DE1286511B

DE1286511B - Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterkoerpers mit einem niederohmigen Substrat

Info

Publication number: DE1286511B
Application number: DET27666A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Dr Hans-Juergen; Hennings; Dipl-Phys Dr Klaus; Schuetze
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1964-12-19
Filing date: 1964-12-19
Publication date: 1969-01-09
Also published as: SE313119B; CH495059A; US3462322A; GB1126338A

Description

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In der Halbleitertechnik benutzt man zur Herstel- Verfahrens sei an Hand der Fig. 1 dargestellt. Ein

lung von Transistoren mit kleinem Kollektorbahn- Halbleiterkörper, der aus einem niederohmigen

widerstand gewöhnlich Halbleiterkörper, die auf Grundkörper 1 mit einem spezifischen Widerstand

einem niederohmigen Substrat mit einem spezifischen von z. B. etwa 5 · 10~³ bis 10~²Qcm — ein solcher Widerstand von etwa 10~³ bis 5· 10~³ Ω cm eine dünne 5 nicht extrem niederohmiger Grundkörper erlaubt

epitaktische Schicht von gleichem Leitfähigkeitstyp ohne Schwierigkeiten die Abscheidung einwandfreier

und einem spezifischen Widerstand von etwa 1Ω cm Epitaxialschichten — und einer oder mehreren

besitzen. In verschiedenen Fällen ist es jedoch er- höherohmigen Epitaxialschichten 2 besteht, wird mit

wünscht, daß das Substrat noch niederohmiger ist. einer Isolierschicht 3 z. B. durch thermische Oxyda-Dies ist z. B. bei Schalttransistoren der Fall, bei denen io tion überzogen.

eine Verminderung des Kollektorbahnwiderstandes Anschließend wird auf die Isolierschicht 3 eine und damit der Sättigungsspannung angestrebt wird, Trägerschicht 4 z. B. aus polykristallinem Halbleiterbesonders dann, wenn die verwendeten Halbleiter- material, z. B. aus der Gasphase, abgeschieden, wie körper zum Zweck der Erzielung kleiner Schaltzeiten dies die F i g. 1 a zeigt. Nun wird der Halbleiterköreiner Golddiffusion unterzogen worden sind, die 15 per 1 von der Unterseite der Anordnung her bis auf neben der Erhöhung der Ladungstragerrekombina- eine restliche Dicke von etwa 10 bis 30 μ, die vortion auch eine störende Abnahme der Leitfähigkeit zugsweise größer als die Dicke der höherohmigen zur Folge hat. Extrem niederohmige Substrate sind Epitaxialschicht ist, abgetragen — in der Fig. la bis auch erwünscht für Leistungs-, insbesondere Höchst- zur Höhe der gestrichelten Linie — und dann auf die frequenzleistungstransistoren. 20 abgetragene Fläche eine Schicht 5 aus extrem hoch-

Diese werden meist bei großen Aussteuerungen be- dotiertem Halbleitermaterial, z. B. mit einem spezitrieben und erfordern zur Herabsetzung der im KoI- fischen Widerstand von etwa 10~³ bis 10~⁴Ω cm oder lektorbahngebiet erzeugten Wärme einen kleinen spe- darunter aus der Gasphase niedergeschlagen, wie zifischen Widerstand des Kollektormaterials. Der dies in der Fig. Ib zu sehen ist. Hierbei ist es unVerwendung extrem niederohmigen Substratmaterials 25 erheblich, wenn sich die niederohmige Schicht wegen bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen ihrer hohen Dotierung polykristallin abscheidet. Abstehen jedoch hauptsächlich zwei Gründe entgegen. schließend wird die Trägerschicht 4, die nur der Be-Einmal ist es bei einem sehr niederohmigen Substrat wahrung der mechanischen Stabilität der Anordinfolge der Ausdiffusion von Dotierungsatomen aus nung während des Abtragens der Substratschicht dem Substrat während des Aufwachsprozesses sehr 30 dient, wieder entfernt, z. B. mit Hilfe eines selektiven, schwierig, auf das Subtrat hochohmige Schichten auf- nur die Trägerschicht 4 und nicht die Isolierschicht 3 wachsen zu lassen. Zum anderen ist im Falle eines angreifenden Ätzmittels, so daß die Abtragung der sehr hochdotierten Substratmaterials dessen Kristall- Trägerschicht 4 automatisch durch die Isolierschicht 3 gitter gestört, und diese Störungen setzen sich zum begrenzt wird.

Teil in der epitaktisch aufgewachsenen Schicht fort. 35 Die Abtragung des Halbleiterkörpers 1 bis auf eine

Außerdem diffundieren Dotierungsatome auch noch restliche Dicke geschieht z. B. durch chemisches

nach dem Aufwachsen bei den später folgenden Tem- Ätzen, um auf diese Weise Störungen der Kristall-

peraturbehandlungen aus dem niederohmigen Substrat struktur zu vermeiden. Dabei ist es ohne weiteres

in die Schicht hinein. möglich, die eventuell sich ergebende Abrundung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein 40 der abgetragenen Fläche in den geforderten Grenzen

Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterkörpers von z. B. etwa 10 μ zu halten. Eine solche Abrundung

mit einem niederohmigen Substrat anzugeben, bei ist ebenso wie ein Fehler in der restlichen Schicht-

dessen Anwendung die oben beschriebenen Nachteile dicke für die elektrischen Eigenschaften der aus dem

vermieden werden. Erfindungsgemäß wird die Auf- Material hergestellten Bauelemente praktisch ohne

gäbe dadurch gelöst, daß ein Halbleiterkörper mit 45 Bedeutung. Soll die Abrundung in kleinen Grenzen

einer Isolierschicht überzogen wird, anschließend auf gehalten werden, ist es aber auch möglich, eine me-

diese Isolierschicht auf einer Seite des Halbleiter- chanische Abtragung einzuschalten, wobei besonders

körpers eine Hilfsträgerschicht abgeschieden wird, hervorzuheben ist, daß eine geringe Störung der

nun der Halbleiterkörper auf der der Hilfsträger- Kristallstruktur bis zu einer Tiefe von etwa 1 bis 2 μ

schicht gegenüberliegenden Seite bis auf eine vorge- 50 bei diesem Verfahren ebenfalls ohne Bedeutung ist,

gebene Dicke abgetragen wird, dann auf die abge- da sie die später herzustellenden Bauelemente nicht

tragene Fläche als niederohmiges Substrat eine Halb- berührt.

lederschicht niedergeschlagen wird, die niederohmiger In einem anderen Ausführungsbeispiel, das in der ist als der Halbleiterkörper, und daß anschließend die F i g. 2 dargestellt ist, wird ein beispielsweise homo-Hilfsträgerschicht wieder entfernt wird. Mit Hilfe 55 gener Halbleiterkörper 1 mit einer Isolierschicht 3 des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, und einer Trägerschicht 4 bedeckt, dann der Halbeinen Halbleiterkörper mit einem niederohmigen leiterkörper 1 bis auf eine restliche vorgegebene Substrat herzustellen, ohne daß dabei die Eigen- Schichtdicke — in der F i g. 2 a bis zur Höhe der geschaften der höherohmigen Halbleiterschicht beein- strichelten Linie — abgetragen und auf diese Fläche trächtigt werden. 60 jetzt wieder eine Halbleiterschicht 5 abgeschieden.

Der Halbleiterkörper und die darauf aufgebrachte Man ist auch in der Lage, die Halbleiterschicht 5 aus

Halbleiterschicht haben vorzugsweise den gleichen mehreren Schichten verschiedener Dotierung auszu-

Leitungstyp. Der Halbleiterkörper kann aus homo- bilden, z. B. aus einer niederohmigen Schicht direkt

genem Material bestehen oder Zonen unterschied- unterhalb der stehengebliebenen Halbleiterschicht 1

licher Leitfähigkeit aufweisen. Im letzten Fall wer- 65 bis zur strichtpunktierten Linie in Fig. 2b und einer

den die Isolierschicht und die Trägerschicht auf die darunter befindlichen, extrem niederohmigen Schicht,

höherohmige Zone aufgebracht. oder es wird z. B. die Dotierung der Schicht durch

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen ihre Steuerung im Aufwachsreaktor während des Auf-

wachsprozesses mit einem Profil versehen, welches ζ. B. von erst niederohmigen und dann steigend zu extrem niederohmigen Bereichen reicht.

Die erwähnten Schichten können entweder Dotierungen entgegengesetzten oder gleichen Leitungstyps besitzen.

Aus den Ausführungsbeispielen ist ersichtlich, daß alle Arbeitsgänge des erfindungsgemäßen Verfahrens unkritisch sind. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es somit möglich, die Substratleitfähigkeit eines epitaktischen Halbleiterkörpers bei gleicher oder besserer Qualität der Epitaxialschichten um etwa eine bis zwei Größenordnungen zu erhöhen, ohne dabei die epitaktischen Halbleiterkörper nennenswert zu verteuern.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterkörpers mit einem niederohmigen Substrat, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halbleiterkörper mit einer Isolierschicht überzogen wird, anschließend auf diese Isolierschicht auf einer Seite des Halbleiterkörpers eine Hilfsträgerschicht abgeschieden wird, nun der Halbleiterkörper auf der der Hilfsträgerschicht gegenüberliegenden Seite bis auf eine vorgegebene Dicke abgetragen wird, dann auf die abgetragene Fläche als niederohmiges Substrat eine Halbleiterschicht, die niederohmiger ist als der Halbleiterkörper niedergeschlagen wird und daß abschließend die Hilfsträgerschicht wieder entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halbleiterkörper und eine Halbleiterschicht mit gleichem Leitungstyp verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halbleiterkörper mit Zonen unterschiedlicher Leitfähigkeit verwendet wird und daß die Isolierschicht und die Trägerschicht auf die höherohmige Zone aufgebracht werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halbleiterkörper aus homogenem Material verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halbleiterkörper aus einem niederohmigen Grundkörper mit einer oder mehreren, vorzugsweise höherohmigen Epitaxialschichten verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die abgetragene Fläche abgeschiedene Halbleiterschicht mit einem Dotierungsprofil oder mehreren Schichten unterschiedlicher Dotierung versehen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf die abgetragene Fläche aufgebrachte Halbleiterschicht verwendet wird, die aus hoch- bis extrem hochdotiertem Halbleitermaterial besteht.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtragung des Halbleiterkörpers durch chemisches Ätzen und die Entfernung der Trägerschicht mit Hilfe eines selektiven Ätzprozesses vorgenommen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen