DE1544327C3

DE1544327C3 -

Info

Publication number: DE1544327C3
Application number: DE1544327A
Authority: DE
Inventors: Reinhold 7100 Heilbronn Kaiser
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1951-01-28
Filing date: 1951-01-28
Publication date: 1974-11-21
Also published as: DE1544327A1; DE1564857A1; DE1544327B2; DE1564887A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer dotierten Zone in einem Halbleiterkörper, bei dem vor dem Herstellen der dotierten Zone ein getternder Bereich erzeugt wird.

Ein solches Verfahren ist bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird der Halbleiterkörper zunächst einer mechanischen Behandlung an seiner Oberfläche unterzogen und anschließend einer Temperaturbehandlung unterworfen. Gegebenenfalls wird bei dem bekannten Verfahren noch eine Oberflächenätzung durchgeführt. Nach einem älteren Vorschlag werden zum Herstellen eines von unerwünschten Verunreinigungen freien pn-Uberganges in einem Halbleiterkörper in einem von dem pn-übergang entfernten, begrenzten Oberflächenbereich des Halbleiterkörpers Kristallgitterstörungen erzeugt. Anschließend wird das Gettern der unerwünschten Verunreinigungen bei einer solchen Temperatur durchgeführt, bei der die Diffusionslänge der Verunreinigung etwa dem Abstand der Zone des pn-Überganges von dem gestörten Oberflächenbereich entspricht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches sich für die moderne Halbleitertechnik besser eignet als das bekannte bzw. vorgeschlagene Verfahren. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung vorgeschlagen, daß der getternde Bereich im Halbleiterkörper derart erzeugt wird, daß er die zu dotierende Zone seitlich umgibt, und daß dann die dotierte Zone derart in den Halbleiterkörper eingebracht wird, daß sie den getternden Bereich nicht berührt.

Bei der Herstellung eines pn-Überganges mit Hilfe der Erfindung wird der getternde Bereich zwar möglichst nahe an die dotierte, für den pn-übergang benötigte Zone herangebracht, jedoch nur so nahe, daß die Sperreigenschaften des pn-Uberganges durch die getternde Zone nicht beeinträchtigt werden.

Als getternde Stoffe eignen sich beispielsweise die üblichen Dotierungsstoffe, die im Halbleiterkörper den p- oder n-Leitungstyp erzeugen. Der getternde Bereich kann den gleichen oder den entgegengesetzten Leitungstyp aufweisen wie die von ihm umgebene dotierte Zone.

Der getternde Bereich im Halbleiterkörper wird nach der Erfindung beispielsweise dadurch hergestellt, daß die Oberfläche der dotierten Zone mit einer diffusionshemmenden Schicht bedeckt wird und anschließend die Getterstoffe in den Halbleiterkörper eindiffundiert werden. Nach der Herstellung des getternden Bereiches wird auf der Halbleiteroberfläche eine diffusionshemmende Schicht mit einem Diffusionsfenster erzeugt, durch das Störstellen in den Halbleiterkörper zur Herstellung der dotierten Zone eindiffundiert werden. Bei diesem Verfahren wird die dotierte Zone durch den getternden Bereich seitlich eingeschlossen. Läßt man die Getterstoffe auch in die der dotierten Zone gegenüberliegenden Oberflächenseite des Halbleiterkörpers eindiffundieren, so entsteht im Halbleiterkörper noch ein zusätzlicher getternder Bereich, der der Vorderfront der dotierten Zone gegenüberliegt. Die günstigsten Ergebnisse werden erzielt, wenn die dotierte Zone allseitig von einem getternden Bereich eingeschlossen wird. Der getternde Bereich darf jedoch dabei die dotierte Zone nicht berühren, sondern nur möglichst nahe an sie heranreichen.

Die Erfindung findet bevorzugt bei der Herstellung der Basiszone eines Transistors Anwendung. Zur Herstellung eines Planartransistors z. B. wird nach der Erfindung die Oberfläche der Basiszone sowie ein daran angrenzender Oberflächenbereich der Kollektorzone mit einer diffusionshemmenden Schicht bedeckt. Anschließend werden Getterstoffe in den Halbleiterkörper vom Leitungstyp der Kollektorzone eindiffundiert. Nach der Herstellung des getternden Bereiches, der sich in der Kollektorzone des Transistors befindet, wird auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers eine diffusionshemmende Schicht mit einem Basisdiffusionsfenster hergestellt, durch das dann die Basiszone in den Halbleiterkörper eindiffundiert wird. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, bei der Basisdiffusion einfach die bereits bei der Getterdiffusion auf der Halbleiteroberfläche vorhandene diffusionshemmende Schicht zu verwenden, wenn in diese Schicht ein Basisdiffusionsfenster eingebracht wird. In diesem Fall dringen zwar die Basisdiffusionsstörstellen auch in die Kollektorzone ein, aber wegen der diffusionshemmenden Schicht nicht in den unmittelbar an die Basiszone angrenzenden Bereich, so daß die Diffusion von Basisstörstellen in die Koüektorzone keine negativen Auswirkungen hat. Zur Herstellung der Emitterzone wird auf der gleichen Oberflächenseite eine diffusionshemmende Schicht mit einem Emitterdiffusionsfenster hergestellt und schließlich die Emitterzone durch das Emitterdiffusionsfenster in den Halbleiterkörper eindiffundiert.

