DE1564423C3 - Verfahren zum Herstellen eines doppelt diffundierten Transistors sowie nach diesem Verfahren hergestellter Transistor - Google Patents
Verfahren zum Herstellen eines doppelt diffundierten Transistors sowie nach diesem Verfahren hergestellter TransistorInfo
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Description
17. Anwendung des Verfahrens nach den An- Es hat sich herausgestellt, daß bei einem solchen
Sprüchen 6 bis 14 zum Herstellen eines dopplt- Verfahren mit planaren Verfahrensschritten während
diffundierten npn - Siliziumepitaxialmesatransi- 35 der zweiten Diffusion die für den ersten Leitungstyp
stors. charakteristischen Dotierungsstoffatome die vorher
eindiffundierten, für den entgegengesetzten Leitungstyp charakteristischen Dotierungsstoffatome vor sich
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- her treiben. In einem begrenzten Gebiet, das im welung
eines doppeltdiffundierten Transistors mit einem 4° sentlichen dem Gebiet entspricht, in dem die zweite
Halbleiterkörper bzw. einer epitaktischen Halbleiter- Diffusion erfolgt, wird ein Teil des Basis-Kollektorschicht,
der bzw. die eine diffundierte Emitterzone Überganges aus der während der ersten Diffusion zuvon
einem Leitungstyp aufweist, die sich bis zu der stände gekommenen Lage weiter in den Körper hineinen
flachen Oberfläche des Körpers erstreckt und eingeschoben. Während der Diffusion des für den
im Körper innerhalb einer diffundierten Basiszone 45 ersten Leitungstyp charakteristischen Dotierungsstofvom
entgegengesetzten Leitungstyp liegt, bei dem fes wird der Emitter-Basis-Ubergang und vor diesem
die Planartechnik angewendet wird. her der Basis-Kollektor-Ubergang vorgeschoben. Die-
Transistoren mit einer Basiszone, die einen un- ser Effekt wird üblicherweise als Basisvorschubeffekt
mittelbar unterhalb der Emitterzone liegenden Teil (»base push-out effect«) oder als Kollektorsenkung
aufweist, der im Halbleiterkörper in einer Tiefe von 50 (»collector dip«) bezeichnet und ist beschrieben in
der Oberfläche her liegt, die geringer als die Tiefe »Journal of the Electrochemical Society«, 112 (1965),
eines benachbarten, sich bis zur Oberfläche erstrek- Heft 3, S. 323 bis 329. Dieser Effekt macht das Erkenden
Teiles der Basiszone ist, sind in den britischen zeugen einer dünnen Basiszone, z. B. mit einer Dicke
Patentschriften 1 018 673 und 1 065 951 und in der von höchstens 1 μπι, schwer.
»Zeitschrift für angewandte Physik«, Bd. 18 (1964), 55 Infolge dieses Basisvorschubeffektes liegt der unHeft
3, S. 129 bis 132, beschrieben worden. Eine der- mittelbar unterhalb der Emitterzone befindliche Teil
artige Gestaltung der Basiszone in einem Transistor der Basiszone bis zu einer größeren Tiefe im Körper
mit einer diffundierten Basiszone, besonders wenn als die sich bis zur Oberfläche erstreckenden benachder
unmittelbar unterhalb der Emitterzone liegende barten Teile der Basiszone, was gerade im Gegensatz
Teil der Basis verhältnismäßig dünn ist und einen 60 zu den bereits besprochenen bekannten Transistoren
verhältnismäßig hohen spezifischen Widerstand hat, ist.
und der sich bis zur Oberfläche erstreckende Teil der Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Basiszone verhältnismäßig niedrigen spezifischen Wi- Verfahren zum Herstellen eines doppeltdiffundierten
derstand hat, ergibt Vorteile in bezug auf die charak- Transistors mit dünner Basiszone und niedrigem Bateristischen
elektrischen Eigenschaften, insbesondere 65 sisreihenwiderstand unter Anwendung planarer Verhinsichtlich
des Basisreihenwiderstandes und der fahrensschritte anzugeben.
Eignung des Transistors für selbsttätige Verstärkungs- Gemäß der Erfindung ist das eingangs genannte
regelung. Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter-
und Basiszonen nacheinander dadurch hergestellt werden, daß in einen ersten freigelegten Teil einer
flachen Oberfläche des Halbleiterkörpers vom ersten Leitungstyp ein für den ersten Leitungstyp charakteristischer
Dotierungsstoff eindiffundiert wird, der im Halbleitermaterial des Körpers eine verhältnismäßig
niedrige Diffusionsgeschwindigkeit hat und eine verhältnismäßig hohe Konzentration liefert, und daß
dann in einem zweiten freigelegten Teil der einen flachen Oberfläche des Körpers, welcher einen größeren
Flächeninhalt als der erste Teil hat und diesen einschließt, ein für den entgegengesetzten Leitungstyp charakteristischer Dotierungsstoff eindiffundiert
wird, der eine verhältnismäßig hohe Diffusionsgeschwindigkeit im Material des Halbleiterkörpers
aufweist und der in demjenigen Teil des Körpers, der den vorher eindiffundierten, für den einen Leitungstyp charakteristischen Dotierungsstoff enthält, selektiv
verzögert wird.
Die gewünschte Gestaltung der Basiszone ergibt sich durch die selektive Verzögerung der Diffusion
des für den entgegengesetzten Leitungstyp charakteristischen Dotierungsstoffes. Während dieser Diffusion
werden die Lage des Emitter-Basis-Uberganges und die Lage des Kollektor-Basis-Überganges gleichzeitig
bestimmt, und es werden gleichzeitig ein unterhalb der Emitterzone liegender verhältnismäßig dünner
Teil der Basiszone und ein dickerer Teil der Basiszone, der sich bis zur erwähnten Oberfläche erstreckt
und von dieser Oberfläche her gerechnet tiefer im Körper liegt als der unmittelbar unterhalb der
Emitterzone liegende dünne Teil, erhalten. Auf diese Weise ist es möglich, mittels eines Diffusionsverfahrens,
bei dem im Gegensatz zur üblichen Herstellung eines doppeltdiffundierten Transistors die Emitterdiffusion von der Basisdiffusion erfolgt, einen dünnen
Basiszonenteil unterhalb der Emitterzone, was für eine für Hochfrequenzbetrieb geeignete Vorrichtung
erwünscht ist, sowie einen sich bis zur Oberfläche und tiefer im Halbleiterkörper erstreckenden dicken Teil,
wodurch sich ein niedriger Basisreihenwiderstand ergibt, zu erhalten.
Der obenerwähnte Nachteil, daß der Basis-Kollektor-Ubergang
örtlich durch die Diffusion des Emitterdotierungsstoffes aus ihrer Anfangslange vorgeschoben
wird, tritt beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht auf, vielmehr wird der Basisvorschubeffekt umgekehrt.
Der Halbleiterkörper kann aus Silizium, Germanium oder einer III-V-Halbleiterverbindung, wie
Galliumarsenid, bestehen. Der Aufbau eines durch das Verfahren nach der Erfindung hergestellten Transistors
wird unter anderem durch den Wert des im Halbleitermaterial des Körpers erzielbaren Diffusionsverzögerungseffektes
bestimmt. Bei diesen drei Materialien ist der Diffusionsverzögerungseffekt im allgemeinen am stärksten im Galliumarsenid und am
schwächsten im Germanium. Der Verzögerungseffekt ist stark, wenn einer der Dotierungsstoffe in einem
Teil des Körpers in einer erheblich größeren Menge als sowohl die Konzentration des anderen Dotierungsstoffes
als auch die spezifische Ladungsträgerkonzentration U1 vorhanden ist. Bei typischen Diffusionstemperaturen
gilt:
Ge (700 bis 900° C) nt = 3 · 10« bis 1019 cm-»,
Si (1000 bis 1200° C) nt = 3 · 10« bis 1019 cm-»,
GaAs (700 bis 900° C) n,- = 2 · 10« bis 10" cm"3.
Die zur Erzielung eines starken Diffusionsverzögerungseffekts erforderliche Dotierungsstoffkonzentration
ist in Germanium nicht leicht erreichbar.
Wenn hier von der Bildung der Emitterzone durch die erste Diffusion des für den ersten Leitungstyp
charakteristischen Dotierungsstoffes die Rede ist, muß darunter eine derartige Diffusion des Stoffes verstanden
werden, daß sich eine geeignete Emitterdotierungsstoffkonzentration in dem Teil des Körpers ergibt,
in dem sich am Ende des Verfahrens der Emitter befindet und dessen Grenze, d. h. der Emitter-Basis-Ubergang,
durch die nachfolgende Diffusion des für den entgegengesetzten Leitungstyp charakteristischen
Dotierungsstoffes bestimmt wird.
Der Diffusionskoeffizient des für den entgegengesetzten Leitungstyp charakteristischen Dotierungsstoffes
im Material des Halbleiterkörpers vom ersten Leitungstyp kann bei den betreffenden Diffusionstemperaturen
mindestens das Fünffache des Diffusionskoeffizienten des für den ersten Leitungstyp charakteristischen
Dotierungsstoffes im Material des Halbleiterkörpers vom ersten Leitungstyp sein. Die Eigenschaften
des herzustellenden Transistors werden unter anderem durch den Unterschied zwischen den
Diffusionskoeffizienten der beiden Dotierungsstoffe bestimmt, und für eine optimale Leistung muß der
Unterschied möglichst groß sein. Die Wahl der jeweils zu benutzenden Dotierungsstoffe wird jedoch
auch durch deren physikalische Eigenschaften in bezug auf auf das Material des Halbleiterkörpers und
auf andere bei der Herstellung angewandte Materialien bestimmt.
Die Erfindung betrifft auch einen Transistor, hergestellt nach einem Verfahren nach der Erfindung
und ist dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Halbleiterkörper besteht, der eine diffundierte Emitterzone
vom ersten Leitungstyp, die sich bis zu einer flachen Oberfläche des Körpers erstreckt und im
Körper innerhalb einer diffundierten Basiszone vom entgegengesetzten Leitungstyp liegt, und eine Kollektorzone
vom ersten Leitungstyp enthält, wobei der unmittelbar unterhalb der Emitterzone liegende Teil
der Basiszone in einer Tiefe im Körper von der einen Oberfläche her liegt, die geringer als die Tiefe des
sich bis zur einen Oberfläche erstreckenden benachbarten Teiles der Basiszone ist.
Dadurch, daß ein Teil der Basiszone tiefer im Körper liegt als der unterhalb des Emitters liegende
dünne Teil, ergibt sich ein Transistor, der sich zur Verwendung bei selbsttätigen Verstärkungsregelungsschaltungen eignet, weil bei einer Zunahme des Emitterstromes
die Injektion von Minoritätsträgern in die Basiszone mehr an den Seiten der Emitterzone konzentriert
wird, so daß die aus diesen Teilen der Emitterzone injizierten Minoritätsträger einen dickeren
Teil der Basiszone durchwandern, wodurch die Laufzeit in dieser Zone zunimmt. Deshalb nimmt bei Zunahme
des Emitterstromes der Frequenzgang ab, so daß die Leistungsverstärkung auch abnimmt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden
näher beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 eine graphische Darstellung der Dotierungsstoffkonzentrationen,
Fig. 2 bis 18 aufeinanderfolgende Stufen eines Verfahrens zum Herstellen eines doppeltdiffundierten
Siliziumepitaxialplanartransistors nach der Erfindung, Fig. 2 bis 5 und 19 bis 23 aufeinanderfolgende
i 564 423
Stufen der Herstellung eines doppeltdiffundierten Siliziumepitaxialmesatransistors nach der Erfindung.
In F i g. 1 sind die Konzentrationen c der Dotierungsstoffe in einem Halbleiterkörper oder -körperteil
in logarithmischem Maßstab auf der Ordinatenachse und der Abstand von der Oberfläche in linearem
Maßstab auf der Abszissenachse aufgetragen. Der Deutlichkeit halber wird anfangs von einem n-leitenden
Körper oder Körperteil ausgegangen, wobei der
den die Isolierschicht undurchlässig ist, in den ersten in dieser Weise freigelegten Oberflächenteil eindiffundiert,
und anschließend wird in der gleichen Isolierschicht eine zweite Öffnung hergestellt, um den zwei-5
ten Oberflächenteil freizulegen und dann ein für den entgegengesetzten Leitungstyp charakteristischer Dotierungsstoff,
für den die Isolierschicht undurchlässig ist, in den auf diese Weise freigelegten zweiten Oberflächenteil
eindiffundiert, so daß sich gleichzeitig der
erste eindiffundierte Dotierungsstoff ein Donator mit io Basis-Kollektor-Übergang und der Emitter-Basisverhältnismäßig niedrigem Diffusionskoeffizienten im Übergang ergeben, die sich beide bis zu der einen
Material des Körpers oder Körperteiles und der Oberfläche erstrecken.
