DE1614375A1

DE1614375A1 - Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Bauelementen

Info

Publication number: DE1614375A1
Application number: DE19671614375
Authority: DE
Inventors: Duclos Ronald Albert; Gilbert George John; Jacobson David Stanley
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1966-10-05
Filing date: 1967-06-30
Publication date: 1970-05-21
Also published as: DE1614375B2; SE327015B; GB1150834A; ES342567A1

Description

DR.-ING. ERNST SOMMERFELD DR. DIETER ν. BEZOLD

PATENTANWÄLTE

8 MÜNCHEN 23 DUNANTSTRASSE 6 TELEFON: 34 8198 TELEGR. : SOMBEZ

Dt. Sommerfeld, Dr. v. Bezold, 8 Mündien 23, Dunantstraße 6 ·

6471 - 67; Sch/ix
SCA 57 177

U.SiSerial No: 58k k?9
Filed: October 5, I966

Radio Corporation of America New York, N.Y.

Verfahren zur Herstellung von Halbleiter—Bauelementen

Die Erfindung bezieht sich auf die Herateilung von Halbleiter-Bauelementen, bei denen genaue Ausrichtungen zwischen einer Anzahl von Diffusionsflächen oder anderen Öffnungen in einer Oxydmaske erforderlich sind.

Halbleiter-Bauelemente werden üblicherweise auf der Oberfläche beispielsweise eines Siliciumplättchens hergestellt, in-dem man Dotiermaterialien, welche den gewünschten Leitungstyp hervorrufen, in nebeneinander befindliche Oberflächenbereiche hineindiffundieren läßt. Hierzu deckt man üblicherweise die Plattchenoberflache zuerst mit einem Oxydmaskenfuai ab. Zur Freilegung der Plättchenoberfläche an verschiedenen Stellen werden Öffnungen in dem-Oxydfilm ausgebildet. Normalerweise erfordert diese Ausbildung der Öffnungen in der Oxydmaske und die Bestimmung des Abstandes zwischen ihnen eine Eeihe verschiedener photolithographischer und Oxydmaskierungeschritte. Die Verwendung normaler Schablonen zur Ausrichtung und Fixierung stößt jedoch auf Schwierigkeiten, wenn Toleranzen von 1/2 Mikron oder weniger einzuhalten sind. Bei einem Hochfrequenz N-B-N-

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Transistor wird beispielsweise eine Fläche für die Diffusion des Emitters und der Basis und zwei beiderseits dieser liegende Flächen für die P+ Diffusion der einen niedrigen Widerstand habenden Verbindungen zur Basis des Transistors verwendet. Die erste Diffusionsfläche ist beispielsweise eine Öffnung von zwei Mikron im Quadrat, die je 1,5 Mikron von den beiden anderen Öffnungen durch einen Oxydmaskensteg entfernt ist· Eine unter den Oxydsteg erfolgende seitliche Diffundierung führt zu einem Überlappungsbereich von mindestens einem halben Mikron zwischen dem Basisbereich und dem P+ Bereich« Die Herstellung von Bauelementen mit derartig engen Toleranzen ist kritisch. Wenn bei der Ausrichtung Fehler von nur o,5 Mikron im Abstand zwischen den Emitter und Basisflächen und jeder der beiderseitigen P+ Matrix-Diffusionszonen auftritt, so erfolgt keine Verbindung zwischen der Basiszone und der ¥+ - Zone auf beiden Seiten, so daß der Basiswiderstand größer wird« Auf der gegenüberliegenden Seite wurden dagegen die Basis und Emitterzonen in die P+—Zone hineinreichen· Beide Erscheinungen führen zu einer Verschlechterung der Hochfrequenzeigenschaften des Transistors.

