"Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-
anor dnung
Planaranordnungen wie Planartransistoren, Planardioden
oder Festkörperschaltkreise, werden bekanntlich mit Hilfe
sogenannter Diffusionsmasken hergestellt. Darunter ver-,
steht man im wesentlichen sehr dünne Quarzschichten, die
sich auf der Halbleiteroberfläche befinden, und die über
einen Photoätzprozess Öffnungen erhalten, durch die das
Diffusionsmaterial hindurchdiffundieren kann, während es
an allen Stellen ohne Öffnungen am Eindringen in den Halb-
leiterkörper gehindert wird. Diese Diffusions-Maskierungs-
t.echnik zur Herstellung von planaren Sturkturen kann im-
mer nur mit Diffusionsmaterialien arbeiten, für die es
.diffusionshemmende Schichten gibt, die man als Maske ver-
wenden kann. Im allgemeinen verwendet man als diffusions-
hemmende Schicht bei Silizium-, Germanium- und Gallium=
Arsend-Planar-Transistoren diinne Quarzschichten, die
eine hinreichende Maskierungsfähigkeit gegen Dotierungs-
substanzen wie z.B. Phosphor, Arsen und Antimon sowie ge-
gen Bor besitzen. Andere Diffusionsmaterialien wie z.F3. Gallium,
Indium oder Aluminium werden durch dünne 4uarzschichten in ihrer Diffusion nicht
gehemmt und scheiden deshalb bei der Herstellung von Planaren Strukturen mit Hilfe
von lokaler Eindiffusion aus. Der Erfindung liegt unter anderem die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren aufzuzeigen, welches auch mit den Substanzen wie Gallium, Indium und
Aluminium, für die es keine diffusionshemmenden Schichten gibt, Planare Anordnungen
herzustellen gestattet, und das darüber hinaus ganz allgemein die Herstellung von
Planaren Anordnungen.ohne die Verwendung von Diffusionsmasken ermöglicht. Die Erfindung
besteht darin, daß in einem Halbleiterkörper vom ersten Leitungstyp auf einer Oberflächenseite
eine Vertiefung hergestellt wird, daß anschließend in die gleiche Oberflächenseite
des FIalbleiterkörpers ohne Diffusionsmaske eine Zone vom zweiten Leitungstyp eipdiffundiert
wird, deren Eindringtiefe geringer ist als die der Vertiefung, daß dann der Halbleiterkörper
auf der gleichen Seite so weit abgetragen wird, daß die Vertiefung verschwindet
und die Zone vom zweiten Leitungstyp die erforda3.chen Abmessungen erhält, und daß
schließlich die Oberfläche des Halbleiterkörpers mit einer Quarzschicht versehen
wird, die zur Kontaktierung der Halbleiteranordnungen wieder Wöffnet
wird. Zur Herstellung einer Diode. z.L. brauchen die zwei
Zonen vom entgegengesetztene.i ruf der ;;-ei chen
Oberflächenseite oder auf gegenutic:i.lic@;@enden Oberflächen-
seiten des Halbleiterkörpers nur noch Lontaktiert zu wer--
den.
Das Verfahren nach der Erfindung' hat rii cAit nur den Vor-
teil, daß es die Herstellung von Planaren Auordnüngen
unter Verwendung von Diffusionsstörstel l en ermöglicht,
für die es leine diffusionshemmenden eii clit en gibt, son-
dern ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht auch
darin, claß man z.B. Planartransistoren mit einem Halb-
leiterkörper aus: Germanium herstellen kann, die sowohl
eine npn- als auch eine hnp-Sclii clit eiifol,#;e haben und
zueinander echt komplementär sind. .Ein weiterer Vorteil
der Erfindung besteht darin, <iaß man auch größere Struk-
turen in Planarausführung komplementir herstellen kann.
