DE1564849C3 - Verfahren zum Herstellen einer Schutzschicht auf einem Halbleiterkörper - Google Patents

Description

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Außer Siliziumdioxyd kommt für die Hilfsschicht gemäß Fig.4 die Basiszone4 in den Siliziumkör-

beispielsweise noch Magnesiumfluorid (MgF₂) in perl eindiffundiert wird. Die Basisdiffusion erfolgt

Frage. beispielsweise durch Eindiffundieren von Bor in oxy-

Im speziellen Fall der Herstellung einer Schutz- dierender Atmosphäre, wobei eine bordotierte SiO₂-

schicht aus Siliziumnitrid wird der für die Öffnungen 5 Schicht (B₂O₃ · SiO₂) über der Basiszone 4 erzeugt

vorgesehene Bereich beispielsweise mit einer Silizi- wird.

umdioxydschicht bedeckt, da sich Siliziumdioxyd Nach Fig.5 wird die SiO₂-Schicht mit Hilfe der

leichter ätzen läßt als Siliziumnitrid. Die Öffnungen Photolacktechnik durch Ätzen nur dort belassen, wo

in der Siliziumnitridschicht werden dann dadurch anschließend die Emitterzone und die Basiskontakte

hergestellt, daß die im Bereich der Öffnungen bei- io vorgesehen sind. Zur Passivierung der Oberfläche

spielsweise vorhandene Siliziumdioxydschicht und der Basiszone wird nach F i g. 6 eine zweite dünne Si-

mit ihr auf ihr befindliche Teile der Siliziumnitrid- liziumnitridschicht 6 aufgewachsen,

schicht durch Ätzen entfernt werden. Zur Herstellung eines Emitterdiffusionsfensters in

In der Planartechnik werden Diffusionsfenster bei- der Siliziumnitridschicht 6 wird nach F i g. 7 ein Pho-

spielsweise dadurch hergestellt, daß derjenige Be- 15 toresistlack 7 aufgebracht, der anschließend lediglich

reich, in dem die Diffusionsfenster vorgesehen sind, im Bereich des Emitterdiffusionsfensters entfernt

mit einer Siliziumdioxydschicht bedeckt wird, wäh- wird, damit beim darauffolgenden Ätzen nach F i g. 8

rend der übrige Bereich der gleichen Halbleiterober- die SiO₂-Schicht 5 nur über dem Emitterdiffusions-

flächenseite mit einer Siliziumnitridschicht bedeckt fenster 8 weggenommen wird, nicht aber über denje-

wird. Diese Siliziumnitridschicht erstreckt sich, wenn 20 nigen Bereichen, wo die Basiskontakte vorgesehen

keine besonderen Vorkehrungen getroffen sind, auch sind. Dadurch wird gewährleistet, daß bei der

ρ über die in den Fensterbereichen vorhandene Silizi- Emitterdiffusion gemäß F i g. 9 die Emitterdiffusions-

umdioxydschicht. Die Diffusionsfenster in der Silizi- störstellen nur durch das Emitterdiffusionsfenster 8 in

umnitridschicht erhält man dann durch Wegätzen der den Siliziumkörper eindringen können. Bei der

Siliziumdioxydschicht aus den Fensterbereichen, wo- 35 Emitterdiffusion entsteht die Emitterzone 9. Wird für

bei gleichzeitig auch diejenigen Teile der Siliziumni- die Emitterdiffusion Phosphor verwendet und erfolgt

tridschicht entfernt werden, die die Siliziumdioxyd- die Emitterdiffusion in oxydierender Atmosphäre, so

schicht bedeckt haben. Außer Diffusionsfenstern entsteht über der Emitterzone nach F i g. 9 eine mit

können natürlich auch in analoger Weise Kontaktie- Phosphor dotierte Siliziumdioxydschicht 10.

rungsfenster in der Schutzschicht zum Kontaktieren 30 Nach der Emitterdiffusion werden die Siliziumdi-

der Halbleiterzonen hergestellt werden. oxydschicht 10 über dem Emitterdiffusionsfenster 8

Die Erfindung wird im folgenden an einem Aus- und die Siliziumdioxydschicht 5 über den Basiskon-

führungsbeispiel erläutert. taktfenstern 11 und 12 gemäß F i g. 10 weggeätzt, da-

