DE1292761B - Planar-Halbleiterbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Planar-Halbleiterbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung

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DE1292761B
DE1292761B DEST22635A DEST022635A DE1292761B DE 1292761 B DE1292761 B DE 1292761B DE ST22635 A DEST22635 A DE ST22635A DE ST022635 A DEST022635 A DE ST022635A DE 1292761 B DE1292761 B DE 1292761B
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resistance layer
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Sandbank Carl Peter
Cullis Roger
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Description

1 2
Die Erfindung betrifft ein Planar-Halbleiterbau- und Entfernen des Aluminiums von der Siliziumelement mit sämtlichen Kontaktelektroden auf einer dioxydschicht durch die Fotoätztechnik, gefolgt von ebenen Oberflächenseite eines Halbleiterkörpers, in einer Erhitzung der Scheibe, um eine Aluminiumdem eine von dieser Oberfläche aus am tiefsten ein- Silizium-Legierung zu bilden, angebracht,
diffundierte Halbleiterzone mit ihrer den Kontakt- 5 Die Kontaktelektrode an der Kollektorzone wird elektroden abgewandten Seite mit Abstand einer nach einem von zwei verschiedenen Verfahren her-Schicht gegenüberliegt, die niederohmiger als das gestellt. Meist wird die der Siliziumdioxydschicht Halbleiterkörpermaterial ist, und bei dem die Kon- gegenüberliegende Oberfläche des Halbleiterkörpers taktelektrode der nicht diffundierten Halbleiterzone an einem metallischen Träger 7 befestigt. Es ist jean einem Gebiet, niederohmiger als das Halbleiter- io doch auch möglich und oftmals wünschenswert, die körpermaterial, angebracht ist, sowie ein Verfahren Kollektorzone 1 durch die Siliziumdioxydschicht 3 zu seiner Herstellung. hindurch bei 8, abseits von Emitter- und Basiselek-
Ein derartiges Planar-Halbleiterbauelement ist aus trode, freizulegen und eine metallische Kontaktelekder Zeitschrift »Scientia Electrica«, Bd. 9, 1963, trode an dem Silizium in der gleichen Weise zu er-Nr. 2, S. 67 bis 91,· insbesondere S. 85, bekannt. 15 zeugen, wie dies für die Emitter- und Basiselektrode
Ferner ist aus der USA.-Patentschrif 12 981877 ein beschrieben wurde. In einem solchen Fall wird eine Planar-Halbleiterbauelement mit sämtlichen Kontakt- Diffusion zur Herstellung einer Zone vom n+-Typ elektroden auf einer ebenen Oberflächenseite eines unterhalb der Kontaktelektrode vorteilhaft durch das Halbleiterkörpers bekannt, in dem eine von dieser Loch bei 8 durchgeführt, um einen verbesserten, nicht Oberfläche aus am tiefsten eindiffundierte Halbleiter- ao gleichrichtenden Kontakt zwischen dem Silizium und zone mit ihrer den Kontaktelektroden abgewandten der Kollektorkontaktelektrode zu erhalten. Die Ab-Seite mit Abstand einer Schicht gegenüberliegt, die messungen des Halbleiterkörpers sind normalerweise niederohmiger als das Halbleiterkörpermaterial ist. so, daß bei einer Anordnung sämtlicher Kontakt-Aus der französischen Patentschrift 1 337 348 sind elektroden auf einer Oberflächenseite des Halbleiter-Planar-Halbleiterbauelemente bekannt, bei denen die 35 körpers der Weg zwischen dem Kollektor-pn-Über-Kontaktelektrode einer Zone an einem Gebiet, nieder- gang und der Kollektorkontaktelektrode länger und ohmiger als die betreffende Zone, angebracht ist. deshalb auch der innere Kollektorwiderstand des
Beim Planarverfahren zur Herstellung von aktiven Transistors größer ist, als wenn sich die Kollektor- und gegebenenfalls passiven Bauelementen werden kontaktelektrode auf der der Emitter- und Basismit einer oder mehreren Diffusionen Störstoffe in 30 kontaktelektrode gegenüberliegenden Oberfläche beeinen gleichförmigen Körper aus Halbleitermaterial rindet. Dies wird durch die gestrichelten Linien mit eingebracht, um eine Zonenfolge zu bilden, die einen den Pfeilen in Fig. 1 angedeutet. Die vorstehend oder mehrere pn-ÜbfMgänge enthält. Jede Diffusion beschriebenen beiden Kontaktierungsarten der Kolin den Halbleiter erfolgt durch ein Loch in einer lektorzone waren aus der obengenannten USA.-Pa-Schutzschicht auf einer ebenen Oberfläche des Halb- 35 tentschrift 3 064167 bekannt,