zweite eindiffundierte Dotierungsstoff ein Akzeptor Bei diesem Verfahren kann während oder nach der
mit verhältnismäßig hohem Diffusionskoeffizienten Diffusion des für den entgegengesetzten Leitungstyp
im Material des Körpers oder Körperteiles ist. Die 15 charakteristischen Dotierungsstoffes in den zweiten
Akzeptordiffusion wird dargestellt für die Zone des Teil eine neue haftende isolierende Schutzschicht auf
Körpers, die die vorher eindiffundierte Donatorkon- dem zweiten Oberflächenteil gebildet werden, die sich
zentration enthält und in der die Diffusion selektiv an die vorher gebildeten Isolierschicht anschließt,
verzögert wird, und für die angrenzende Zone, in der wonach weitere Öffnungen in der Isolierschicht herdie
Diffusion unbehindert ist. Der Einfachheit halber 20 gestellt werden, um die Emitter- und Basiszonen an
wird die Akzeptoroberflächenkonzentration für beide den Stellen freizulegen, an denen sie sich bis zu einer
Zonen als die gleiche dargestellt. Der spezifische Oberfläche erstrecken, worauf auf den so freigelegten
Schichtwiderstand der ungestörten Akzeptorvertei- Emitter- und Basiszonen ohmsche Kontakte dadurch
rung in der p-leitenden Basiszone zu den Seiten der hergestellt werden, daß ohmsches Kontaktmaterial in
η-leitenden Emitterzone ist viel geringer als der spe- 25 diesen weiteren Öffnungen angebracht wird, während
zifische Lagerwiderstand des Teiles der p-leitenden die Isolierschicht, welche die sich bis zur einen Ober-Basiszone,
der unterhalb der die verzögerte Akzeptor- fläche erstreckenden Teile des Emitter-Basis-Überverteilung
enthaltenden Emitterzone liegt. Deshalb ganges und des Basis-Kollektor-Überganges bedeckt,
ist für einen bestimmten spezifischen Schichtwider- unversehrt bleibt. Der Halbleiterkörper kann aus
stand in der wirksamen Basiszone, d.h. dem Teil der 30 Silizium und die haftende isolierende Schutzschicht
Basiszone, der unter der Emitterzone liegt, der ge- aus Siliziumoxyd bestehen. Der Halbleiterkörper
samte Basiswiderstand des Transistors niedriger als in bzw. die epitaktische Halbleiterschicht kann ureinem
doppeltdiffundierten Transistor, der dadurch sprünglich aus η-leitendem Silizium bestehen, wähhergestellt
ist, daß zunächst zur Bildung der Basis- rend der zuerst eindiffundierte für den einen Leitungszone der Akzeptordotierungsstoff und dann zur BiI- 35 typ charakteristische Dotierungsstoff Arsen ist und
dung der Emitterzone der Donatordotierungsstoff der nachher eindiffundierte für den entgegengesetzten
eindiffundiert wird. Für eine bestimmte Akzeptor- Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff Bor ist.
konzentration beim Emitter-Basis-Ubergang ist der Obgleich der Unterschied zwischen den Diffusions-
Emitterwirkungsgrad jedoch niedriger, weil es in der koeffizienten der Dotierungsstoffe Arsen und Bor
η-leitenden Emitterzone eine höhere Akzeptorkon- 40 nicht so groß ist wie z.B. der Unterschied zwischen
zentration gibt. Deshalb muß bei der Herstellung denen von Arsen und Gallium, werden dennoch die
eines Transistors nach dem erfindungsgemäßen Ver- Dotierungsstoffe Arsen und Bor gewählt, weil SiIifahren
die Diffusion der beiden Dotierungsstoffe so ziumoxyd undurchdringlich für die Diffusion dieser
geregelt werden, daß sich ein geeigneter Kompromiß beiden Dotierungsstoffe ist. Ein zweites Dotierungszwischen
Emitterwirkungsgrad und Basiswiderstand 45 stoffpaar, das sich ebenfalls für dieses Verfahren zur
ergibt. Herstellung eines npn-Siliziumplanartransistors eignet,
Der für den einen Leitungstyp charakteristische besteht aus Antimon und Bor, deren Diffusion gleich-Dotierungsstoff
kann in einen ersten Oberflächenteil falls wirksam vom Siliziumoxyd maskiert wird,
der bestimmten Oberfläche eindiffundiert werden, der Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
durch eine Öffnung in einer anhaftenden isolierenden 50 des Verfahrens wird bei der Herstellung eines soge-Schutzschicht,
die wenigstens auf dieser flachen Ober- nannten Mesatransistors der für den einen Leitungsfläche des Halbleiterkörpers angebracht ist und un- typ charakteristische Dotierungsstoff in den ersten
durchlässig für diesen Dotierungsstoff ist, freigelegt Oberflächenteil der einen Oberfläche eindiffundiert,
worden ist. Die Diffusion des für den entgegengesetz- der durch eine erste Öffnung in einer anhaftenden
ten Leitungstyp charakteristischen Dotierungsstoffes 55 isolierenden Schutzschicht auf der einen Oberfläche,
kann anschließend auf mehrere Weisen erfolgen, je die für den diffundierten für den einen Leitungstyp
nach der Art des herzustellenden Transistors, der charakteristischen Dotierungsstoff undurchdringlich
z. B. ein Mesatransistor oder ein Planartransistor sein ist, freigelegt worden ist, wonach die Isolierschicht
kann. entfernt und anschließend der für den entgegenge-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Ver- 60 setzten Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff
fahrens wird bei der Herstellung eines Planartransi- auf der ganzen einen Oberfläche eindiffundiert wird.
stors eine haftende isolierende Schutzschicht auf wenigstens der einen flachen Oberfläche des Halbleiterkörpers
bzw. der epitaktischen Halbleiterschicht gebildet, wonach in der maskierenden Schicht eine 65
erste öffnung hergestellt wird, um den ersten Oberflächenteil freizulegen, dann wird ein für den einen
Leitungstyp charakteristischen Dotierungsstoff, für
Der Halbleiterkörper bzw. die epitaktische Halbleiterschicht kann aus Silizium und die anhaftende
isolierende Schutzschicht aus Siliziumoxyd bestehen. Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Mesatransistors
besteht der Halbleiterkörper bzw. die epitaktische Halbleiterschicht anfangs aus n-leitendem
Silizium, während der zuerst eindiffundierte für den
309 509/342
10
feuchtem Sauerstoff mit einer haftenden isolierenden Schutzschicht aus Siliziumoxyd überzogen. Auf einer
Oberfläche des Körpers werden Öffnungen so hergestellt, daß sich über die Fläche erstreckende, 0,5 mm
5 breite Streifen zurückbleiben, die im Abstand von 0,5 mm voneinander liegen. Diese Bearbeitung erfolgt
unter Anwendung einer photoempfindlichen Abdeckschicht und eines ebenfalls in der Halbleitertechnik
üblichen Ätzverfahrens.