Zur Herstellung einer Halbleiterdiode mit besonders ab-
ruptem pn-Übergang wird erfindungsgewäß vorgeschlagen,
daß nach der Herstellung einer Vertiefung -in einem Halb-
leiterkörper vom ersten Leitungstyp in die Oberflächen-
seit. mit der Vertiefung ohne Diffusionsmaske zwei Halb-
leiterzonen vom entgegengesetzten Leitungstyp gleichzei-
tig oder nacheinander derart eindiffundiert werden, daß
die diffundierte Zone vom Leitungstyp des Halbleiterkörpers der
Zone vom entgegengesetzten Leitungstyp vorgelagert ist und die beiden 1:indringtiefen
zusammen. geringer sind als die Tiefe der Vertiefung. Anschließend wird dann der
Halbleiterkörper soweit abgetragen, daß die Vertiefung verschwindet und die eindiffundierten
Zonen die erforderlichen Abmessungen erhalten. Der Halbleiterkörper wird schließlich
noch mit einer Quarzschicht versehen, die zur Kontaktierung der Diode wieder geöffnet
wird. Ein Transistor entsteht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise
dadurch, daß in einem Halbleiterkörper vom Leitungstyp der Kollektorzone auf einer
Oberflächenseite eine Vertiefung hergestellt wird, und daß anschließend zur Herstellung
der Basiszone in die gleiche Oberflächenseite des Halbleiterkörpers ohneiffusionsmaske
eine Zone vom Leitungstyp der Basiszone eindiffundiert wird, deren Eindringtiefe
geringer -ist als die der Vertiefung. Danach wird der Halbleiterkörper auf der gleichen
Seite so weit abgetragen, daß die Vatiefung verschwindet und aus der Zone vom Leitungstyp
der Basiszone die Basiszone entsteht. Nach dem Aufbringen einer Quarzschickt wird
durch ein Diffusionsfenster in dieser Quarzschickt die Emtterzone eindiffundiert
und im Anschluß an die Emitterdiffusion die Quarzschicht an den Kontaktie-
rungsstellen geöffnet, so daß die Basis- und die Emitter-
.zone kontaktiert werden können.
Während -Sich dieses Verfahren besonders zur Herstellung
von npn-Transistoren eignet, besteht ein anderes Ver-
fahren zur Herstellung eines Transistors gemäß der Er-
findung darin, daß in einem Halbleiterkörper vors Lei-
tungstyp der Kollektorzone auf einer Oberflächenseite
eine Vertiefung hergestellt wird,, und daß ansch°Tießend
zur Herstellung der Emitterzone in die gleiche Oberflächen-
seite des Halbleiterkörpers ohne Diffusionsmaske eine Zone
vom Leitungstyp der Emitterzone-eindiffundiert wird, de-
ren Eindringtiefe geringer ist als die der Vertiefung.
-
Der Halbleiterkörper wird dann asf der gleichen Seite so-
weit abgetragen, daß die Vertiefung verschwindet und aus
der Zone vom Leitungstyp der Emitterzone die
Emitterzone
entsteht. Auf diesen Halbleiterkörper wird schließlich
noch eine Quarzschicht aufgebracht und durch ein Diffu-
sionsfenster in dieser Quarzschicht die Basiszone durch
die Emitt®rzone hindurch in den Halbleiterkörper eindif-
fundiert. Im Anschluß an die Basisdiffusion wird die Quarz-
Schicht an den Kontaktierungsstellen geöffnet, so daß die
Hasia- und die Emitterzone kontaktiert werden können: Die-
ses Verfahren eignet sich besonders zur Herstellung
von
Transistoren mit pnp-Schichtenfolge:
Ein anderes Verfahren zur ferstellung eines Transistors nach der
Erfindung besteht darin. dail in einem Halbleiterkörper vom Leitungstyp der liollel;
tt).L z-one aii f einer Oberflächenseite eine erste Vertiefung und in dieser eine
zweite Vertiefung hergestellt werden. Danach wird zur Herstellung der Emitterzone
in die gleiche Oberflächenseite des Halbleiterkörpers ohne Diffiisionsmashe eine
Zone vom Leitungstyp der Emitterzone eindiffundiert, deren Eindringtiefe geringer
ist als die der zweiten Vertiefung. Der Boden und die Wand der ersten Vertiefung
werden dann soweit abgetragen., daß die zweite Vertiefung verschwindet und aus der
Zone vom Leitungstyp der L;mitterzone dien Emitterzone entsteht. Zur Herstellung
der Basiszone wird in die gleiche Oberflächenseite des Halbleiterkörpers ohne Diffusionsmaske
eine Zone vom Leitungstyp der Basiszone eindiffundiert, deren Eindringtiefe geringer
ist als die der noch vorhandenen Vertiefung. Schließlich wird der Halbleiterkörper
auf -der gleichen Seite soweit abgetragen, daß die Vertiefung verschwindet und aus
der Zone vom Leitungstyp der Basiszone die Basiszone entsteht. Im Anschluß an die
Emitterdiffusion wird die Quarzschicht noch an den Kontaktierungsstellen geöffnet,
so daß die Basis- und die Emitterzone kontaktiert werden können. Die Erfindung wird
im folgenden an einigen Ausführungsbei-
.spielen näher erlhutert.