Die Aufgabe der Erfindung liegt in der Schaffung eines Verfahrens, bei dem diese kritischen Abstände zwischen den verschiedenen Diffusionsflä— chen eines Halbleiter-Bauelementes, wie eines HF- Transistors , bei seiner Herstellung genau eingehalten werden können«

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein photolithographisches und OxydmaskierungEvecfahrezL gelöst, das die Abstände zwischen den verschiedenen Diffusionsflächen des Halbleiters durch ein Öffnen all dieser Flächen in der Oxydmaeke in einem einzigen photolithographischen Schritt zusanaenfasst« Die anschließende ReOxydation und das selektive Öffnen verschiedener Diffusionsflächen in einer gewünschten Reihenfolge wird mit Hilfe von Differential^Oxydmaefcierung in Verbindung mit einer Reihe ni«ht

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kritischer photolithographischer Ausrichtungsechritte durchgeführt· Der Vorteil des neuen Verfahrene liegt darin, daß bei der Herstellung von Halbleiter—Bauelementen wie HF-Transistoren eine Verschlechterung der Hochfrequenzeigenschaften infolge falscher Ausrichtung von Siffundierien Zonen miniaal gehalten wird·

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Halbleiter-Bauelementen, bei dem genau ausgerichtete Öffnungen mit kritischen Abständen in einem ersten Maskenüberzug auf einer Halbleiteroberfläche ausgebildet werden, durch die hindurch bestimmte Teile des Bauelementes ausgebildet werden, wird eine einzige Photomaske mit einem Muster, das den gewünschten Öffnungen mit den kritischen Abständen und genauen Ausrichtungen entspricht, ausgebildet, wobei die Plotomaske in eines photolithographischen Vorgang zur gleichzeitigen Ausbildung einer Mehrzahl von Öffnungen dircn den Maskenüberzug benutzt wird«

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Bescinsibung in Verbindung mit den Darstellungen von Ausführungsbeispielen der Erfindung, Es zeigt "

Fig· 1 eine Draufsicht auf ein nach der Erfindung hergestell·-

tes Bauelement

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 der Fig· I Fig. 3 -11 Querschnitte durch ein Halbleiter-Plättchen zur Veranschaulichung der einzelnen Herstellungsschritte für ein Plättchen nach den Fig. 1 und 2

Fig. 12 einen Querschnitt durch ein Plättchen zur Veranschaulichung einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Die Figuren 1 und 2 zeigenein Beispiel eine Plättchens 2o für einen Hochfrequenz npn-Transistor. Das Plättchen 2o besteht aus Halbleitermaterial wie Silicium und hat eine stark dotierte η-leitende Emitterzone 22, eine

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ρ—leitende Basiszone. 24 und eine η—leitende Kollektorzone 26 und zwei stark dotierte p-leitende Bmeiss-Kontakteonen 28· Die Kollektorzone 2ß kann die Hauptmasse des Plättchens 2o sein. Obwohl es in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, sind die beiden Zonen 28 elektrisch miteinander verbunden und dienen als Stromzuleitungen niedrigen Widerstandes für die Basiszone 24. Die obere Fläche 29 des Plättchens 2o ist mit einem Isolierüberzug 3o bedeckt. Durch Öffnungen in der Äohicht 3o ragen Me*· tallkontakte 31 und 32, welche Kontakt zu den Zonen 22 bzw· 28 herstellen.

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Das dargestellte Plättchen 2o ist ein stark vereinfachtes Beispiel für ein Halbleiter-Bauelement. ' Es sei diesbezüglich auf die Literaturstelle "The Overlay Trasistor", Teil 1 und 2 in der Zeitschrift "ELECTRONICS" vom 23« August 1965, Seiten 71-84 verwiesen, wo handelsübliche Halbleiter-Bauelemente und ihre Herstellungsverfahren beschrieben sind.

Der Zug zu immer kleiner werdenden Abmessungen von Halbleiter-Bauelementen hat die Technik der Ausrichtung und Abstandehaltung der einzelnen Teile der Bauelemente stark kompliziert. Beispielsweise ist der Überlappungebereich der Zonen 22 und 24 mit den beiden Zonen 28 kleiner als o,5 Mikron. Das erfordert eine Ausrichtung dieser Zonen innerhalb Toleranzen dieser Größenordnung. Eine Fehlausrichtung von mehr als o,5 Mikron würde zur Folge haben, daß keine Verbindung zwischen der Basis 24 und der Baeiskontaktzone 28 auf der einen Seite entsteht, so daß der Basiswideretand erhöht wird. Auf der anderen Seite würden dagegen die Basis und Emitterzonen 22 bzw» 24 weiter in die andere Basiskontaktzone 28 hineinreichen. Beides führt zu einer Verschlechterung der Hochfrequenzeigenschaften.