leiters. Ein Übergang, meist ein pn-übergang, wird Das Problem, den inneren Kollektorwiderstand
bei jeder Diffusion gebildet und tritt unter der Schutz- eines Planar-Transistors, dessen Kollektorkontaktschicht an die Oberfläche des Halbleiters. Wenn eine elektrode auf der gleichen Seite des Halbleiterweitere Diffusion erforderlich ist, wird ein weiteres körpers, wie Basis- und Emitterkontaktelektrode, Loch in der Schutzschicht, die wieder vervollständigt 40 angeordnet ist zu vermindern, ist aus der Zeitschrift wurde, erzeugt. Wenn, die gewünschten Vorrichtungen »Funktechnik«, Bd. 18 (1963), H. 13, S. 464, be- und Bauelemente gebildet würden, werden schließ- kannt. Zur Lösung wird dort angegeben, bei einem lieh Löcher in der Oberflächenschutzschicht erzeugt, Planar-Transistor mit sämtlichen Kontaktelektroden um die Zonen zu kontaktieren, während die Über- auf einer Oberflächenseite des Halbleiterkörpers eine gänge unter der Schutzschicht bleiben. 45 niederohmige Schicht in der Kollektorzone auf der
Fig. 1 der Zeichnung zeigt im Schnitt einen be- den Kontaktelektroden abgewandten Seite anzuordkannten doppelt diffundierten planaren Silizium- nen. Eine derartige Schicht ist ferner aus der Zeittransistor und veranschaulicht zwei bekannte Ver- schrift »Scientia Electrica«, Bd. 9 (1963), H. 2, S. 67 fahren zur Herstellung einer Kontaktelektrode an der bis 91, bekannt.
Kollektorzone des Transistors. Das Verfahren zur 50 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Herstellung eines solchen Transistorplättchens geht inneren Kollektorwiderstand der bekannten Planaraus von einem scheibenförmigen Halbleiterkörper aus Transistoren mit sämtlichen Kontaktelektroden auf Silizium vom η-Typ, welcher die Hauptmenge der einer Oberflächenseite des Halbleiterkörpers weiter Kollektorzone 1 des Transistors bildet. Durch eine herabzusetzen.
Diffusion von Dotierungsmaterial wird dieBasiszone2 55 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gevom p-Typ erzeugt, und zwar durch ein Loch hin- · löst, daß die Kontaktelektrode der nicht diffundierten durch, das mittels der Fotoätztechnik, eines Foto- Halbleiterzone unmittelbar an der Oberfläche der lacks und mit Hilfe einer Maske in die Schutzschicht 3 niederohmigeren Schicht angebracht ist.
aus Siliziumdioxyd geätzt wurde. Gleichzeitig wird Die Erfindung soll nun an Hand der F i g. 2 bis 4
die Siliziumdioxydschicht wieder ergänzt. Durch eine 60 näher erläutert werden.
Diffusion von Störstoffen wird die Emitterzone 4 vom In Fig. 2 ist die niederohmigere Schicht 29 als
n+-Typ nach dem gleichen Verfahren hergestellt. eine Unterlage dargestellt, die sich durch die nicht
Die Emitterkontaktelektrode 5 des Transistors und diffundierte Halbleiterzone 21, die Kollektorzone hindie Basiskontaktelektrode 6 werden durch die Silizium- durch zur Kontaktelektrode 27 der nicht diffundierten dioxydsehicht 3 hindurch freigelegt und metallische 65 Halbleiterzone, d. h. zur Kollektorkontaktelektrode, Kontaktelektroden an dem frei liegenden Silizium, erstreckt. Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 kann beispielsweise durch Aufdampfen einer Schicht aus der Anschluß der Kollektorkontaktelektrode 27 an Aluminium auf die ganze Oberfläche der Scheibe 1 die niederohmigere Schicht 29 über einen Bereich mit

Claims (9)

  1. 3 4
    vermindertem Widerstand entweder durch Aufbringen Emitterkontaktelektrode und die Basiskontaktelekeiner Metallschicht innerhalb des Loches in der trode auf der Stufe.