Oie Ficureii 1 bis 4 Lettct'2Eln die Ierstel ltar.@'r einer
pla-
nagen Germanium-Diode, bei der die Diffusionszone im lIalb-
leiterkörper durch Eindiffusion von Gallium liergeEtelt
zaird, einem Störstellenmaterial also, fair das es bekannt-
lieh keine diffusionshemmende :@cl icltt ,gibt. Zur Iierstel-
hing dieser Germanium-Diode wird nach der Figur 1 in ei-
nen n-Germanium-Iialbleiterkdirper 1 erfindungsgemäß eine
Vertiefung -2 eingeätzt:, die im- folgenden immer als Grube
bezeichnet wird. Nach dem Ätzen -der Grube `wird in die
Oberflächenseite mit der "Grube ohne Diffusionsmaske Gal-
lium eindiffundiert, wobei nach der Figur 2 die Diffusions-
zone-3 . vom p-Letungtyli entsteht, die sich über die ge-
samte eine überflächenseite erstreckt. Nach dem Difusions-
prozeß wird der Iialbleiterkörper 1 nach der Figur 3 auf
derjenigen Seite, auf der sich die Grube 2 befindet, so
-weit abgetragen, daß die Grube verschwindet und daß der
durch die Abtragung entstehende Oberflächenteil 4 mit dem
Boden 5 der Grube 2 in einer Ebene liegt. Die Abtragung
erfolgt beispsielsweise durch Ätzen; damit der Boden der
Grube nicht auch abgeätzt wird, wird vor oder nach der
Gallium-Diffusion in den Boden der Ätzgrube eine Schutz-
Schicht. 6 eingebracht, cLie als Ätzschutz beim Ätzprozeß
dieent
Die Abmessungen der Atzgrdbe sowie die Eindringtiefe der Diffusionszone
sind .so zia wählen ; daß die nach der Abtragung entstehende Halbleiterzone 7, die
den nach dem Abätzen von der-Diffusionszone 3 verbleibenden Teil darstellt, die
erforderlichen Abmessungen aufifeist. Vor allem muß die-Bedingung erfüllt sein,
daß die Eindringtiefe der Diffusionszone-3 geringer ist als die Tiefe der Ätzgrube
2. Die fertige Germanium-Diode zeigt die Figur 4. Zum Schutz der Halbleiteroberfläche
und vor allem des pn-Überganges ist auf die iialbleiteroberfläche noch eine Quarzschicht
$ aufgebracht, die in der Mitte, beispielsweise mit Hilfe des Photoresstverfahrens.,
mit einer Offnung zur Kontaktierung der p-leitenden Halbleiterzone 7 versehen wird.
Wird das Material für die Schutzschicht 6 so gewählt, daß es gleichzeitig als Kontaktierungsmateriai
verwende werden kann, so kann das Schutzschichtmaterial als Kontaktierungsmaterial
auf der Halbleiteroberfläche belassen werden. Als Schutzschichtmaterial, das gleichzeitig
als Kontaktierungsmaterial verwendet werden kann, eignen sich beispielsweise--leitende
Metalloxyde wie Titan-Monoxyd, Chrom-Monoxyd oder auch Metalle wie z.B. Molybdän,
Titan, Chrom, Wolfram oder Platin. Natürlich können zur Ätzmaskierung auch andere
Materialien wie z.B. Quarz, SiO oder Fluoride verwendet
werden, die jedoch nicht leitend sind und deshalb auch
naht als Kontaktierungsmaterial Anwendung finden können.