Bei der Herstellung des Transistors auf dem Plättchen 2o wird üblicherwei-

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se eine ganze Anzahl von in Zeilen und Spalten auf einer Halbleiter-Materialplatte angeordneten Plättchen 2o gleichzeitig behandelt, worauf die Plättchen auseinandergeschnitten werden» Der Einfachheit halber sei hier nur die Herstellung eines einzigen Plättchens 2o beschrieben.

Bemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein η-leitendes Plättchen 2o gewählt (Fig.3), Die obere Fläche 29 dieses Plättchens wird mit einer ersten Diffusionsmaskenschicht 33 beispielsweise aus Siliciumdioxid überzogen· Mit Diffusionsmaskenschicht ist hiermit eine Schicht gemeint, die für die Dämpfe, mit denen der Leitungstyp zur Bötierung der verschiedenen Zonen des Plättchens 2o umgekehrt wird, undurchlässig ist·

Verfahren zur Ausbildangssolcher Siliciumdioxydschichten auf Siliciuaplättchen sind bekannt· Beispielsweise kann man die Schicht 33 durch Erhitzen des Plättchens für etwa 3o Minuten über eine Temperatur rom 1175 in einer Sauerstoff oder Dampfatmosphäre thermisch wachsen lassen· Ein anderes Verfahren besteht im Niederschlagen der Schicht 33 durch Erhitzen von Silandampf (SiHr) in Gegenwart des Plattchens, wobei sich Siliciumdioxyd auf diesem niederschlägt· Die Dicke der Schicht 33 ist nicht kritisch. Vorzugsweise macht man sie jedoch so dick, wie es mit Rücksicht auf die kleinen in ihr auszubildenden Öffnungen noch möglich ist· Eine Dicke von etwa 6ooo Angström hat sich als günstig herausgestellt· Eine dicke Schicht 33 ist zweckmäßig zur Verringerung der kapazitiven Kopplung zwischen dem Metallkontakt 31. (Fig. 1 und 2) und der Eollektorzon« 26 des Plattchens· Die Dicke der Schicht 33 wird wie gesagt durch die kleinsten in ihr auszubildenden Öffnungen begrenzt· Bei einer Schichtdicke von 6000 Angström lassen sich Öffnungen von etwa 2 Mikron noch ausbilden·

Zur Ausbildung der verschiedenen Zonen 22,2*f und 28 ia Plättchen 2o werden Öffnungen oder Diffusionsflächen 36 und 38 (Fig·4) in der Maekenabicht

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auf dem Plättehen 2o ausgebildet, und geeignete Leitungstypmodifikatoren werden durch die Diffusionsflächen in das Plättchen hineindiffundiert· Die Diffusionaflächen werden unter Verwendung bekannter photolithographischer Verfahren hergestellt. Beispielsweise kann die Oberfläche der Maskenschicht 33 nit einer lichtempfindlichen Emulsion, beispielsweise einem Photorestistmaterial, überzogen, auf der eine Photomaske angeordnet wird. Die Photomaske hat einen lichtundurchlässigen Teil, der eine Fläche des Plättchens bedeckt, wo eine Diffusionsfläche ausgebildet werden soll· Die Emulsionsschicht wird dann durch die Photomaake einer Belichtung ausgesetzt, und das Plättchen wird mit einem geeigneten Lösungsmittel behandelt, durch das der unbelichtete Teil der Emulsion, der von dem undurchsichtigen Teil der Maske bedeckt war, entfernt wird. Der nun unbedeckte Teil der Maskenschicht 33 kann dann durch Ätzen entfernt werden, so daß die Diffusionsflächen 36 und 38 freigelegt werden.