Der Oberflächenbereich der Kollektorzone, der zusammen mit der Oberfläche der Basiszone vor der Herstellung des getternden Bereiches mit einer diffusionshemmenden Schicht bedeckt wird, wird so groß

gewählt, daß der getternde Bereich zwar möglichst nahe an die Basiszone heranreicht, jedoch nur so nahe, daß durch den gettemden Bereich die Sperreigenschaften des Basis-Kollektor-pn-Überganges nicht beeinträchtigt werden. In diesem Zusammenhang ist nämlich zu bedenken, daß eine Störstellendiffusion stets auch seitlich unter die diffusionshemmende Schicht erfolgt. Dies würde für den Fall, daß man nur die Oberfläche der Basiszone mit einer diffusionshemmenden Schicht bedecken würde, bedeuten, daß sich der durch Diffusion erzeugte getternde Bereich wegen der seitlichen Diffusion sogar in den Bereich der Basiszone erstrecken würde. In Wirklichkeit darf der getternde Bereich jedoch die Basiszone nicht einmal berühren, sondern er soll von der Basiszone noch einen solchen Abstand haben, daß die Sperreigenschaften des Basis-Kollektor-pn-Überganges durch den gettemden Bereich nicht beeinträchtigt werden. Beim Eindiffundieren der getternden Stoffe muß deshalb nicht nur die Basiszone, sondern auch noch ein daran angrenzender Bereich der Kollektorzone mit einer diffusionshemmenden Schicht bedeckt sein, der, wie oben bereits ausgeführt, so groß gewählt wird, daß der getternde Bereich die im Anschluß an die Getterdiffusion hergestellte Basiszone nicht berührt.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel erläutert.

Die F i g. 1 zeigt einen Halbleiterkörper 1 vom n-Leitungstyp, in dem nach der Erfindung ein pn-übergang hergestellt werden soll. Zu diesem Zweck muß in dem Halbleiterkörper noch eine p-Zone eingebracht werden. Vor dem Einbringen der p-Zone erfolgt nach der Erfindung eine Getterdiffusion, die jedoch den Bereich der einzubringenden p-Zone nicht berühren darf. Um bei der Getterdiffusion eine Eindiffusion in den Bereich der späteren p-Zone zu verhindern, wird auf die Halbleiteroberfläche eine Siliziumdioxydschicht 2 oder eine Siliziumnitridschicht als diffusionshemmende Schicht aufgebracht, die die Oberfläche und den angrenzenden Bereich der späteren p-Zone bedeckt und eine Eindiffusion in den darunter liegenden Bereich verhindert.

Bei der Getterdiffusion werden in die eine Oberflächenseite des Halbleiterkörpers 1 getternde Stoffe wie z. B. die üblichen, im Halbleiterkörper den p- oder n-Leitungstyp erzeugenden Dotierungsstoffe der III. oder V. Gruppe des periodischen Systems eindiffundiert. Dadurch entsteht im Halbleiterkörper 1 der Getterbereich 3, der bei dem mit der Diffusion verbundenen Wärmeprozeß unerwünschte Fremdstoffe aus dem übrigen Teil des Halbleiterkörpers 1 und damit auch aus dem Bereich, in den anschließend die Halbleiterzone vom p-Leitungstyp eingebracht wird, gegettert. Die Dotierungsstoffe, die anschließend zur Herstellung einer Halbleiterzone vom p-Leitungstyp in den Halbleiterkörper eingebracht werden, finden somit einen von unerwünschten Fremdstoffen gesäuberten Bereich des Halbleiterkörpers vor.

Um zu verhindern, daß der Getterbereich 3 den Bereich der späteren Zone vom p-Leitungstyp bzw. den pn-übergang berührt, darf die diffusionshemmende Schicht 2 nicht nur die Oberfläche der späteren Zone vom p-Leitungstyp bedecken, sondern auch noch einen entsprechend großen Bereich der daran angrenzenden Halbleiteroberfläche.