Die Figuren 5 bis 7 betreffen die Herstellung eines npn-
Transistors nach der Erfindung. Zunächst wird wieder eine
Grube 2 in einen n-leitenden HalbleiterkörpE 1 vom Lei-
-tungstyp der@Kollelctorzone eingeätzt, deren Abmessungen
derart gewählt werden, daß sich nach der Eindiffusion
einer Zone vom Leitungstyp cler Basiszone durch Abtragung
des Halbleiterkörpers die Basiszone ergibt. Nach der I.Ier-
steilung der Ätzgrube 2 wird in de gesamte Oberflächen-
seite mit der Ätzgrube ein Störstellenmater-ial eindiffun--
dert, welches im Halbleiterkörper den p-Leitungstyp er-
zeugt. Hierfür eignen sich beispielsweise Gallium, Indium;
oder Zink. Durch diesen Diffusionsprozeß-erhält man nach
Gier Figur 5 die p-leitende Zone 3 vom Leitungstyp der
Basiszone. Die Basiszone 7 selbst erhält man nach- der
Figur 6 durch Abtragen der einen Oberflächenseite des
Halbleiterkörpers bis zum Boden 5 der Ät-zgrube 2. Vor
dieser Ätzabtragung wird auf den &-*Boden der Grube 2 eine
Schutzschicht 6, z.H. eine Quarzschicht oder auch eine
Lackschicht, gebracht, die nach dem Ätzprozeß abegelöst
wird.
Da zur Herstellung einer n-leitenden Halbleiterzone dif-
fusionshemmende Schichten wie z.B. Quarz zur Verfügung stehen,
kann die Emitterzone 9 im Gegensätz-zur Basiszone 7 nach
dem üblichen Planarverial)reii
sein Zweck wird näch der I@i,-<rr j aitt die 11.zit)leiteroiiei--
fläche eine Quarzschicht 8 -rtfgebracht, d.i.: ztuiäclist finit.
einem Emitterdiffusionsfenster 1o und nach der Emitter-
diffusion mit zwei weiteren Fenstern 11 zur Kontaktierung
der Basiszone versehen wird. Die hontaictierung der Kol-
lektorzone kann auf der gegenüberliegenden Oberflächen-
Seite erfolgen.
In ähnlicher Weise lassen sich gemäß den Figur Fi bis 11
Transistoren mit pnp-Struktur herstellen. Hierbei geht
man nach der Figur 8 von einem p-leitenden Kollektorkör-
per 1 aus, in den wiabrum eine Grube 2 eingeätzt wird.
Danach wird eine p-Diffusion (3) durchgeführt, jedoch
nicht zur Herstellung der i3asiszone, sondern zier Herstel-
lung der Emitterzone; vier Boden der Grube wird wieder mit
einer Schutzschicht 6 gegen den späteren Ätzangriff Tiber-
deckt. Diese Schutzschicht bann hier z.13. bereits eine
Metallschicht, etwa Molybdän, sein, Die Figur f@ zeigt die
Anordnung nach der p-Diffusion und nach dem Aufbringen
der Schutzschicht 6. Nach einem Ätzprozeß, bei dem wieder
die Oberfläche des Halbleiterkörpers auf die Höhe des Bo-
dens der Grube 2 herabgeätzt und dadurch die Emtterzone 9
hergestellt wird, wird die ganze Halbleiteroberfläche mit
einer Quarzschicht 8 überzogen und gemäß Figur g das
Fen-
ster 12 für die Basisdiffusion geöffnet. i)anach wird die
Basiszone 7 durch das Fenster 22 uri((iiarcli die iniitter-
Lone-9 hindurchdiffundiert. Die Figuren io und 11 zeilgen
den fertigen Transistor.