Die Querabmessung der Fläche 38 beträgt etwa 3»6 Mikron und die der Fläche 36 etwa 2 Mikron. Die Flächen 36 und 38 sind voneinander durch den Maskenabschnitt k2 der Schicht 33 getrennt. Der Abstand zwischen den beiden Flächen 38 und 36 beträgt etwa 1,5 Mirkon. Im Gegensatz zur bisherigen Praxis werden erfindungsgemäß alle Flächenöffnungen 36 und 38 gleichzeitig in der Maskenschicht 33 ausgebildet. Hierzu wird ein einziger photolxthographxscher Prozess unter Verwendung einer Photomaske benutzt. Bekanntermaßen lassen sich Photomasken mit einer Genauigkeit in der Größenordnung der gewünschten Toleranz von 2 Mikron herstellen, und eine derartige Photomaske wird mit dieser Genauigkeit zur Bildung der undurchlässigen Flächen zur Abdeckung der Flächen 36 und 38 während der Belichtung der lichtempfindlichen Schicht in bekannter Weise hergestellt« Das Wegätzen des die Flächen 36 und 38 bedeckenden Überzugs 33 wird mit der selben Genauigkeit durchgeführt·

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ln*chlitß«nd wird eine zweite Maskenschicht ko auf die Plättchenoberfläche aufgebracht (Fig.5). Die Schicht ko bedeckt die zuerst geöffneten Flächen 36 und 38 und baut sich biszu einer Dicke der Maskierungselemente 32 auf» Bei der veranschaulichten Ausführungshorn besteht die Schicht ko aus Siliciumdioxyd, das aus Dampf auf den Plättchen niedergeschlagen ist· Die Schicht ko ist genügend dick, um zu verhindern, daß die nachfolgend angewendeten Leitungstypeodifikatoren durch sie himdurehwandern. Dicken in der Größenordnung τοη 5000 Angstrom haben sich als ausreichend zur Verhinderung einer P+ - Diffusion in die Fläche 36 im nachfolgenden Schritt erwiesen·

Die Diffuaionsflachen 38 werden dann in der folgenden Weise unter Verwendung eines zweiten photolithographischen Schrittes wieder geöffnet· Fig. 6 zeigt ein Plättchen 2o mit eines Überzug k6 aus photoempfindlichen Material und eine in Kontakt mit dem Überzug 26 befindliche Photo-Baske 5o. Die Photomask© wird alt «niner durch undurchsichtige Elemente 52 gebildeten Vorlage versehen. Wie die Figur zeigt sind die undurchsichtigen Elemente 32 -etwas größer als die Diffusionsflachen 38, die geöffnet werden sollen, und damit werden die entstehenden Öffnungen 56 (Fig. 7)«'die in dem photoempfindlichen Überzug kS nach Belichtung und Entwicklung des Überzug entstehen, größer als die Öffnungen 38. Dadurch wird eine "bestimmte Toleranz bei der Ausrichtung in. jede Sichtung zulässig, ohne daß die ursprünglichen Flächenabmessungen in den folgenden Ätzschritten verändert werden. Wegen der Abschnitte der Siliciumoxyd-8cnicht ko_% welche die die Öffnungsflächen 38 bestimmenden Teile der Siliciumoxide chicht 33 bedecken ist die Dicke des Siliciumoxide um den Umfang der Öffnungen 56 größer als die Dicke des Überzugs ko_% der die Flächen bedeckt. Die Verwendung größerer Maskenelemente 52 sichert auch, daß die gesamte oder fast die gesamte Maskierungsschicht ko über den gewählten Zutrittsöffnungen bei der folgenden Behandlung entfernt wird.

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Die Teile der Maskenschicht W, welche die Flächen 38 bedecken, werden dann durch einen kontrollierten Ätzsohritt entfernt. Die Teile der Schicht ta, die duroh die übriggebliebenen Teile der Photoschicht *t6 bedeckt sind, werden durch da* Ätsen nicht angegriffen. Is Falle einer Siliziumdioxydschicht ho wird ala Ätzmittel eine wäaaxige Lösung ron Flußaäur* rerwendet, die alt Ammoniumfluorid (NH^F) reraehen let, daa die Aktivität der Ätslöeuag aufrechterhält. Der ÄtzVorgang wird so lange ausgeführtf daß nur ao riei τοη der fllLiziumdioxydechicht weggeätzt wird, wie der Dicke der zweiten Schicht ho «ntspricht. Wie Fig· 8 zeigt werden durch die Entfernung der die Öffnungen 56 abdeckenden Teile der Schicht Ή» die Flächen 38 völlig geöffnet, aber die Entfernung der Schicht Jfo τοη den Umfangsabschnitten der Maskenelemente k2 um die Öffnungen hemm Terringert nur die Dicke des Maskenmaterials 'in diesen Flächen und Teilen der Schicht 33« welche die Maskenelemente hZ bilden die zur Begrenzung der Diffusionef lachen 38 Terbleiben. Obgleich die Vorlageelemente der Photomaake 5o und die daraus entstehenden Öffnungen 56 durch die Schioht k6 (Fig.7) eine Übergröße haben, ergibt der Dickenunterschied der Ozjdsohichten Öffnungaflächen 38 mit genauen Abmessungen und genauer Lage, wie aie durch den ersten photolithographischen Schritt bestimmt ist und Terhindert eine Entfernung der Oxydmaskenelemente ^Z zwischen den Flächen 38 und jeglichen angrenzenden Flächen, wie den Flächen 36·