    Schutzschicht bei 27 und Einlegieren durch die die Es kann auch, wie dies in F i g. 4 dargestellt ist,
    Kollektorzone 21 bildende epitaxiale Schicht hin- die epitaxiale Schicht 21 zunächst als durchgehende durch zur niederohmigeren Schicht 29 hergestellt 5 Schicht auf der niederohmigeren Schicht 29 erzeugt werden oder durch Eindiffusion in das ursprüngliche und danach in einem besonderen Verfahrensschritt Material des Halbleiterkörpers ebenfalls durch das bei der Herstellung des Transistors ein Teil der epiLoch in der Schutzschicht bei 27. taxialen Schicht entfernt werden, um einen Ober-Bei einer npn-Struktur im Silizium kann zum Le- flächenteil der niederohmigeren Schicht 29 freizugieren Gold—Antimon als Kollektorkontaktelektrode io legen. Ebenfalls ist es möglich, die niederohmigere verwendet werden. Die dabei verwendete Temperatur Schicht, die durch Eindiffusion von Störstoffen von hängt von der relativen Menge von Metall und Silizium der Oberfiächenseite des Halbleiterkörpers, welcher so ab, daß die Legierung die niederohmigere Schicht den Kontaktelektroden gegenüberliegt, erzeugt wird, 29 erreicht. freizulegen. Die Kollektorkontaktelektrode 27 wird Bei der Diffusion vom Loch in der Schutzschicht 15 dann direkt an der niederohmigeren Schicht angebei 27 aus kann durch geeignete Auswahl des Diffu- bracht. Das Freilegen der niederohmigeren Schicht 29 sionsstoffes und des ursprünglichen Dotierungsmate- kann durch Ätzen erfolgen, beispielsweise nach der rials für die niederohmigere Schicht 29 erreicht Diffusion der Basiszone. Das Ätzen kann nach verwerden, daß eine nur geringe Verschiebung der schiedenen Verfahren durchgeführt werden, beispiels-Grenze zwischen der die Kollektorzone 21 bildenden 20 weise durch Einwirkung einer chemischen Lösung, epitaxialen Schicht und der niederohmigeren Schicht welche vorzugsweise Fluorionen enthält, oder bei-29 bei diesem Verfahren auftritt. Beispielsweise kann spielsweise durch die elektrolytische Wirkung eines zur Herstellung bei einer npn-Struktur in Silizium elektrischen Stromes in Verbindung mit einem flüs-Phosphor als Diffusionsmittel vom Loch in der sigen Elektrolyten oder beispielsweise durch die Wir-Schutzschicht aus zusammen mit Antimon als Do- 25 kung eines heißen Gases, z. B. von Chlorwasserstofftierungsmaterial für die niederohmigere Schicht 29 gas bei 600° C. Es kann auch ein Funkenerosionsverwendet werden. Die Diffusionsgeschwindigkeit verfahren oder eine mechanische Abtragung, beivon Phosphor ist etwa zehnmal so groß wie spielsweise durch Schleifen, verwendet werden. . die von Antimon. So wird bei einer epitaxialen Das oben beschriebene Halbleiterbauelement wurde Schicht 21 von einer Dicke von 11 μ das Dotierungs- 30 bisher an Hand einer Transistorstruktur als Ausfühmaterial der niederohmigeren Schicht 29 sich 1 μ rungsbeispiel erläutert. Es kann jedoch auch beispielsweit verschieben, bis es das Diffusionsmittel trifft, weise bei den Ausführungsformen nach F i g. 2 bis 4 das sich vom Loch in der Schutzschicht ausgehend die Diffusion der Emitterzone und der zugehörige 10 μ nach innen bewegt. Dieses Verfahren ist auch Kontakt weggelassen werden. Hierbei erhält man eine möglich, wenn die »niederohmigere Schicht« tatsäch- 35 Diode, deren Serienwiderstand vermindert ist. Hch eine Zone ist, deren Widerstand durch Diffusion Das oben beschriebene Halbleiterbauelement kann von der Oberfiächenseite aus vermindert wurde, die sowohl npn-Strukturen, als auch pnp-Strukturen aufder Seite gegenüberliegt, an der die Kontaktelektroden weisen oder aus anderem Halbleiterkörpermaterial angebracht wurden. In diesem Fall ist eine tiefere als Silizium hergestellt sein. Jedes Material, bei dem Diffusion von der Elektrodenoberflächenseite aus 40 das Planarverfahren angewendet werden kann, ist als erforderlich, da der Gradient der zugesetzten Stör- Material für die nicht diffundierte Zone geeignet, z.B. stoffe in der niederohmigeren Schicht flacher ver- auch Germanium und Galliumarsenid, bei denen eine läuft. Schicht von Siliziumoxyd auf die Oberfläche aufge-In F i g. 2 sowie auch in F i g. 3 und 4 ist die Basis- bracht wird, die als Diffusionsmaske wirkt. Außerdem zone mit 22, die Basiskontaktelektrode mit 26, die 45 kann das oben beschriebene Halbleiterbauelement Emitterzone mit 24 und die Emitterkontaktelektrode nicht nur ein Transistor, sondern auch eine Diode, mit 25 bezeichnet. eingesteuerter Gleichrichter oder eine Feldeffektvor-In den F i g. 3 und 4 sind andere Möglichkeiten