Die Figuren 12 bis 16 zeigen die Herstellung 1'1a-
nartransistors, bei der für keines Gier beiden i)if'f'usioiis--
materialien, d.h. weder für die den rt-Lei.tun@styh noch -
für die den p-Leitungstyp ergebenden i)affiisioaismat-eria-
lien, Diffusionsmasken verwendet werden. !)ieses Verfah-
ren eignet sich älso zur Herstellung von Planartransisto-
ren, -Dioden sowie Festkörperschaltkreise aus beliehic;etn
HalbleitermatriaT -fand mit beliebigen Diffusionsmateria-
lien. ,Als Ausführungsbeispiel soll die Herstellung eines
Planartransistors in Germanium, bei dem Phosphor und
Gallium oder Phosphor und Indium als Di.L'fusionsmateria-
lien Verwendung finden, beschrieben werden. In einem
ersten Verfahrensschritt werden gemäß der Erfindung nach
der Figur 12 i@n die Oberfläche eines f-leitenden Halblei-
terkörpers 1 zwei Ätzgruben eingebracht, von denen eine,
die weniger tiefe (13) der Größe der späteren Basiszone
entspricht, und die zweite, kleinere (14), innerhalb die-
ser ersten Ätzgrube der Größe der späteren TEmitterfläche
entspricht
Nach der Herstellung der beiden ineinander greifenden
Gruben
13 und 14 wird in den P-leitenden Kollektorkörper 1 zur Herstellung
der Emitterzone die p-leitende Zo-
ne 3 vom Leitungstyp der
Emitterzone eindiffundiert. Die Diffusionstiefe dieser Zone 3 muß geringer sein
als die Tiefe der Grube 14, damit bei der Abtragung gemäß der Figur 14 von der Diffusionszone
3 nur noch die Emitterzone 9 übrigbleibt. Die Schutzschicht 6 dient wiederum als
Ätzmarke bei der Ätzabtragung, die in diesem Ausführungsbeispiel jedoch so erfolgt,
daß nicht die ganze eine Oberflächenseite bis zum Boden der htzgrube 14 abgetragen
wird, sondern nur der mittlere Bereich, während am Rand
die Bereiche 15
stehenbleiben. Diese Bereiche sind derart
bemessen, daß sich bei der nächsten
Diffusion in Verbindung mit einer erneuten Abtragung die Basiszone ergibt. ar Herstellung
der Basiszone wird nach der Figur 15 in
den Halbleiterkörper die Zone 16
vom Leitungstyp der Ba-
siszone eindiffundiert, deren.Diffusionst.efe
geringer
ist als die Tiefe der Ätzgrube 13. Die Basiäzone
7 wird
dann gemäß der Figur 16 durch Abtragung hergestellt, wo-
bei
vor dem Ätzen wieder eine Schutzschicht Q auf den
nicht abzutragenden
Teil der Halbleiteroberfläche aufge-
bracht wird. Schließlich ist auf die
Halbleiteroberfläche
noch eine Quarzschicht $ aufgebracht, die Öffnungen 1o
und
11 zur Kontaktierung der Emitterzone bzx. der Basis-
zone des Transistors enthält.
Besonders einfach läßt siati nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren eine hyperabrupte Diode herstellen, deren IIer-
stellungsverfahren in Verbindung mit den Figuren 17 bis
' 2o näher erläutert wird. In einen n-leitenden Ausgangs-
körper 1 wird nach der Figur 17 zunächst eine Grabe 2
eingeätzt, die der Größe des paa-Überganges der Diode ent-
spricht. Danach wird, zß. mit Hilfe von Gallium-Arsenid.
oder Gallium-Antimonid, eine nöppeldJffusion oder eine
Simultan-Dffusion von- Antimon und Gallium durchgeführt
Da der Diffusionskoeffizient von Antimon größer ist als
der von Gallium; entsteht an der Oberfläche eine sehr
strk p-dotierte Schicht 18 und darunter eine Antimon-
dotierte Schicht 19, die einen starken Gradienten nach
dem Innern des Halbleiterkärpers aufweist. Die Figur 18
zeigt die auf diese Weise erhaltene Anordnung, bei der
der Boden der Ätzgrube wiedermn mit einer ätzfesten Schutz-
Schicht 6 versehen ist. In der Figur 19 ist der Halbleiter-
körper-auf die Höhe des Bodens der Atzgrube 2 abgeätzt.
Die Abtragung der Ätzgrube kann natürlich in allen Aus-
führungsbeispielen im Prinzip auch über den Boden der Ätz-
grubehinaus'erfolgen. Die fertige Diode zeigt schließlich
die Figur 2a"-deren Halbleiterkörper mit einer
Quarzschicht I
überzogen ist',' in -die ein D ödenfenster eingebracht wird,
0
in denn der bletallkontakt3abgeschieden wird.