Ein anderer Vorteil der Benutzung einer Photomaske 5o mit Maskenelementen 52, die größer als die zu öffnenden Flächen 38 sind, liegt darin, daß in den folgenden Verrahrenssehritten eine übermäßige Genauigkeit bei der Ausrichtung der Photomasken nicht erforderlich ist. Beim Ausrichten muß das Vorlage-oder Bildelement 52. nur noch die Fläche 38 überdecken. Die genaue Lage der Flächen wird so einzig und allein durch die Genauigkeit der Herstellung der im ersten photolithographischen Schritt verwendeten Photo-

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maske bestimmt. Dies ist ein wichtiger Vorteil gegenüber den bekannten Verfahren, bei denen die Genauigkeit der gegenseitigen Ausrichtung der verschiedenen Diffusionsfläohen von der Genauigkeit der Ausrichtung nacheinander verwendeter Photomasken abhängt« Diese Genauigkeit wird jedoch durch verschiedene Einfluss*, beispielsweise Ermüdung der Arbeiter oder dergleichen begrenzt*

Nach dem Öffnen der diffundierten Flächen 38 wird die photoempfindliche Materialschicht 36 durch bekannte Lösungsmittel entfernt· Dann wird ein Leitungstypmodifikator, mit Hilfe dessen der gewünschte Leitungstyp in den Zonen 28 (Fig.8) ausgebildet wird, durch die Diffusionsflächen diffundiert. Da das Plättchen 2o im vorliegenden Beispiel aus n-leitenden Silizium besteht, eignet sich als Leitfähigkeitamodifikator ein Akzeptor wir Bor, Aluminium, Gallium oder Indium» Beispielsweise wir« das Siliziumplättchen 2a in Boroxyddampfen auf etwa 12oo° (X während ca· βίο Minuten erhitzt, so daß die Plättchenzonen 28 unterhalbder Diffusionsflächen 38 zu P+-leitenden Zonen umgewandelt werden. Die Dauer und Temperatur des Diffusionsschrittes wird so gewählt, daß die diffundierte Zone 28 die gewünschte Tiefe bekommt. Im vorliegenden Beispiel beträgt die Tiefe der Zonen 28 etwa 2 Mikron. Da das Bor in einem gewissen Grade auch seitlich diffundiert, werden die diffundierten Zonen 28 in der Fläche größer als die diffundierten Flächen 38·

Nachdem die P+-Zonen 28 ausgebildet sind, werden die Flächen 38 verschlossen und die Diffusionsfläche 36 wird geöffnet. Hierzu werden Flächen der Maskenschicht ^o (Fig» 8^ welche die Diffusionsfläche 36 bedecken und deren Umfang begrenzen entfernt· Dies geschieht, indem die Plättchenoberfläche mit einer nicht dargestellten Photoreeistschioht überzogen wird und nur die Fläche der Photoreeiatschicht, welche die Diffusionsfläche 36 bedeckt, abgedeckt wird. Das Plättchen 2o wird durch

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eine Photomaske belichtet, deren undurchsichtiges Teil, das nur die Fläche 36 bedeckt, eine Übergsße hat· Die nicht belichteten Teile des Photoresistüberzugs an der Fläche 3° werden dann weggewaschen, und es folgt ein kontrollierter Ätzvorgang, der zeitlich so bemessen ist, daß nur die Teile der Maskenschicht ^o entfernt werden, wie Fig. 8 zeigt, welche die Fläche 36 bedecken und ihren Umfang begrenzen· Die belichteten Teile der Photoresistschicht, welche die Flächen 38 und den Rest des Plättchens 2o fredecken, werden dann zur Vorbereitung das Plättchens für die weitere- Behandlung entfernt· Säjfrntliche Flächen 36 und 38 sind nun offen·