Eine solche Scheibe wurde zusammen mit einer Arsenmenge in ein entlüftetes und luftdicht ver-
b d ähd
einen Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff Arsen und der dann eindiffundierte für den entgegengesetzten
Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff Gallium ist. Dieses Paar von Dotierungsstoffen
ist geeignet, weil sich ihre Diffusionskoeffizienten verhältnismäßig stark voneinander unterscheiden und
der durch die Öffnung in der Siliziumoxydschicht eindiffundierte Dotierungsstoff vom einen Leitungstyp,
d. h. Arsen, durch diese Schicht maskiert wird. Ein solches Verfahren, bei dem das Siliziumoxyd von der
Oberfläche entfernt wird, bevor das Gallium eindiffundiert wird, ist manchmal besser als ein Verfahren,
bei dem während der Galliumdiffusion das Siliziumoxyd auf Teilen der Oberfläche noch an Ort und g
Stelle ist. Die völlige Entfernung des Siliziumoxyds 15 schlossenes Siliziumrohr gegeben und während
vermeidet die Gefahr einer Diffusion von Arsen aus 90 Minuten auf 1000° C erhitzt, so daß Arsen durch
dem dotierten Oxyd und gibt eine reine oxydfreie die Öffnungen in der Siliziumoxydschicht in den
Fläche, auf der die Galliumdiffusion erfolgt und unter Körper eindiffundierte und in der Nähe der Oberder
die Eindringtiefe auf dem Teil, der kein zuvor fläche in den Öffnungen n+-leitende Zonen im Körper
eindiffundiertes Arsen enthält, gleichmäßig ist, und 20 entstanden. Diese Behandlung ergab in den Öffnununter
der Eindringtiefe und somit auch die Verzöge- gen eine Arzenkonzentration an der Oberfläche von
rung auf dem Teil, der das vorher eindiffundierte mehr als 1021 Atomen/cm3. Die Siliziumoxydschicht
Arsen enthält, gleichmäßig ist. wurde dann durch Lösen in Flußsäure entfernt. Der
Andere für dieses Verfahren zum Herstellen eines Körper wurde neben einer Galliumoxydquelle in
npn-Siliziummesatransistors geeignete Dotierungs- 25 einem Ofen angeordnet und 4 Minuten auf 1300° C
stoffpaare sind: Arsen und Aluminium, Arsen und erhitzt, während ein Gemisch aus Stickstoff und
Wasserstoff über das Galliumoxyd und dann über den Körper geleitet wurde. Während dieser Erhitzung
diffundierte Gallium aus dem Galliumoxyd in die 30 Oberfläche, drang tiefer in den Körper ein als das
zuvor eindiffundierte Arsen und wurde in denjenigen Teilen des Körpers, die die vorher eindiffundierte
Arsenkonzentration enthielten, verzögert. In diesen
g g Zonen in der Nähe der Oberfläche war die Arsen-
vorzugten Verfahren wird, nachdem auf der ganzen 35 konzentration größer als die Konzentration des eineinen
Oberfläche der für den entgegengesetzten Lei- diffundierten Galliums, so daß diese Zonen n-leitend
tungstyp charakteristische Dotierungsstoff eindiffun- blieben. Die Galliumdiffusion ergab infolgedessen
diert worden ist, auf der einen Oberfläche eine haf- gleichzeitig zwei pn-Ubergänge, während sie durch
tende isolierende Schutzschicht gebildet, wonach in die Konzentration des vorher eindiffundierten Arsens
dieser Schicht Öffnungen hergestellt werden, um die 40 so stark verzögert wurde, daß der am tiefsten im
Emitter- und Basiszonen an den Stellen, an denen sie Körper liegende pn-übergang gestuft ist. F i g. .1 zeigt
sich bis zur Oberfläche erstrecken, freizulegen, dann das Muster der Dotierungsstoffverteilung, wie es bei
auf den Zonen ohmsche Kontakte dadurch hergestellt einem Verfahren nach der Erfindung erhalten wurde,
werden, daß ohmsches Kontaktmaterial in den Öff- In F i g. 1 ist c über χ aufgetragen, wobei c die Donungen
angebracht wird, und schließlich der Körper 45 tierungsstoffkonzentration und χ der Abstand von der
geätzt wird, um eine Mesastruktur zu erzeugen und Oberfläche der Scheibe ist. Die Linie C1 bezieht sich
die seitliche Ausdehnung der Basiszone und des auf die ursprüngliche Donatorkonzentration in der
unterliegenden Kollektor-Basis-Überganges zu be- Ausgangsscheibe, die Kurve α auf den diffundierten
schränken. Wenn der Halbleiterkörper aus Silizium Donator, die Kurve b± auf die ungestörte Akzeptorbesteht,
kann die Isolierschicht aus Siliziumoxyd be- 50 diffusion und die Kurve b2 auf die verzögerte Akzepstehen,
das wenigstens auf dem Teil der Oberflächen, tordiffusion. Die in F i g. 1 angegebenen Abmessunin
dem sich der Emitter-Basis-Übergang bis zur Ober- i Hilf i
fläche erstreckt, ständig erhalten-bleibt.
Im folgenden werden zunächst im Hinblick auf F i g. 1 einige Beispiele gegeben, bei denen nacheinander
ein Donatorstoff und ein Akzeptorstoff in einen η-leitenden Siliziumkörper eindiffundiert werden.
Diese Beispiele dienen zur Erläuterung der
selektiven Verzögerung des Akzeptorstoffes durch p
das Vorhandensein der Konzentration des vorher ein- 60 unter der Stelle liegen, an der zur Durchführung der
diffundierten Donatorstoffes. ersten Arsendiffusion das Siliziumoxyd entfernt wor-
Das Ausgangsmaterial ist jeweils ein scheibenförmi- i i
ger Körper aus η-leitendem Silizium mit den Abmessungen 1 cm X 0,8 cm X 200 μΐη und einem spezifischen
Widerstand von 5 Ohm · cm, der gleichmäßig mit Phosphor in einer Konzentration von 1013 Atomen/cm3
dotiert worden ist. Auf eine in der Halbleitertechnik übliche Weise wird der Körper durch Oxydation in
p ,
Bor, Arsen und Indium, Phosphor und Gallium, Antimon und Gallium, Antimon und Aluminium,
Antimon und Indium, Antimon und Bor, Phosphor und Aluminium.
Nach der zweiten Diffusion wird eine Mesastruktur gebildet. Es gibt mehrere Verfahren zum Herstellen
von Kontakten auf den Emitter- und Basiszonen und zur Durchführung der Mesa-Ätzung. Bei einem be-V
g gg
gen xe, xbv xb2, w und d wurden mit Hilfe einer geeigneten
Schneide- und Färbetechnik gemessen. Es wurden die folgenden Werte erhalten:
*e = 2,9 μΐη,*6ι = 4,3 μΐη, Jc62 — 4,8 μΐη,
w = 1,4 μΐη und d = 0,5 μΐη.
w = 1,4 μΐη und d = 0,5 μΐη.
Die Breite der schmalen, p-leitenden Zonen, die
hfh d
ersten Ars y
den war, ist 1,4 μΐη, und die Galliumdiffusion ist so
stark verzögert worden, daß die Stufe im am tiefsten im Körper liegenden pn-übergang 0,5 μΐη beträgt.
...
Beispiel ζ
Beispiel ζ
Die Bedingungen entsprechen denen im Beispiel 1, ausgenommen, daß die Galliumdiffusion länger, d. h.
11 12
während 8 Minuten, bei 1300° C durchgeführt wurde. eines doppeltdiffundierten Siliziumepitaxialplanar-Dies
ergab die folgenden Werte: transistors und zweitens ein Verfahren zum Herstel
len eines doppeltdiffundierten Siliziumepitaxialmesa-
xe = 3,2μπα, X111 = 5,7 μτη, xb2 = 6,5 μια, transistors, an Hand der Fig. 2 bis 18 bzw. der
w = 2,5 μπι und d = 0,8 μηι. 5 F i g. 2 bis 5 und 19 bis 23 der Zeichnungen.
Ein Verfahren zum Herstellen eines doppelt-
Beispiel 3 diffundierten Siliziumepitaxialplanartransistors wird
jetzt an Hand der Fig. 2 bis 18 beschrieben, die
Die Bedingungen entsprechen denen im Beispiel 1, Schnitte durch einen Teil eines Halbleiterkörpers
mit der Ausnahme, daß die Galliumdiffusion wäh- io während aufeinanderfolgender Herstellungsstufen
rend 12 Minuten bei 1300° C durchgeführt wurde. zeigen.