"Process for the production of a semiconductor
arrangement
Planar arrangements such as planar transistors, planar diodes
or solid-state circuits, are known to be using
so-called diffusion masks. Including
one stands essentially very thin quartz layers that
are on the semiconductor surface, and the over
a photo-etching process to obtain openings through which the
Diffusion material can diffuse through while it
at all points without openings to penetrate into the half
conductor body is prevented. This diffusion masking
t.echnik for the production of planar structures can im-
Always work only with diffusion materials for which it is
.diffusion-inhibiting layers that can be used as a mask
can turn. In general one uses as diffusion
inhibiting layer with silicon, germanium and gallium =
Arsend planar transistors are thin quartz layers that
sufficient masking ability against doping
substances such as phosphorus, arsenic and antimony as well as
possess boron. Other diffusion materials such as F3. Gallium, indium or aluminum are not inhibited in their diffusion by thin layers of quartz and are therefore excluded from the production of planar structures with the help of local diffusion. The invention is based, inter alia, on the object of showing a method which allows planar arrangements to be produced even with substances such as gallium, indium and aluminum, for which there are no diffusion-inhibiting layers, and which moreover allows the production of planar arrangements in general. without the use of diffusion masks. The invention consists in that in a semiconductor body of the first conductivity type a depression is produced on one surface side, that subsequently a zone of the second conductivity type is eipdiffused into the same surface side of the semiconductor body without a diffusion mask, the penetration depth of which is less than that of the depression Semiconductor body is removed on the same side so far that the depression disappears and the zone of the second conductivity type receives the required dimensions, and that finally the surface of the semiconductor body is provided with a quartz layer which opens again to make contact with the semiconductor arrangements will. For making a diode. zL need the two
Zones from the opposite.i call the ;; - ei chen
Surface side or on Gegenutic: i.lic @; @ end surface
side of the semiconductor body only to be contacted
the.
The method according to the invention has only the advantage
part that there is the production of planar assemblies
using diffusion disturbances enables
for whom there are leash diffusion-inhibiting eii clits, but
There is also a major advantage of the invention
in that, for example, planar transistors with a half
Conductor made of: Germanium can produce both
a npn- as well as a hnp-clit eiifol, #; e have and
are genuinely complementary to each other. .Another advantage
of the invention consists in the fact that larger structures
doors in planar design can complement.
For the production of a semiconductor diode with especially
ruptem pn junction is proposed according to the invention,
that after making a recess -in a half-
conductor body of the first conduction type in the surface
since. with the recess without diffusion mask two half-
conductor zones of the opposite line type at the same time
tig or successively are diffused in such a way that
the diffused zone of the conductivity type of the semiconductor body is upstream of the zone of the opposite conductivity type and the two 1: penetration depths together. are less than the depth of the recess. The semiconductor body is then removed to such an extent that the depression disappears and the diffused zones acquire the required dimensions. The semiconductor body is finally provided with a quartz layer, which is opened again to make contact with the diode. A transistor is produced according to the method according to the invention, for example, in that a depression is produced in a semiconductor body of the conductivity type of the collector zone on one surface side, and that a zone of the conductivity type of the base zone is then diffused into the same surface side of the semiconductor body without a diffusion mask to produce the base zone Penetration depth is less than that of the recess. The semiconductor body is then removed on the same side to such an extent that the V-indentation disappears and the base zone arises from the zone of the conductivity type of the base zone. After a quartz layer has been applied, the emitter zone is diffused through a diffusion window in this quartz layer and, following the emitter diffusion, the quartz layer is points opened so that the base and emitter
.zone can be contacted.
While -this method is particularly useful for manufacturing
of npn transistors, there is another
drive to manufacture a transistor according to the
finding in the fact that in a semiconductor body before the conduction
type of collector zone on one surface side
a recess is made, and that subsequently
to produce the emitter zone in the same surface
side of the semiconductor body without a diffusion mask a zone
diffused in by the conduction type of the emitter zone, de-
ren penetration depth is less than that of the recess. -
The semiconductor body is then asf the same side as-
far removed that the depression disappears and out
of the conduction-type zone of the emitter zone, the emitter zone
arises. Finally, on this semiconductor body
another layer of quartz is applied and through a diffusion
sion window in this quartz layer through the base zone
the emitter zone differs into the semiconductor body
well-founded. Following the base diffusion, the quartz
Layer opened at the contact points so that the
Hasia and the emitter zone can be contacted:
This process is particularly suitable for the production of
Transistors with pnp layer sequence:
Another method of making a transistor according to the invention is to do so. dail in a semiconductor body of the conduction type of liollel; tt) .L z-one aii f one surface side a first recess and in this a second recess can be made. Thereafter, in order to produce the emitter zone, a zone of the conductivity type of the emitter zone is diffused into the same surface side of the semiconductor body without a diffusion mask, the penetration depth of which is less than that of the second depression. The bottom and the wall of the first depression are then removed to such an extent that the second depression disappears and the emitter zone arises from the zone of the conductivity type of the middle zone. To produce the base zone, a zone of the conductivity type of the base zone is diffused into the same surface side of the semiconductor body without a diffusion mask, the penetration depth of which is less than that of the depression that is still present. Finally, the semiconductor body is removed on the same side to such an extent that the depression disappears and the base zone arises from the zone of the conductivity type of the base zone. Following the emitter diffusion, the quartz layer is opened at the contacting points so that contact can be made with the base and emitter zones. In the following, the invention is based on some exemplary embodiments. .play explained in more detail.