Danach wird eine dritte Maskenschicht 60 (Fig«9) auf die Plättchenober— fläche aufgebracht, um die Diffusionsflächen 36 und 38 zu verschliessen und die Dicke der Maekenelemente 4-2, welche die Diffusionsflächen begrenzen, erneut aufzubauen· Bei der beschriebenen Ausführungsform besteht die Schicht 60 aus dampfniedergeechlagenem Siliziumdioxyd und hat eine Dicke von etwa 3aoo Angström Einheiten, Die Schicht 60 wird relativ dünn gemacht, wenn die Diffusionsfläche 36 eine relativ kleine Größe, etwa 2 bis 3 Mikron im Quadrat, hat. Eine größere Genauigkeit der Öffnungsgröße läßt sich allgemein durch Verwendung dünnerer Maskenschichten erreichen. Die Schicht 60 wird so dünn wie möglich gehalten, um den Dickenunterschied der Oxydschichten, welche die Maskenelemente 42 bilden, möglichst groß zu machen, damit eine Änderung der ursprüngliche Fläche bei dem nachfolgenden Ätzschritt vermieden wird· Jedoch sollte die Maskenschicht 60 genügend dick sein, um ein Eindringen des Emitter—Dotiermaterials in die P+-Matrixzonen 28 bei der folgenden Behandlung zu ver_r meiden.

Die Diffueionsfläche 36 wird durch den Überzug 60 unter Anwendung eines photolithographischen Verfahrene in gleicher Weise wie vorher bei der Öffnung der Fläche j6 durch die Schicht ko (Fig.8) hindurch geöffnet,

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Ebenso wird «ine Photomaske verwendet , deren undurchsichtige Stellen größer als die Diffusionsfläche 36 sind, und die Ätxzeit wird kontrolliert, daß nur Siliciumdioxid in einer Sicke entfernt wird, die gleich der Dicke der Schicht 60, welche die Fläche 36 bedeckt und begrenat, ist, wobei die Teile dea Oxydfilmes 60, der die Fliehen 38 bedeckt, duroh die belichteten auagehärteten Teile der Photoreaistschicht gegen ein Wegätzen geschützt werden. Anschließend wird ein geeigneter Leitungatjpaodifikator durch die Fläche 36 zur Auebildung der Zone Zk hindurch diffundiert. Dies kann durch Erhitzen dea Siliziuaplättchena 2o in Boroxyddämpfen geachehen, so daß der unter der Fläche 36 liegende Teil dea Plattchene rom n-leitenden in den p-leitenden Zustand übergeführt wird· mauer und Temperatur dieses Diffuaionsschrittee wird so gewählt, daß die P - Zone eine Tiefe τοη etwa 1,5 Mikron bekommt. Damit ist die Basiszone Zk gebildet. Wegen der seitlichen Diffusion de· Bor schließt die p-leitende Zone Zk sich an die P^- leitende Bordiffundierte Zone 28 an.

Ohne Veränderung der Auebildung J .· Maskenschichten 33 ^u^d 60 wird das Plättchen 2o nun in den Dämpfen eines Leitungstypsmodifikators wie Phosphor, Arsen,Antimon oder dergl·, der in der Lage ist, einen Teil der pleitenden Zone Zk in die N4—leitende Zone 22 (wie Fig· 11 zeigt)umzu- wandeln, behandelt. Hiereu wird daa Plättchen 2o in Dämpfen τοη Phosphor-Pentoatyd (.PJOf-) bei etwa Io25° C. ca. Io Hinuten lang erhitzt« Die so gebildete N+—Emitterzone 22 hat eine Tiefe τοη etwa o,75 My.