Dies ergab die folgenden Werte: Bei der Herstellung wird von einer Scheibe mit
einem Durchmesser von 2,5 cm aus η-leitendem SiIi-
xe = 3,5 μπα, x6l = 6,9 μΐη, xb2 = 7,7 μΐη, zium mit niedrigem spezifischen Widerstand ausge-
w = 3,4 μΐη und d = 0,8 μπι. i5 gangen, in der der Donatordotierungsstoff Phosphor
mit einer Konzentration von 3X1018 Atomen/cm3 ist
Beispiel 4 UQd die auf eine Dicke von 250 μηι geschliffen und
poliert wird, so daß sie eine schadenfreie Kristall-
Die Bedingungen entsprechen denen im Beispiel 1, struktur hat und eine der Grundflächen optisch flach
mit der Ausnahme, daß die Galliumdiffusion wäh- zo ist. Weil das Ausgangsmaterial eine Scheibe mit
rend 16 Minuten bei 1300° C durchgeführt wurde. einem Durchmesser von 2,5 cm ist, ergeben sich meh-Dies
ergab die folgenden Werte: rere Transistoren durch die Durchführung aufeinanderfolgender
Herstellungsschritte unter Verwende = 3,8 μΐη, xbl = 7,5 μπι, xb2 = 8,3 μπι, dung geeigneter Masken, so daß auf der einen Scheibe
w = 3,7 μΐη und d = 0,8 μπι. 25 mehrere gesonderte Halbleiteranordnungen entstehen,
die nachher durch Zerschneiden voneinander ge-
B e i s ρ i e 1 5 trennt werden, aber das Verfahren wird jetzt mit
Rücksicht auf die Herstellung jeder einzelnen Anord-
In diesem Beispiel war das Ausgangsmaterial das nung geschrieben, wobei angenommen wird, daß,
gleiche wie im Beispiel 1, aber es wurde statt einer 30 wenn Maskierungs-Diffusion-, Ätz-und einhergehende
ersten Arsendiffusion eine Phosphordiffusion vorge- Herstellungsvorgänge erwähnt werden, diese Vornommen.
Der Körper wurde in einem Ofen angeord- gänge gleichzeitig für jede gesonderte Anordnung auf
net, in dem Stickstoff bei 210° C über Phosphor- der einen Scheibe vor der Zerschneidung erfolgen,
pentoxyd geleitet wurde und während 10 Minuten Eine 10 μπι dicke Schicht aus η-leitendem Silizium
pentoxyd geleitet wurde und während 10 Minuten Eine 10 μπι dicke Schicht aus η-leitendem Silizium
auf 10000C erhitzt. Der Körper wurde aus dem 35 mit höherem spezifischem Widerstand wird epitak-Rohr
genommen, die Siliziumoxydschicht wurde ent- tisch durch Aufdampfen auf der bearbeitenden
fernt, und anschließend wurde unter den gleichen Fläche der Scheibe erzeugt, wobei die epitaktische
Bedingungen wie im Beispiel 3, d. h. während 12 Mi- Schicht den Donator Phosphor in einer Konzentranuten
bei 1300° C, Gallium eindiffundiert. Dies ergab tion von 2 X 1015 Atomen/cm3 enthält. Dann läßt
die folgenden Werte: 40 man durch eine 35 Minuten dauernde Behandlung
bei 1200° C in einer feuchten Sauerstoffatmosphäre
xe = 3,6 μπι, xbl = 4,7 μπι, xb2 = 6,4 μΐη, auf der Oberfläche der epitaktisch aufgebrachten
w= 1,1 μπι und cf= 1,7 μπι. Schicht eine etwa 0,5 μπι dicke Siliziumoxydschicht
wachsen.
Beispiel6 45 Eine photoempfindliche Abdeckschicht wird auf
die Oberfläche der auf der epitaktischen Schicht be-
Die Bedingungen entsprachen denen im Beispiel 5, findlichen Siliziumoxydschicht aufgebracht. Fig. 2
mit der Ausnahme, daß die Phosphordiffusion in zeigt einen Teil der Scheibe, die aus einer Unterlage 1
einer kürzeren Zeit, nämlich 5 Minuten, bei 1000° C aus n+-leitendem Silizium besteht, auf der sich eine
erfolgte. Dies ergab die folgenden Werte: 50 Epitaxialschicht 2 aus η-leitendem Silizium befindet,
die ihrerseits mit einer Siliziumoxydschicht 3 ver-
xe = 5,0 μπι, xbl = 7,3 μπι, xb2 — 8,2 μπι, sehen ist, die mit einer Schicht 4 des Photoabdeck-
w = 2,3 μπι und d = 0,9 μπι. lacks überzogen ist.
Mit Hilfe einer Maske wird die Photoabdecklack-
Beispiel7 55 schicht 4 so belichtet, daß ein kreisförmiger Teil mit
einem Durchmesser von 75 μπα gegen die auffallende
In diesem Beispiel wurde zunächst Arsen während Strahlung abgeschirmt ist. Der nicht belichtete Teil
90 Minuten bei 1000° C eindiffundiert. Dann wurde der Abdecklackschicht wird mit einem Entwickler
die Siliziumoxydschicht entfernt und während 120 Mi- entfernt, so daß sich in der Abdecklackschicht eine
nuten bei 1100° C Bor eindiffundiert. Dies ergab die 60 kreisförmige öffnung mit einem Durchmesser von
folgenden Werte: 75 μπι ergibt. Die unterliegende Siliziumoxydschicht,
die durch die Öffnung freigelegt wird, wird jetzt mit
*e " 2,6 μπι, xbl = 4,9 μΐη, xb2 = 5,8 μπι, einer aus Flußsäure und Ammoniumfluorid bestehen-
w = 2,3 μπι und d = 0,9 μπι. den Flüssigkeit geätzt. Die Ätzbearbeitung wird fort-
65 gesetzt, bis in der Siliziumoxydschicht eine Öffnung 5
Nachstehend werden zwei Ausführungsbeispiele mit einem Durchmesser von 75 μπι entstanden ist, wie
des Verfahrens zum Herstellen eines Transistors ge- F i g. 3 zeigt,
geben, und zwar erstens ein Verfahren zum Herstellen Die Schicht aus Photoabdecklack wird dann durch
geben, und zwar erstens ein Verfahren zum Herstellen Die Schicht aus Photoabdecklack wird dann durch
Kochen in einem Gemisch aus Wasserstoffperoxyd und Schwefelsäure vom übrigen Teil der Oberfläche
der Siliziumoxydschicht entfernt. Dadurch ergibt sich ein Körperteil nach F i g. 4 mit einer Öffnung 5 in der
Siliziumoxydschicht.