Oie Ficureii 1 to 4 Lettct'2Eln the Ierstel ltar. @ 'R a pla-
gnaw germanium diode, in which the diffusion zone is
Conductor body liergeEtelt by diffusion of gallium
zaird, an impurity material, fair that it is known-
lent no diffusion-inhibiting: @cl icltt, there. To Iierstell-
hung this germanium diode is shown in FIG.
nen n-germanium Iialbleiterkdirper 1 according to the invention
Etched in recess -2: which is always referred to as a pit in the following
referred to as. After etching -the pit `is in the
Surface side with the "pit without diffusion mask Gal-
lium diffused in, wherein according to Figure 2 the diffusion
zone-3. from the p-Letungtyli, which extends over the
Velvet extends one surface side. After the diffusion
process, the Iialbleiterkkörpers 1 according to Figure 3 on
the side on which the pit 2 is located, so
Far removed, that the pit disappears and that the
surface part 4 resulting from the removal with the
Floor 5 of the pit 2 lies in one plane. The removal
takes place, for example, by etching; thus the bottom of the
Pit is not also etched away before or after the
Gallium diffusion in the bottom of the etch pit provides a protective
Layer. 6 introduced, cLie as etch protection during the etching process
dieent
The dimensions of the etching pit and the depth of penetration of the diffusion zone are to be chosen. that the semiconductor zone 7 produced after the removal, which represents the part remaining after the etching of the diffusion zone 3, has the required dimensions. Above all, the condition must be met that the penetration depth of the diffusion zone-3 is less than the depth of the etching pit 2. The finished germanium diode is shown in FIG A quartz layer $ is also applied, which is provided in the middle, for example with the aid of the photoresist method., with an opening for contacting the p-conducting semiconductor zone 7. If the material for the protective layer 6 is chosen so that it can be used as a contacting material at the same time, the protective layer material can be left as a contacting material on the semiconductor surface. As a protective layer material that can be used as a contacting material, for example, conductive metal oxides such as titanium monoxide, chromium monoxide or metals such as molybdenum, titanium, chromium, tungsten or platinum are suitable. Of course, other materials such as quartz, SiO or fluoride can also be used for etching masking which, however, are not conductive and therefore also
seam can be used as a contacting material.
Figures 5 to 7 relate to the production of an npn-
Transistor according to the invention. First there will be another
Pit 2 in an n-conducting semiconductor body 1 from the conductor
-Type of the @ Kollelctorzone etched, their dimensions
be chosen so that after the diffusion
a zone of the conductivity type of the base zone by ablation
of the semiconductor body results in the base zone. After the I.Ier-
slope of the etching pit 2 is in the entire surface
side with the etching pit an impurity material diffused
which changes the p-conductivity type in the semiconductor body
testifies. For example, gallium and indium are suitable for this;
or zinc. Through this diffusion process one obtains after
Gier Figure 5 shows the p-conductive zone 3 of the conductivity type
Base zone. The base zone 7 itself is obtained afterwards
Figure 6 by removing one surface side of the
Semiconductor body to the bottom 5 of the etching pit 2. Before
This etch removal is on the & - * bottom of the pit 2 a
Protective layer 6, for example a quartz layer or also a
Lacquer layer brought, which is peeled off after the etching process
will.
Since the production of an n-conducting semiconductor zone differs
fusion-inhibiting layers such as quartz are available,
In contrast to the base zone 7, the emitter zone 9 can follow
the usual planarverial) reii
Its purpose will next be the I @ i, - <rr j aitt the 11th zit) leiteroiiei--
surface a quartz layer 8 -rtf brought, ie: ztuiäclist finite.
an emitter diffusion window 1o and after the emitter
diffusion with two further windows 11 for contacting
the base zone is provided. The honoring of the col-
lektorzone can be on the opposite surface
Side.
