schichtfolge (112), um eine in der Schichtfolge (112)
tiefer liegende Schicht (118) in einem Bereich außerhalb der
Vertiefung (106 freizulegen; und
d) Kontaktieren einer oder mehrerer der Schichten (114-118)
der Schichtfolge (112).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem im Schritt (a)
eine Vertiefung (106) mit einem ersten Abschnitt (108) mit
einer ersten Tiefe (T1) und am zweiten Abschnitt (110) mit
einer zweiten Tiefe (T2) erzeugt wird, wobei die tiefer
liegende Schicht (118) in einem Bereich außerhalb der Vertiefung
(106) oder in einem Bereich des zweiten Abschnitts (110) der
Vertiefung (106) freigelegt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem vor
dem Planarisieren eine Schutzschicht (122) auf die
Schichtfolge (112) aufgebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem im Schritt (c) das
Substrat (100) und/oder die Schichtfolge (112) derart
planarisiert werden, dass die Schutzschicht (122) im Bereich des
ersten Abschnitts (108) der Vertiefung (106) zurückbleibt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das
Substrat (100) ein Semi-isolierendes Substrat ist, in dem
eine Mehrzahl von Vertiefungen (108) erzeugt wird, wobei das
Planarisieren derart erfolgt, dass die Schichtfolge (112)
außerhalb der Vertiefung (108) vollständig entfernt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das
Planarisieren das Dünnen des Substrats (100) und/oder der
Schichtfolge (112) umfasst.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei dem die
Halbleiter-Struktur ein Feldeffekttransistor ist, wobei die
für die Erzeugung des Sourcebereichs, des Kanalbereichs und
des Drainbereichs erforderlichen Schichten in der
Schichtfolge (112) mit der erforderlichen Schichtdicke und Dotierung
gebildet sind, wobei im Schritt (d) die für die Erzeugung des
Sourcebereichs und Drainbereichs erforderlichen Schichten
freigelegt werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei dem die
Halbleiter-Struktur ein Bipolar-Transistor ist, wobei die
für die Erzeugung des Emitterbereichs, des Basis-Bereichs und
des Kollektor-Bereichs erforderlichen Schichten (114-120) in
der Schichtfolge (112) mit der erforderlichen Schichtdicke
und Dotierung gebildet sind, wobei im Schritt (d) die für die
Erzeugung des Kollektorbereichs erforderliche Schicht (118)
freigelegt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Schritt (a)
folgende Schritte umfasst:
bei dem der Schritt (d) folgende Schritte umfasst:
1. Ätzen eines ersten Abschnitts (110) der Vertiefung (106)
mit einer ersten Tiefe (T2); und
2. Ätzen eines zweiten Abschnitts (108) der Vertiefung
(106) mit einer zweiten Tiefe (T1); und
1. Aufbringen eines Emitterkontakts (128);
2. Freilegen des Basis-Bereichs (116) unter Verwendung des
Emitterkontakts (128) als Maske;
3. Aufbringen eines Basiskontakts (132); und
4. Aufbringen eines Kollektorkontakts (134).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2001152087 DE10152087A1 (de) | 2001-10-23 | 2001-10-23 | Verfahren zur Erzeugung eines Substrats für die Herstellung einer Halbleiter-Struktur und Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-Struktur unter Verwendung eines solchen Substrats |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2001152087 DE10152087A1 (de) | 2001-10-23 | 2001-10-23 | Verfahren zur Erzeugung eines Substrats für die Herstellung einer Halbleiter-Struktur und Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-Struktur unter Verwendung eines solchen Substrats |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10152087A1 true DE10152087A1 (de) | 2003-05-08 |
Family
ID=7703307
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2001152087 Withdrawn DE10152087A1 (de) | 2001-10-23 | 2001-10-23 | Verfahren zur Erzeugung eines Substrats für die Herstellung einer Halbleiter-Struktur und Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-Struktur unter Verwendung eines solchen Substrats |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10152087A1 (de) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6421964A (en) * | 1987-07-16 | 1989-01-25 | Mitsubishi Electric Corp | Hetero-bipolar transistor |