Die F i g. 1 bis 12 zeigen die Herstellung eines mit die Emitterzone und die Basiszone nach den

Planartransistors mit Hilfe der Erfindung. Nach 35 Fig. 11 und 12 kontaktiert werden können. Zu die-

Fig.l wird mit Hilfe der Photolacktechnik auf sem Zweck wird nach Fig. 11 auf die Halbleiter-

einem Siliziumkörper 1 vom n-Leitungstyp eine SiIi- oberfläche eine Aluminiumschicht 13 aufgebracht,

ziumdioxydschicht 2 in demjenigen Bereich der Dies geschieht beispielsweise durch Aufdampfen im

Oberfläche erzeugt, in dem das Basisfenster zur Ein- Vakuum. Das für die Kontaktierung nicht erforder-

diffusion der Basiszone in den Halbleiterkörper vor- 40 liehe Aluminium wird anschließend nach F i g. 12

gesehen ist. Anschließend wird nach F i g. 2 auf der weggeätzt.

gleichen Halbleiteroberflächenseite eine dünne Silizi- Die F i g. 13 bis 17 zeigen noch ein weiteres Ausumnitridschicht 3 erzeugt, die dünner ist als die SiIi- führungsbeispiel, und zwar die Herstellung eines FeIdziumdioxydschicht 2 und deren Stärke beispielsweise effekttransistors. Dieser Feldeffekttransistor, der bei nur ein Zehntel der Dicke der SiO_o-Schicht beträgt. 45 Verwendung einer Siliziumdioxydschicht auch Die Herstellung der Siliziumnitridschicht 3 erfolgt MOS-Transistor und bei Verwendung einer Siliziumbeispielsweise durch thermische Zersetzung geeigne- nitridschicht MNS-Transistor genannt wird, besteht ter anorganischer Verbindungen. Werden keine be- nach F i g. 17 aus einem Halbleiterkörper 1 vom besonderen Maskierungsvorkehrungen getroffen, so er- stimmten Leitungstyp, in dessen eine Oberflächenstreckt sich die Siliziumnitridschicht 3 nicht nur auf 50 seite zwei voneinander getrennte Halbleiterzonen 14 die Halbleiteroberfläche außerhalb des Bereiches des und 15 entgegengesetzten Leitungstyps eingebracht Basisdiffusionsfensters, sondern auch auf die Silizi- sind. Der Halbleiterkörper hat den n-Leitungstyp, umdioxydschicht 2. In einem Ätzprozeß wird nach während die eingebrachten Halbleiterzonen den der Erzeugung der Siliziumnitridschicht die leicht p-Leitungstyp haben. Eine der beiden Halbleiterzoätzbare Siliziumdioxydschicht 2 entfernt, ohne daß 55 nen vom p-Leitungstyp wird als Senkenelektrode und dabei die Siliziumnitridschicht 3 wesentlich angegrif- die andere Halbleiterzone vom p-Leitungstyp als fen wird. Quellenelektrode verwendet. Die Beeinflussung des

Der Ätzangriff erfolgt bei der Anordnung der zwischen diesen beiden Zonen fließenden Stromes er-F i g. 2 im wesentlichen zunächst von der Seite her, folgt durch die Aluminiumelektrode 16 auf dem da die ätzresistente Siliziumnitridschicht 3 an den 60 Halbleiterkörper, die von der Oberfläche des Halbseitlichen Kanten der Siliziumdioxydschicht 2 prak- leiterkörpers durch eine Siliziumnitridschicht 17 getisch überhaupt nicht vorhanden ist, wenn die Silizi- trennt ist. Die Kontaktierung der beiden Halbleiterumnitridschicht 3 entsprechend dünn abgeschieden zonen vom p-Leitungstyp erfolgt durch die Aluminiwird. umschichten 18 und 19.

Nach der Entfernung der Siliziumdioxydschicht 65 Der Feldeffekttransistor der F i g. 13 bis 17 wird in

mit den auf ihr befindlichen Teilen der Siliziumni- analoger Weise hergestellt wie der Planartransistor

tridschicht erhält man nach F i g. 3 ein Basisdiffu- der F i g. 1 bis 12. Als Passivierungsschicht und als

sionsfenster in der Siliziumnitridschicht, durch das Diffusionsmaske wird wiederum eine Siliziumnitrid-

schicht 3 verwendet, die in demjenigen Bereich mit Öffnungen versehen werden muß, in den die beiden Halbleiterzonen vom p-Leitungstyp in den Halbleiterkörper eindiffundiert werden müssen. Zu diesem Zweck werden nach F i g. 13 auf einen Siliziumkörperl vom n-Leitungstyp zwei SiO₂-Schichten2 aufgebracht, die die Fensterbereiche der späteren Siliziumnitridschicht bedecken. Nach dem Aufbringen der Siliziumnitridschicht 3 gemäß F i g. 14 werden die SiOg-Schichten 2 mit den auf ihr befindlichen Teilen der Siliziumnitridschicht 3 nach F i g. 15 weggeätzt. Dadurch entstehen in der Siliziumnitridschicht 3 die Diffusionsfenster 20 und 21 zur Herstellung der Halbleiterzonen 14 und 15 vom p-Leitungstyp. Im Anschluß an den Diffusionsprozeß wird nach F i g. 16 auf die Halbleiteroberfläche eine Aluminiumschicht 19 aufgebracht, die zur Kontaktierung der Halbleiterzonen vom p-Leitungstyp sowie zur Herstellung der Steuerelektrode dient. Diese Aluminiumschicht muß nach F i g. 17 schließlich noch geätzt werden, damit voneinander getrennte Elektroden entstehen, nämlich die Steuerelektrode 16 und die beiden Elektroden 18 und 19 zur Kontaktierung der Halbleiterzonen 14 und 15.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 Eigenschaften der Bauelemente ausüben. Ein weite- Patentansprüche: rer Nachteil einer Siliziumdioxydschicht besteht darin, daß sich Alkaliionen in Siliziumdioxyd leicht

1. Verfahren zum Herstellen einer Schutz- bewegen können, was zu Anlagerungsrandschichten schicht mit vorgegebenen Öffnungen auf einem 5 und Inversionsschichten führt.

Halbleiterkörper, deren Ätzen Schwierigkeiten Neuere Untersuchungen haben ergeben, daß neben bereitet, dadurch gekennzeichnet, daß Siliziumdioxyd auch Siliziumnitrid maskierende und derjenige Bereich der Halbleiteroberfläche, über passivierende Eigenschaften hat. Nach diesen Unterdem später die Öffnungen in der Schutzschicht suchungen ist Siliziumnitrid dem Siliziumdioxyd sovorgesehen sind, mit einer Hilfsschicht bedeckt io gar in verschiedener Hinsicht überlegen. So hat SiIiwird, die sich leichter ätzen läßt als die Schutz- ziumnitrid beispielsweise bessere Maskierungseigenschicht, und daß anschließend die Schutzschicht schäften als Siliziumdioxyd, da es z.B. auch gegen aufgebracht wird und in ihr die Öffnungen da- Gallium, Zink und Sauerstoff maskierend wirkt. Ein durch hergestellt werden, daß die Hilfsschicht zu- weiterer Vorteil des Siliziumnitrid gegenüber Silizisammen mit auf ihr befindlichen Teilen der 15 umdioxyd besteht darin, daß für den gleichen Mas-Schutzschicht durch Ätzen entfernt wird. kierungseffekt bei Verwendung von Siliziumnitrid

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- dünnere SijN^Schichten erforderlich sind als bei kennzeichnet, daß die Hilfsschicht aus Silizium- Verwendung von Siliziumdioxyd. Dünnere Schichten dioxyd besteht. ergeben aber bei den Photolackprozessen ein wesent-

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 20 lieh besseres Auflösungsvermögen. Siliziumnitridkennzeichnet, daß die Hilfsschicht aus Magnesi- schichten ergeben außerdem lochfreie Diffusionsmasumfluorid besteht. ken und darüber hinaus auch weniger Oberflächen-

4. Anwendung des Verfahrens nach An- zustände in der Grenzschicht zwischen dem Halbspruch 2, zum Herstellen einer Siliziumnitrid- leitermaterial und dem Material der Diffusionsschicht mit vorgegebenen Öffnungen als Schutz- 25 maske.

schicht auf einem Halbleiterkörper. Siliziumnitrid hat jedoch gegenüber Siliziumdioxyd