In a similar way, according to FIGS
Manufacture transistors with a pnp structure. Here goes
according to Figure 8 of a p-conducting collector body
per 1, in which a pit 2 is etched around.
After that, a p-diffusion (3) is carried out, however
not for the production of the i3asiszone, but for decorative production
ment of the emitter zone; four bottom of the pit will be back with
a protective layer 6 against the later etching attack Tiber-
covers. This protective layer bans here z.13. already one
Metal layer, such as molybdenum, the figure f @ shows the
Arrangement after p-diffusion and after deposition
the protective layer 6. After an etching process in which again
the surface of the semiconductor body at the level of the bottom
the dens of the pit 2 and thereby the Emtter zone 9
is produced, the entire semiconductor surface is with
coated with a quartz layer 8 and according to FIG.
ster 12 opened for the base diffusion. i) thereafter the
Base zone 7 through the window 22 uri ((iiarcli the iniitter-
Lone-9 diffused through it. Figures io and 11 lines
the finished transistor.
Figures 12 to 16 show the production 11a
nartransistors, in which neither i) if'f'usioiis--
materials, ie neither for the rt-Lei.tun@styh nor -
for the i) affiisioaismat-eria-
lien, diffusion masks can be used. !) his procedure
ren is also suitable for the production of planar transistor
ren, diodes and solid-state circuits from beliehic; etn
Semiconductor matrix found with any diffusion material
lien. As an exemplary embodiment, the production of a
Planar transistor in germanium, in which phosphorus and
Gallium or Phosphorus and Indium as Di.L'fusionsmateria-
can be used. In one
first process step are according to the invention
of Figure 12 i @ n the surface of an f-conducting semiconductor
terkörpers 1 introduced two etching pits, one of which,
the less deep (13) the size of the later base zone
corresponds, and the second, smaller (14), within the-
This first etch pit the size of the later TEmitter area
is equivalent to
After the two intermeshing pits 13 and 14 have been produced, the p-conductive zone 3 of the conductivity type of the emitter zone is diffused into the p-conductive collector body 1 to produce the emitter zone. The diffusion depth of this zone 3 must be less than the depth of the pit 14 so that only the emitter zone 9 remains from the diffusion zone 3 during the removal according to FIG. The protective layer 6 in turn serves as an etching mark during the etching removal, which in this exemplary embodiment takes place in such a way that not the entire one surface side is removed to the bottom of the etching pit 14 , but only the middle area, while the areas 15 remain at the edge. These areas are dimensioned in such a way that the base zone results during the next diffusion in connection with a renewed removal. ar production of the base zone according to FIG 15 in the semiconductor body, the diffused region 16 of the conductivity type of the base zone, deren.Diffusionst.efe is less than the depth of the etch pit 13. The Basiäzone 7 is then prepared according to the Figure 16 by ablation, WO-in prior to the etching a protective layer Q is introduced listed on the non-removal portion of the semiconductor surface again. Finally, a quartz layer $ is applied to the semiconductor surface, the openings 1o and 11 for contacting the emitter zone bzx. the base- zone of the transistor contains.
It is particularly easy to use siati according to the invention
Process to produce a hyperabrupt diode whose IIer-
positioning method in connection with Figures 17 to
'2o is explained in more detail. In an n-conducting output
According to FIG. 17, body 1 initially becomes a grave 2
etched in, which corresponds to the size of the paa transition of the diode
speaks. After that, zß. with the help of gallium arsenide.
or gallium antimonide, a nöppeldjffusion or a
Simultaneous diffusion of antimony and gallium carried out
Since the diffusion coefficient of antimony is greater than
that of gallium; creates a very on the surface
strong p-doped layer 18 and underneath an antimony
doped layer 19, which has a strong gradient
having the interior of the semiconductor body. The figure 18
shows the arrangement thus obtained in which
the bottom of the etch pit is covered with an etch-proof protective
Layer 6 is provided. In Figure 19, the semiconductor
body-etched to the level of the bottom of the etching pit 2.
The removal of the etch pit can of course be done in any way
guidance examples in principle also on the bottom of the etching
pit out 'success. The finished diode finally shows
2a ″ - their semiconductor body with a quartz layer I.
is covered ',' in -which a dore window is inserted,
0
in because the metal contact3 is deposited.