EP0388612A2 (de) * | 1989-03-24 | 1990-09-26 | International Business Machines Corporation | Halbleitervorrichtung mit einem relativ zu einem vergrabenen Subkollektor selbstausgerichteten Kontakt |
JPH04223339A (ja) * | 1990-12-25 | 1992-08-13 | Ricoh Co Ltd | 半導体装置とその製造方法 |
EP1041639A1 (de) * | 1999-03-31 | 2000-10-04 | France Telecom | Verfahren zur Herstellung einer planaren Heterostruktur |
-
2001
- 2001-10-23 DE DE2001152087 patent/DE10152087A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6421964A (en) * | 1987-07-16 | 1989-01-25 | Mitsubishi Electric Corp | Hetero-bipolar transistor |
EP0388612A2 (de) * | 1989-03-24 | 1990-09-26 | International Business Machines Corporation | Halbleitervorrichtung mit einem relativ zu einem vergrabenen Subkollektor selbstausgerichteten Kontakt |
JPH04223339A (ja) * | 1990-12-25 | 1992-08-13 | Ricoh Co Ltd | 半導体装置とその製造方法 |
EP1041639A1 (de) * | 1999-03-31 | 2000-10-04 | France Telecom | Verfahren zur Herstellung einer planaren Heterostruktur |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0842532B1 (de) | Verfahren zum erzeugen einer abstandsschicht in einer struktur | |
DE4235534C2 (de) | Verfahren zum Isolieren von Feldeffekttransistoren | |
DE102008007671B4 (de) | Verfahren zur Bildung feiner Strukturen eines Halbleiterbauelements | |
EP0809279B1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines MOS-Transistors | |
DE4118593C2 (de) | Verfahren zur Herstellung integrierter Vorrichtungen in Silizium- und siliziumfreien Substraten mittels Waferbonding | |
WO2011051499A1 (de) | Verfahren zur herstellung von silizium-halbleiterscheiben mit einer schicht zur integration von iii-v halbleiterbauelementen | |
DE3135815A1 (de) | "verfahren zur herstellung integrierter schaltungen" | |
DE2808257A1 (de) | Halbleitervorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung | |
DE2644939A1 (de) | Aetzverfahren zum abflachen eines siliciumsubstrats | |
DE19806842A1 (de) | Laminatsubstrat aus Halbleiterwafern, die miteinander ohne Kontakt zwischen Isolierschicht und Halbleiterschicht verbunden sind, und Verfahren zur Herstellung | |
DE2615754C2 (de) | ||
DE19836164A1 (de) | Verfahren zum Isolieren von Bereichen einer integrierten Schaltung und Vorrichtung umfassend eine integrierte Schaltung mit isolierten Bereichen | |
DE3317222A1 (de) | Verfahren zum herstellen einer halbleiterstruktur | |
DE19618866B4 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Bauelementisolation in einem Halbleiterbauelement | |
DE4320062C2 (de) | Verfahren zum Isolieren einzelner Elemente in einem Halbleiterchip | |
DE19716687B4 (de) | Verfahren zur Bildung eines Elementisolierfilms einer Halbleitervorrichtung | |
DE19654686A1 (de) | Verfahren zum Herstellen einer Dreifachwanne in einer Halbleitervorrichtung | |
DE2923969C2 (de) | Verfahren zum Herstellen eines Feldeffekttransistors mit isoliertem Gate für integrierte Halbleiterschaltungen | |
DE10124038A1 (de) | Verfahren zur Herstellung vergrabener Bereiche | |
DE112006000558T5 (de) | Schmale Halbleitergrabenstruktur | |
DE19840385A1 (de) | Verfahren zm Isolieren von Bereichen eines integrierten Schaltkreises | |
DE4240565A1 (de) | Halbleitereinrichtung und Verfahren zur Herstellung der Halbleitereinrichtung | |
DE2703618A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer integrierten halbleiterschaltung | |
DE10152087A1 (de) | Verfahren zur Erzeugung eines Substrats für die Herstellung einer Halbleiter-Struktur und Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-Struktur unter Verwendung eines solchen Substrats | |
DE102016117030B4 (de) | Herstellung von Halbleiterstrukturen auf einem Trägersubstrat, die durch Überführungsdruck (Transfer Print) übertragbar sind. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8130 | Withdrawal |