Der Körper wird jetzt in einen aus zwei Abteilungen bestehenden Ofen gegeben, und Arsen wird in
die durch die Öffnung 5 freigelegte Oberfläche eindiffundiert, so daß sich eine Emitterkonzentration ergibt,
die aus einer an die Oberfläche grenzenden n+-leitenden Zone mit niedrigem spezifischem Widerstand
besteht. Die n+-leitende Zone 6 ist in Fig. 5
als genau abgegrenzt dargestellt, aber in der Praxis nimmt die Donatorkonzentration von der Oberfläche
her allmählich mit zunehmendem Abstand von der Oberfläche ab. Die Diffusion erfolgt in einem Ofen
mit zwei Abteilungen, wobei eine aus Arsentrioxyd bestehende Arsenquelle in einer Abteilung auf einer
Temperatur von 1200° C gehalten und in der anderen Abteilung der Siliziumkörper auf einer Temperatur
von 1280° C gehalten wird. Die Diffusion findet dadurch statt, daß Stickstoff über das erhitzte Arsentrioxyd
und dann über den Siliziumkörper geleitet wird. Die Diffusionszeit beträgt 4 Minuten, wobei
sich in der n+-leitenden Zone eine Oberflächenkonzentration
von Arsen von mehr als 1021 Atomen/cm3
ergibt.
Der Siliziumkörper wird aus dem Ofen genommen und die betreffende Oberfläche erneut mit einer
Photoabdecklackschicht überzogen. F i g. 6 zeigt eine solche Photoabdecklackschicht 7 auf der Oberfläche
und in der Öffnung 5. Die Sicht 7 wird jetzt mit Hilfe einer Maske so belichtet, daß ein kreisförmiges Gebiet
mit einem Durchmesser von 175 μΐη, das auch das Gebiet der zuvor hergestellten Öffnung 5 umfaßt,
gegen die auffallende Strahlung abgeschirmt wird. Der nicht belichtete Teil der Schicht 7 wird mit einem
Entwickler entfernt, so daß sich eine kreisrunde Öffnung mit einem Durchmesser von 175 μπα in der
Photoabdecklackschicht ergibt. F i g. 7 zeigt erne derartige Öffnung in der Schicht 7. Es wird wieder mit
dem obenerwähnten Ätzmittel geätzt, so daß in der Siliziumoxydschicht unter der Öffnung in der Photoabdecklackschicht
eine entsprechende Öffnung mit einem Durchmesser von 175 μΐη entsteht. Fig. 8 zeigt
eine derartige Öffnung 8. Der übrige Teil des Photoabdecklackes auf der Oberfläche wird jetzt durch
Kochen in einem Gemisch aus Wasserstoffperoxyd und Schwefelsäure entfernt.
Der Körper wird wieder in einem Ofen mit zwei Abteilungen angeordnet, und Bor wird in den durch
die Öffnung 8 freigelegten Teil der Oberfläche eindiffundiert. Die Bordiffusion wird in der n+-leitenden
Zone, d. h. in der eine hohe Konzentration an diffundiertem Arsen enthaltenden Zone, verzögert. Die
Konzentration des eindiffundierten Bors ist in der Nähe der Oberfläche niedriger als die des Arsens, so
daß sich durch die Bordiffusion gleichzeitig zwei pn-Übergänge ergeben, die sich beide bis zur Oberfläche
erstrecken. F i g. 9 zeigt den Körper nach der Bordiffusion mit einer n+-leitenden Emitterzone 9,
einer p-leitenden Basiszone 10, einer η-leitenden Kollektorzone
11, einem Emitter-Basis-Ubergang 12 und einem Kollektor-Basis-Übergang 13. Infolge der selektiven
Verzögerung des Bors befindet sich ein Teil der unter dem Emitter liegenden Basiszone 10 in einer
Tiefe von der Oberfläche her, die geringer ist als die Tiefe des angrenzenden, sich bis zur Oberfläche erstreckenden
Teiles ist. Die Bordiffusion wird in einem Ofen mit zwei Abteilungen durchgeführt, wobei in
einer Abteilung eine aus Bortrioxyd bestehende Borquelle auf einer Temperatur von 920° C und in der
anderen Abteilung der Siliziumkörper auf einer Temperatur von 1100° C gehalten wird. Die Diffusion erfolgt
dadurch, daß zunächst Stickstoff und dann Wasserstoff über das erhitzte Bortrioxyd und dann
über den Siliziumkörper geleitet werden. Die Diffusionsbedingungen werden so eingestellt, daß am
Ende der Emitter-Basis-Übergang in einer Tiefe von 3 μπι von der Oberfläche liegt, während die beiden
Teile der Basiszone in Tiefen von 4 μΐη bzw. 5 μπα
liegen, d. h., die Breite der Basis unter dem Emitter ist 1 μΐη, und die Verzögerung beträgt auch 1 μΐη.
Die Oberflächenkonzentration des Bors ist von der Größenordnung von 1018 Atomen/cm3. Während der
Bordiffusion wird die Oberfläche des Körpers in der Öffnung 8 mit einer dünnen Schicht Borglas und darunterliegendem
Siliziumoxyd überzogen (dies ist in der Figur nicht dargestellt).
Der Körper wird aus dem Ofen genommen, wonach man in der Öffnung 8 eine weitere Siliziumoxydschicht
wachsen läßt, während die auf der Oberfläche zurückgebliebene Siliziumoxydschicht verstärkt
wird. Fig. 10 zeigt den Körper mit der neu
aufgewachsenen Oxydschicht 16 auf der Oberfläche. Wie Fig. 11 zeigt wird dann auf die Siliziumoxydschicht
eine Schicht 17 aus Photoabdecklack aufgebracht. Mit Hilfe einer Maske wird die Schicht 17 so
belichtet, daß zwei Gebiete gegen die auffallende Strahlung abgeschirmt werden, und zwar ein kreisförmiges
Gebiet mit einem Durchmesser von 50 μπι,
das über der Emitterzone 9 liegt, und ein ringförmiges Gebiet mit einem Innendurchmesser von 100 μΐη und
einem Außendurchmesser von 150 μπι, das über der
Stelle liegt, an der sich die Basiszone 10 bis zur Oberfläche erstreckt. Der unbelichtete Teil der Abdecklackschicht
17 wird durch Entwicklung beseitigt, so daß in der Photoabdecklackschicht zwei Öffnungen
hergestellt werden, wie Fig. 12 zeigt. Dann wird mit
der erwähnten Ätzflüssigkeit geätzt, so daß sich in der Siliziumoxydschicht an Stellen unter den Öffnungen
in der Photoabdecklackschicht 17 entsprechende Öffnungen ergeben. F i g. 13 zeigt die Öffnungen 18
und 19 in der Schicht 16. Der übrige Teil der Photoabdecklackschicht wird jetzt durch Kochen in einem
Gemisch aus Wasserstoffperoxyd und Schwefelsäure entfernt.
Auf die obere Fläche des Körpers wird jetzt Aluminium aufgedampft. F i g. 14 zeigt die Aluminiumschicht
21 in den Öffnungen 18 und 19 und auf der Oberfläche der Siliziumoxydschicht 16. Die Oberfläche
wird anschließend mit einem photoempfindliehen Lack überzogen. Fig. 15 zeigt die Lackschicht
22. Der Lack wird mit Hilfe einer Maske so belichtet, daß Gebiete, die die gleichen Abmessungen wie die
Öffnungen 18 und 19 aufweisen, der auffallenden Strahlung ausgesetzt werden.