Nach F i g. 2 wird im Anschluß an die Herstellung des Getterbereiches 3 die Halbleiteroberfläche erneut oxydiert, wobei die Oxydschicht 4 auf der Halbleiteroberfläche entsteht, die sich auch auf die ursprüngliche Schicht 2 erstreckt. Nach der F i g. 2 ist in die diffusionshemmende Schicht (2, 4) bereits ein Diffusionsfenster 5 eingeätzt, durch das nach F i g. 3 die Halbleiterzone 6 vom p-Leitungstyp in den Halbleiterkörper 1 eindiffundiert wird. Der Oberflächenbereich der Halbleiterzone 6 ist in F i g. 3 bereits wieder mit einer Oxydschicht 7 bedeckt.

Die Anordnung der F i g. 3 stellt bereits eine Halbleiterdiode dar. Für eine Diode müßten die beiden Halbleiterzonen 1 und 6 allerdings noch kontaktiert werden. Aus der Anordnung der F i g. 3 erhält man nach F i g. 4 einen Transistor dadurch, daß in die Halbleiterzone 6, die jetzt die Basiszone des Transistors darstellt, eine Emitterzone 8 durch ein Diffusionsfenster 9 in der Oxydschicht 7 eindiffundiert wird. Die Emitterzone 8, die Basiszone 6 und die Kollektorzone 1 müssen dann nur noch durch Öffnungen in der Oxydschicht mit Hilfe von Metallschichten kontaktiert werden.

Die Anordnung der F i g. 3 hat, wenn sie als Diode betrieben wird, gegenüber bekannten Dioden den Vorteil, daß der Rückstrom des pn-Überganges 10 wegen des gesäuberten Übergangsbereiches kleiner als sonst üblich ist. Der getternde Bereich 3 reicht nach F i g. 3 zwar möglichst nahe an die Halbleiterzone 6, jedoch nur so nahe, daß durch den getternden Bereich die Sperreigenschaften des pn-Überganges 10 nicht beeinträchtigt werden. Der Transistor der F i g. 4 hat gegenüber bekannten Transistoren den Vorteil, daß seine Stromverstärkungswerte besser als üblich sind.

Die Anordnung der F i g. 5 unterscheidet sich von der Anordnung der F i g. 3 dadurch, daß das Diffusionsfenster 5 für die Halbleiterzone 6 unmittelbar in die Siliziumdioxydschicht 2 eingebracht worden ist. Nach der Herstellung des Getterbereiches 3 erfolgt also bei der Anordnung der F i g. 5 keine weitere Oxydation mehr, so daß die Oxydschichten 4 und 7 entfallen.

Die F i g. 6 bis 8 zeigen eine andere Ausführungsform der Erfindung. Im Gegensatz zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel wird bei der Anordnung der F i g. 6 der getternde Bereich 3 in die gesamte eine Oberflächenseite des Halbleiterkörpers 1 eindiffundiert. In demjenigen Bereich des Halbleiterkörpers, in dem die Halbleiterzone vom entgegengesetzten Leitungstyp in den Halbleiterkörper eingebracht werden soll, wird der getternde Bereich anschließend entfernt, so daß gemäß F i g. 7 im Halbleiterkörper 1 eine Ätzvertiefung 11 entsteht, die vom verbleibenden Teil des getternden Bereiches 3 umgeben ist.

Nach F i g. 8 wird im Anschluß an die Herstellung der Ätzgrube 11 die eine Oberflächenseite des Halbleiterkörpers 1 oxydiert, so daß auf der Halbleiteroberfläche eine Oxdschicht4 entsteht. Durch ein FensterS in der Oxydschicht 4 wird nun die Halbleiterzone 6 vom p-Leitungstyp in den Halbleiterkörper 1 eindiffundiert. Dabei entsteht zwischen der Halbleiterzone 1 und der Halbleiterzone 6 wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel der pn-übergang 10. Die Halbleiteranordnung der F i g. 8 ist in F i g. 9 schließlich noch in einen Transistor umgewandelt worden, indem nach erneuter Oxydation und nach Herstellung eines Emitterdiffusionsfensters 9 die Emitterzone 8 in die Basiszone 6 eindiffundiert worden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer dotierten Zone in einem Halbleiterkörper, bei dem vor dem Herstellen der dotierten Zone ein getternder Bereich erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der getternde Bereich im Halbleiterkörper derart erzeugt wird, daß er die zu dotierende Zone seitlich umgibt und daß dann die dotierte Zone derart in den Halbleiterkörper eingebracht wird, daß sie den getternden Bereich nicht berührt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des getternden Bereiches getternde Stoffe in den Halbleiterkörper eingebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als getternde Stoffe Dotierungsstoffe in den Halbleiterkörper eingebracht werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3; dadurch gekennzeichnet, daß getternde Stoffe auch in die der dotierten Zone gegenüberliegende Oberflächenseite des Halbleiterkörpers eingebracht werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dotierte Zone im Halbleiterkörper durch eine Wärmebehandlung erzeugt wird.