zur richtung sein. Der Halbleiterkörper, der die nicht weiteren Verminderung des inneren Kollektorwider- diffundierte Zone bildet, kann eine einkristalline intestandes mit Hilfe einer niederohmigeren Schicht dar- 50 grierte Schaltung enthalten, in der mehr als eines der gestellt. oben beschriebenen Halbleiterbauelemente angeord-In Fig. 3 ist eine die Kollektorzone 21 bildende net ist. Das Halbleiterbauelement kann dabei sowohl epitaxiale Schicht als Stufe auf der niederohmigeren in aktiver als auch in passiver Form vorliegen. Die Schicht 29 angeordnet und die Kollektorkontaktelek- Verbindungen zwischen den einzelnen Teilen der trode 27 direkt an der niederohmigeren Schicht 29 55 Schaltung können leitende Streifen im Halbleiteraußerhalb der Stufe angebracht. Die frei liegende körper sein oder metallische Streifen, die auf der Oberfläche der niederohmigeren Schicht kann die Oberfläche des Halbleiterkörpers niedergeschlagen epitaxiale Schicht 21 vollständig oder nicht vollstän- sind, beispielsweise durch Aufdampfen in Vakuum dig umgeben. Zunächst wird epitaxiale Schicht 21 in oder durch Aufbringen von metallischen Drähten Form einer Stufe auf der niederohmigeren Schicht 29 60 oder Bändern, beispielsweise mit Hilfe des Thermodurch eine geeignete Maskierung während des Auf- kompressionsverfahrens. Wachsens erzeugt. In dieser Stufe wird dann die
    Schichtenfolge für den Transistor in üblicher Planar- Patentansprüche:
    technik hergestellt. Die Oxydschicht 63 wird während
    dieses Verfahrens auf der Stufe und der nieder- 65 1. Planar-Halbleiterbauelement mit sämtlichen
    ohmigeren Schicht erzeugt. Die Kollektorkontakt- Kontaktelektroden auf einer ebenen Oberflächenelektrode wird dann direkt auf der niederohmigeren seite eines Halbleiterkörpers, in dem eine von
    Schicht in der gleichen Weise angebracht wie die dieser Oberfläche aus am tiefsten eindiffundierte
    Halbleiterzone mit ihrer den Kontaktelektroden abgewandten Seite mit Abstand einer Schicht gegenüberliegt, die niederohmiger als das Halbleiterkörpermaterial ist, und bei dem die Kon" taktelektrode der nicht diffundierten Halbleiterzone (21) an einem Gebiet, niederohmiger als das Halbleiterkörpermaterial, angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelektrode (27) der nicht diffundierten Halbleiterzone unmittelbar an der Oberfläche der nieder'-ohmigeren Schicht (29) angebracht ist.
  2. 2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die nicht diffundierte Halbleiterzone (21) stufenförmig auf der niederohmigeren Schicht (29) angeordnet ist und die »s Kontaktelektrode (27) der nicht diffundierten Halbleiterzone direkt neben der von der nicht diffundierten Halbleiterzone (21) gebildeten Stufe auf der niederohmigeren Schicht (29) angebracht ist. sw
  3. 3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die niederohmigere Schicht (29) stellenweise den Halbleiterkörper bis an die Oberflächenseite durchdringt, auf der alle Kontaktelektroden (25, 26, 27) angebracht sind.
  4. 4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelektrode (27) der nicht diffundierten Halbleiterzone in einer Materialaussparung der nicht diffundierten Halbleiterzone angebracht ist, die einen Oberflächen· teil der niederohmigeren Schicht (29) freilegt.
  5. 5. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die niederohmigere Schicht (29) aus Metall besteht und auf der den Kontaktelektroden abgewandten Halbleiteroberfläche angeordnet ist.
  6. 6. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht diffundierte Halbleiterzone (21) durch epitaxiales Aufbringen auf der niederohmigeren Schicht (29) erzeugt wird.
  7. 7. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die niederohmigere Schicht (29) durch Diffusion von der allen Kontaktelektroden abgewandten Oberflächenseite des Halbleiterkörpers her erzeugt wird.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der die Kontaktelektrode (27) der nicht diffundierten Halbleiterzone mit der ebenen Oberfläche der trereits teilweise hergestellten niederohmigeren Schicht (29) verbindende Bereich des Halbleiterkörpers durch Legieren niederohmiger gemacht wird.
  9. 9. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die niederohmigere Schicht (29) durch Diffusion von der Halbleiterkörper» oberflächenseite der Kontaktelektroden (25, 26, 27) her bis an diese Oberflächenseite geführt wird.
    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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