Nicht belichtete Teile der Lackschicht werden dann mit einer schwachen Kaliumhydroxydlösung entfernt.
Es bleiben Teile der Lackschicht auf der Aluminiumschicht 21 an Stellen zurück, die den Stellen
der öffnungen 18 und 19 in der Siliziumoxydschicht entsprechen, wie Fig. 16 zeigt. Die nicht durch die
Lackschicht geschützten Teile der Aluminiumschicht 21 werden dann in Orthophosphorsäure gelöst, wonach
der in Fig. 17 dargestellte Körper entsteht.
Der übrige Teil des Lacks wird dann in Azeton gelöst. Es ergibt sich der in Fi g. 18 dargestellte Körper,
bei dem in den Fenstern 18 und 19 (Fig. 13) in der Siliziumoxydschicht 16 Aluminiumschichtreste 23
bzw. 24 zurückbleiben. Der Körper wird jetzt in einem Ofen während 3 Minuten in einer Stickstoffatmosphäre
auf 600° C erhitzt, um die Aluminiumschichten 22 und 24 mit den unterliegenden Oberflächenteilen
des Körpers legieren zu lassen, wodurch sich ohmsche Kontakte mit der Basiszone und der
Emitterzone ergeben.
Dann wird die Siliziumscheibe in eine Vielzahl gesonderter kleiner Scheiben unterteilt, aus deren jeder
ein Transistor hergestellt werden kann.
Ein Verfahren zum Herstellen eines doppeltdiffundierten epitaxialen Siliziummesatransistors wird jetzt
an Hand der F i g. 2 bis 5 und 19 bis 23 der Zeichnung beschrieben, die Schnitte durch einen Teil
eines Halbleiterkörpers während aufeinanderfolgender Herstellungsstufen darstellen.
Der erste Teil des Verfahrens, bis einschließlich der an Hand der F i g. 2 bis 5 beschriebenen Arsendiffusion,
ist identisch mit dem im vorstehenden geschilderten Verfahren. Anschließend wird die auf der
Oberfläche zurückgebliebene Siliziumoxydschicht 3 durch Auflösung in Flußsäure beseitigt. Der Körper
wird in einen Ofen mit zwei Abteilungen gegeben und Gallium wird über die ganze Oberfläche eindiffundiert,
so daß sich der in Fig. 19 dargestellte Aufbau ergibt. Die Galliumdiffusion wird ähnlich wie die im
vorstehenden beschriebene Bordiffusion verzögert. F i g. 19 zeigt denn auch eine n+-leitende Emitterzone
29, eine p-leitende Basiszone 30, eine n-leitende Kollektorzone 31, einen sich bis zur Oberfläche erstreckenden
Emitter-Basis-Übergang 32 und einen sich quer durch den Körper erstreckenden Kollektor-Basis-Übergang
33. Die Galliumdiffusion erfolgt in einem Ofen mit zwei Abteilungen, wobei die aus GaI-liumtrioxyd
bestehende Galliumquelle in einer Abteilung auf einer Temperatur von 1200° C und der
Siliziumkörper in der anderen Abteilung auf einer Temperatur von 250° C gehalten wird. Der Gasstrom
ist ein Gemisch aus Stickstoff und Wasserstoff. Die Diffusionsbedingungen werden so eingestellt, daß die
Breite und Tiefe der Basis nahezu gleich den beim vorstehenden Verfahren erhaltenen Werten sind.
Während der Diffusion bildet sich auf der Oberfläche
ίο eine Glasschicht, die nachher in Flußsäure aufgelöst
wird.
Man läßt wieder eine Siliziumoxydschicht 35 auf der Oberfläche wachsen, wonach auf diese Schicht 35
eine Schicht 36 aus Photoabdecklack aufgebracht wird. Mit Hilfe der oben beschriebenen Verfahren
werden in der Siliziumoxydschicht 35 an Stellen, die der Lage der Emitter- und Basiszonen auf der Oberfläche
entsprechen, Öffnungen 37 und 38 hergestellt. F i g. 20 zeigt die Öffnungen 37 und 38 in der Oxydschicht
35 mit den zurückgebliebenen Teilen der Photoabdecklackschicht 36 auf der Siliziumoxydschicht.
Diese Teile der Schicht 36 werden dann beseitigt. Anschließend wird Aluminium auf die ganze
Oberfläche aufgedampft, und mit Hilfe der vorstehend beschriebenen photographischen und Ätzverfahren
werden in den Öffnungen 37 und 38 Aluminiumschichten 39 bzw. 40 vorgesehen, wie F i g. 21
zeigt. Nachdem das Aluminium mit dem unterliegenden Teil des Körpers legiert worden ist, wird eine
Schicht aus einer photoempfindlichen Abdeckschicht auf der Oberfläche angebracht und dann durch photographische
Verfahren selektiv entfernt, so daß sich die in F i g. 22 dargestellte Schicht 41 ergibt.
Der Körper wird jetzt mit Hilfe eines Gemisches aus Flußsäure, Salpetersäure und Essigsäure so geätzt,
daß ein Mesaaufbau entsteht. Der erhaltene Körper ist in Fig. 23 dargestellt. Die Scheibe wird
dann in einzelnen Transistoranordnungen unterteilt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
309 509/342
Claims (16)
1. Verfahren zum Herstellen eines doppeltdiffundierten Transistors mit einem Halbleiterkörper
bzw. einer epitaktischen Halbleiterschicht, S der bzw. die eine diffundierte Emitterzone vom
einen Leitungstyp aufweist, die sich bis zu der einen flachen Oberfläche des Körpers erstreckt
und innerhalb einer diffundierten Basiszone vom ·. entgegengesetzten Leitungstyp Hegt, bei dem die
Planartechnik angewendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter- und Basiszonen
nacheinander dadurch hergestellt werden, daß in einen ersten freigelegten Teil einer flachen
Oberfläche des Halbleiterkörpers bzw. der epitaktischen
Halbleiterschicht vom ersten Leitungstyp ein für den ersten Leitungstyp charakteristischer
Dotierungsstoff eindiffundiert wird, der im Halbleitermaterial des Körpers bzw. der epitaktischen
Schicht eine verhältnismäßig niedrige Diffusions-' geschwindigkeit hat und eine verhältnismäßig
hohe Konzentration liefert, und daß dann in
einen zweiten freigelegten Teil der einen flachen Oberfläche des Körpers bzw. der epitaktischen
Schicht, welcher einen größeren Flächeninhalt als der erste Teil hat und diesen einschließt, ein für
■ den entgegengesetzten Leitungstyp charakteristischer Dotierungsstoff eindiffundiert wird, der eine
verhältnismäßig hohe Diffusionsgeschwindigkeit im Halbleitermaterial des Körpers bzw. der epitaktischen
Schicht aufweist und der in demjenigen Teil des Körpers bzw. der epitaktischen Schicht,
der den vorher eindiffnndierten für den einen
Leitungstyp charakteristischen Dotierungsstoff enthält, selektiv verzögert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei den. angewendeten Diffusionstemperaturen
der Diffusionskoeffizient des für den entgegengesetzten Leitungstyp charakteristischen
Dotierungsstoffs im Material des Halbleiterkörpers bzw. der epitaktischen Schicht vom
ersten Leitungstyp wenigstens das Fünffache des Diffusionskoeffizienten des für den ersten Leitungstyp
charakteristischen Dotierungsstoffs im Material des Halbleiterkörpers bzw. der epitaktischen
Schicht vom ersten Leitungstyp beträgt
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper bzw.