In der Torbeschriebenen Weise schließt sich nun ein weiteres photolithographisches Verfahren an, bei dem nur der Teil des Photoreaistüberzugs über der Fläche 36 belichtet wird, und der nachfolgende Atzschritt wird zur Entfernung der Teile der Schicht 60, welche die Flächen 38 bedecken (Fig.ll), sorgfältig kontrolliert. Das Plättchen 2o enthält so die gewünschten ^eitungstypszonen 22,2^,26 und 28 und ist τοη einer isolierschicht 3o überzogen, die aus den Resten der verschiedenen Schichten 33,

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ID I <*J fo

he und 6e besternt and über d«n Flächen 36 und 38 Öffnungen aufweint· Sie Qberfläehenkontakt« 31 und 32 (Fig« 1 und 2) werden dann durch Ublitae Metallierungsverfakren ausgebildet. Beispielsweise amn ein Über- «mg ans eine« leitendem Metall wie Alnminiun, OeId oder dergleichen auf der Oberfläche de» Plättchen· 2e dmreh irgendein «bliche« Verfahren wie Aufdampfen, Hektroplattieren, stromloses Plattieren usw» abgelagert werden« Ia verliegeaden Fall iet da* Metall aluainiua, daa aufgedampft wurde· Bann werden durch übliche Masken und Ätateohniken Teile der Metallachioht entfernt, so daß eine Aluniniumaohicht in Berührung mit den freiliegenden Oberflächen der Bereiche 22 und 28 zurückbleibt, die ge-' trennte Metallkontakte oder Elektroden 31 und 32 bildet.

Natürlich läßt dae erfindungagenäße Verfahren auch sahireiche Abwandlungen si« Beiepieleweiae können Tor den Aufbringen der Maekenechicht 60^ wie, sie anhand der Figuren 8 und 9 beschrieben ist, Teile der Maskenschicht ko entfernt werden, wobei die Maske 60 unmittelbar auf die Oberfläche de* Plättchen« 2o aufgebracht wird, wie Fig. 12 zeigt. Die Di*- fneionsflache 38 wird dann durch die Schicht ko verschlossen, wobei die Siffuaionsfläehe 36 durch die beiden Schichten 4o und 60 abgedeckt ist und die Begrenzungselenente 4-2 drei Schichten 35» ^o und 60 umfassen· Dann werden die beiden Schichten ho und 60 zur Öffnung der Diffusions— fläche 36 entfernt. Ein Vorteil dieser Abwandlung liegt darin, daß ein Schnitt in Fabrikationsprosess entfallen kann. Bei der ersten Ausführungefora ist dagegen vorteilhaft, daß bei jeden der Öffnungeschritte für die Flächen 36 nur eine einzige Maekenechicht vorliegt. Größere Genauigkeit bei den Öffnungen läßt sich in allgemeinen erreichen, wenn man die Maekenschichten so dünn wie möglich macht.

Bei einer weiteren Abwandlung umfasst die erste Maskenschicht 33 Siliziumnitrit, in das unter Anwendung von Flußsäure Öffnungen selektiv geätzt

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werden, und die folgenden Schichten ho und 60 bestehen aus Siliziumdioxyd. Die Siliziumdioxydschichten lassen sich selektiv mit wässriger Lösung von Flußsäure ätzen, die mit Amaoniuafluorid (KHrF) gepuffert ist, wobei das Siliziumnitrit nicht angegriffen wird· Während der selektiven Entfernung der Siliziuadioxyd-Überzüge besteht nur eine sehr geringe Höglichkeit, daß von der ersten Maskenschicht 33 in unerwünschter Weise Teile weggeätzt werden·

Ein Vorteil dieser Abwandlung ist darin zu sehen, daß eine extrem dünne Maskenschicht 33 verwendet werden kann, wie es manchmal zu wünschen ist» Da die Siliziumnitritschicht 33 durch das zum selektiven Entfernen der Siliziumdioxydschiehten *to und 60 verwendete Ätzmittel nicht «gegriffen wird, kann sie so dünn sein, wie es eich mit den Erfordernissen der Diffusionsmaskierung verträgt»

Bei einer nicht dargestellten anderen Abwandlung wird nach dem Öffnen der Diffusionsflächen 38 und der Ausbildung der Zonen 28 durch einen ersten Diffusioneschritt (Fig.8) die Diffusionsfläche 36 geöffnet, und der zweite Diffussionsschritt wird bei offener Diffusionsflache 38 durchgeführt· Je nach dem verwendeten Leitungatypsmodifikator wird der Lei—, tungstyp eines Teiles der Zone 28 gleichseitig mit der Bildung der Zone Zh in den entgegengesetzten Leitungetyp umgewandelt·