5. Anwendung des Verfahrens nach An- den Nachteil, daß es sich wesentlich schlechter ätzen sprach 4 mit Flußsäure als Ätzmittel. läßt als Siliziumdioxyd. Dies gilt insbesondere für

Flußsäure als Ätzlösung. Da die zum Ätzen in der

30 Planartechnik erforderlichen Photolacke relativ wenig ätzbeständig sind, führen die schlechten Ätzei-

genschaften von Siliziumnitrid in der Planartechnik

zu erheblichen Schwierigkeiten. Dies gilt besonders für die sehr kleinen Ätzstrukturen, die bei UHF- und

35 VHF-Transistoren erforderlich sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,

Zur Herstellung von Halbleiterbauelementen nach ein Verfahren anzugeben, welches die Herstellung der Planartechnik benötigt man bekanntlich Diffu- von schwierig ätzbaren Schutzschichten, insbesondere sionsmasken, welche eine Eindiffusion von Störstel- auch die Herstellung von Siliziumnitridschichten mit len in bestimmte Bereiche eines Halbleiterkörpers 40 definierten Öffnungen gestattet. Diese Schutzschichverhindern, in andere Bereiche des Halbleiterkörpers ten können ζ. B. als Diffusionsmasken dienen,
dagegen ermöglichen. Diese Diffusionsmasken beste- Zur Lösung der gestellten Aufgabe werden zum hen bekanntlich aus maskierenden Schichten. Um Herstellen einer Schutzschicht mit vorgegebenen Öffneben der Maskierung auch noch eine Passivierung nungen auf einem Halbleiterkörper, deren Ätzen der Halbleiteroberfläche zu erhalten, müssen an die 45 Schwierigkeiten bereitet, erfindungsgemäß derjenige maskierenden Schichten zusätzliche Forderungen ge- Bereich der Halbleiteroberfläche, über dem später stellt werden. Neben einem hohen elektrischen Isola- die Öffnungen in der Schutzschicht vorgesehen sind, tionsvermögen muß vor allem die Forderung erfüllt mit einer Hilfsschicht bedeckt, die sich leichter ätzen sein, daß zwischen der Halbleiteroberfläche und der läßt als die Schutzschicht und anschließend die Passivierungsschicht eine möglichst ungestörte 50 Schutzschicht aufgebracht und in ihr die Öffnungen Grenzschicht entsteht. Da die Passivierungsschicht dadurch hergestellt, daß die Hilfsschicht zusammen zur Herstellung einer Diffusionsmaske in bestimmten mit auf ihr befindlichen Teilen der Schutzschicht Bereichen geätzt werden muß, muß weiterhin eine durch Ätzen entfernt wird.

Ätzlösung existieren, welche die Passivierungsschicht Da für die Schutzschicht genau definierte öffnunätzt. 55 gen an ganz bestimmten Stellen der Halbleiterober-Den obengenannten Forderungen genügt im allge- fläche gefordert werden, darf die Hilfsschicht nur meinen Siliziumdioxyd, welches in der Planartechnik dort aufgebracht werden, wo die Öffnungen in der bis heute ausschließlich als maskierende Schicht auf Schutzschicht vorgesehen sind. Außerdem muß die Halbleiterkörpern verwendet wird und nach der Fer- Flächenausdehnung der Hilfsschicht genau dem tigstellung der Bauelemente als Passivierungsschicht 60 Querschnitt der Öffnungen entsprechen. Die Hilfsauf der Halbleiteroberfläche verbleibt. Eine Silizium- schicht selbst muß sich nicht nur gut ätzen lassen, dioxydschicht hat jedoch den Nachteil, daß sie bei- sondern außerdem noch die Eigenschaft haben, daß spielsweise gegen Gallium, Zink und Sauerstoff sie bei der Herstellung der Schutzschicht auf der durchlässig ist und deshalb bei diesen Stoffen nicht Halbleiteroberfläche haften bleibt und während der als Diffusionsmaske verwendet werden kann. Je nach 65 Herstellung der Schutzschicht als Maske dient.
Art der Siliziumdioxydschicht werden außerdem Die Hilfsschicht kann beispielsweise aus Siliziummehr oder weniger Oberflächenzustände erzeugt, die dioxyd bestehen, da Siliziumdioxyd sich bekanntlich einen nachteiligen Einfluß auf die elektrischen ohne Schwierigkeiten mit Flußsäure ätzen läßt.