die epitaktische Halbleiterschicht aus Silizium besteht.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper bzw. die
epitaktische Halbleiterschicht ans n-Ieitendem Silizium
besteht, der zuerst eindifrundierte für den
ersten Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff Arsen ist und der danach eindifrundierte, für
den entgegengesetzten Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff Bor ist.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper bzw. die
epitaktische Halbleiterschicht aus η-leitendem Silizium besteht, der zuerst eindiffundierte für den
ersten Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff Antimon ist und der danach eindiffundierte
für den entgegengesetzten Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff Bor ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der für den ersten Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff in den durch
eine erste Öffnung in einer isolierenden Schutzschicht auf der einen Oberfläche, welche Schicht
undurchlässig für den für den ersten Leitungstyp charakteristischen Dotierungsstoff ist, freigelegten
Teil der einen Oberfläche eindiffundiert wird, dann die ganze Isolierschicht entfernt wird und
danach der für den entgegengesetzten Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff in die ganze
eine Oberfläche eindiffundiert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet^
daß die isolierende Schutzschicht aus Siliziumoxyd besteht.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper bzw. die
epitaktische Halbleiterschicht aus n-Ieitendem Si-. lizium besteht, der zuerst eindiffundierte für den
ersten Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff Arsen ist und der nachher eindiffundierte,
für den entgegengesetzten Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff Gallium ist.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper bzw. die
epitaktische Haibleiterschicht aus n-Ieitendem Silizium
besteht, der zuerst eindiffundierte für den ersten Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff
Arsen ist und der nachher eindiffundierte, für den entgegengesetzten Leitungstyp charakteristische
Dotierungsstoff Aluminium ist.
10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Halbleiterkörper bzw. die epitaktische Haibleiterschicht aus η-leitendem Silizium
besteht, der zuerst eindiffundierte für den ersten Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff
Phosphor und der nachher eindiffundierte, für den entgegengesetzten Leitungstyp charakteristische
Dotierungsstoff Gallium isL
11. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Halbleiterkörper bzw. die epitaktische Haibleiterschicht aus n-Ieitendem Silizium besteht, der zuerst eindiffundierte, für den
ersten Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff Phosphor und der nachher eindifrundierte,
für den entgegengesetzten Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff Aluminium ist.
12. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Halbleiterkörper bzw. die epitaktische Haibleiterschicht aus n-Ieitendem Silizium
besteht, der zuerst eindiffundierte, für den ersten Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff
Antimon ist und der nachher eindifrundierte, für den entgegengesetzten Leitungstyp charakteristische
Dotierungsstoff aus der Gruppe Bor, Gallium und Aluminium gewählt wird. .
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß, nachdem in
die eine Oberfläche über ihre ganze Ausdehnung der für den entgegengesetzten Leitungstyp charakteristische
Dotierungsstoff eindiffundiert worden ist, auf dieser Oberfläche eine isolierende Schutzschicht
gebildet wird, wonach in der Isolierschicht Öffnungen hergestellt werden, um die Emitter-
und Basiszonen freizulegen und durch Anbringen ohmschen Kontaktmaterials in den Öffnungen zu
kontaktieren, und daß schließlich der Körper so geätzt wird, daß ein Mesa-Aufbau entsteht.
14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß auf der einen flachen Ober-
3 4
fläche des Halbleiterkörpers bzw. der epitakti- Weiter ist es zur Erzielung einer guten Hochfre-
schen Halbleiterschicht eine isolierende Schutz- quenzcharakteristik wichtig, daß die Basiszone eines
schicht gebildet wird, wonach in der Isolierschicht Transistors sehr dünn ist.
eine Öffnung hergestellt wird, um einen Ober- Die Herstellung eines doppeltdiffundierten Planarflächenteil
des Körpers bzw. der epitaktischen 5 transistors umfaßt die Bildung einer haftenden isolie-Schicht
freizulegen, und dann ein für den ersten renden Schutzschicht auf einer flachen Oberfläche
Leitungstyp charakteristischer Dotierungsstoff, eines Halbleiterkörpers von einem ersten Leitungsfür den die Isolierschicht undurchlässig ist, sowie typ, die Diffusion eines für den entgegengesetzten
ein für den entgegengesetzten Leitungstyp charak- Leitungstyp charakteristischen Dotierungsstofles, für
teristischer Dotierungsstoff, der leicht durch die io den die Isolierschicht undurchlässig ist, in einen
Isolierschicht hindurchdiffundieren kann, gleich- ersten Oberflächenteil des Körpers, der durch eine
zeitig in die eine Oberfläche des Körpers oder erste Öffnung in der Isolierschicht freigelegt ist, so
Körperteiles eindiffundiert werden. daß sich eine Basiszone vom entgegengesetzten Lei-
15. Transistor, hergestellt nach dem Verfahren tungstyp ergibt, die nachfolgende Diffusion eines für
nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekenn- 15 den ersten Leitungstyp charakteristischen Dotierungszeichnet,
daß er aus einem Halbleiterkörper be- stoffes, für den die Isolierschicht undurchlässig ist, in
steht, der eine diffundierte Emitterzone vom einen Oberflächenteil, der durch eine zweite Öffnung
ersten Leitungstyp die sich bis zu einer flachen in der Isolierschicht freigelegt ist und völlig innerOberfläche
des Körpers erstreckt und im Körper halb des Mittels der ersten Öffnung vorher freigeleginnerhalb
einer eindiffundierten Basiszone vom 20 ten ersten Oberflächenanteiles liegt, so daß sich eine
entgegengesetzten Leitungstyp liegt, und eine völlig innerhalb der Basiszone liegende Emitterzone
Kollektorzone vom ersten Leitungstyp enthält, vom ersten Leitungstyp ergibt, die Herstellung weitewobei
der unmittelbar unterhalb der Emitterzone rer Öffnungen in der Isolierschicht um wenigstens die
Hegende Teil der Basiszone in einer Tiefe im Kör- Emitter- und Basiszonen an den Stellen freizulegen,
per von der einen Oberfläche her liegt, die gerin- 25 an denen sie sich bis zur Oberfläche erstrecken, und
ger als die Tiefe des sich bis zur einen Oberfläche die Anbringung von ohmschem Kontaktmaterial in
erstreckenden benachbarten Teiles der Basiszone diesen weiteren Öffnungen. Im allgemeinen wirdwähist.
rend und/oder nach jedem Diffusionsvorgang eine
16. Anwendung des Verfahrens nach den An- neue Isolierschicht in der betreffenden Öffnung gesprüchen
1 bis 5 zum Herstellen eines doppelt- 30 bildet, welche Schicht in jedem Fall an die anfangs
diffundierten npn - Siliziumepitaxialplanartran- vorhandene Isolierschicht angrenzt und sich an diese
sistors. anschließt.
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