Die Erfindung schafft Mittel und Verfahren zur Überwindung der durch das Auerichten der Schablonen und durch das menschliche Augge gegebenen Beschränkungen durch die Kontrolle des Abstandes zwischen nebeneinander befindlichen Flächen durch die Verwendung einer einzigen Photomasks zur gleichzeitigen Öffnung aller Flächen in dem Oxydüberzug·

Bei der beschriebenen Ausführungsform sind die Flächen 36 und 38 als Diffusionsflächen beschrieben; jedoch ist die Erfindung nicht hierauf

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beschränkt, da die Verwendung einer Differenzoxyd-Maekentechnik, die Verwendung eines einzigen Photomaskenmusters zur gleichzeitigen Bildung aller Flühen und die Verwendung von Abdeokauisken mit Übergäße bei photo— lithographischen Verfahren sieh ebenso gut zur Ausbildung von Flächen oder Öffnungen in den Maakenfilaan für irgendeinen anderen gewünschten Zweck eignet· Wenn diese Technik hier auch ait Bezug auf den Entwurf eine· Hochfrequene-Siliziue-N-P-Ji-Traneistore beschrieben ist, so ist sie doch für viele Halbleiter-Baueleeente anwendbar, die genaue Ausrichtungen «wischen einer Anzahl von Diffusionsflachen oder anderen Öffnungen in eint* Maskenfile erfordern»

Patentansprüche χ

ORIGlNAl INJE 009821 /0948

Claims

6*71 - 67? Seh/ix 16U375

RCA 57 177

U.S.-aerial-No«: 58^ ^79 **

filed; October 5»1966

Pa;teataaaprUche

1» Verfaarea zur Herstellung von Halbleiter-Baueleaeatea alt geaau aasgeriehtetea Öffaunfea alt kritisahea gegenseitigen ^eataaa la ·1η·ί eraten Maskensohicht auf einer Halbleiteroberfläche, darch welche Teile dea Baueleaentea gebildet werden, dadurch gekennzeichnet , daß eine einiige Photoaaekenschicht auegebildet wird, die dea Öffnungen entapricht und die die gewünechtea kritiachen Abstände und gehauen Auarichtuagen enthält, und daß dies* Photoaaake in eiaea photoliakefraphiaehea Verfaarea s«r gleichzeitigen Auebildung aehrerer Öffnuagen (36,38) durch die Maakenachicht (33) benutzt wird.

2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über der ersten Maakenotshicht (33) zua Veraehliessen der Öffnungen (36,38) und zur Verdickung der die Öffauagea begrenzenden Maskenüberzugsteile eine zweite Maakenschicht (ta) ausgebildet wird.

3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Maakeaachicht (¹K)) dünner als die erate Maskenschicht (33) ist.

Ί· Verfahren nach einea. der Ansprüche 2 oder 3, bei dea selaktir ein oder aehrere der Öffnungen durch ein photolithographiaches Verfahren unter Verwendung einer zweiten Photoaaake alt undurchsichtigen Teilen, welche die selektivoa Öffnungen abdecken, wieder geöffnet werden, da d ure h gekennzeichnet

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daß die undurchsichtigen Teile (52) größer als die entsprechenden Maskenöffnungen (38) sind derart,/auch Maskenrandteile der zweiten Maskenechieht (4o) um die ausgewählten Öffnungen (38) abgedeckt werden·

5· Verfahren nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß Teile des zweiten Maskenüberzugs (ko) über den ausgewählten Öffnungen (38) selektiv entfernt werden und die die Öffnungen begrenzenden Teil· des ersten Maskenüberzugs beibehalten werden«

6» Verfahren nach einem der Ansprüche k oder 5« bei dem eine oder mehrereöffnungen, die verschlossen sind, anschließend durch ein photolithographisches Verfahren wieder geöffnet werden, dadurch gekennzeichnet, daß diesbezügliche Pho-• tomasken verwendet werden, deren dunkle Maskenflachen größer als die zugehörigen abzudeckenden Öffnungen sind.

7· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Öffnungen durch die erste Maskenschicht Diffusionsöffnungen auf der Oberfläche eines Halbleiters sind·

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