DE1614814A1 - Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen,insbesondere von integrierten Schaltungen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen,insbesondere von integrierten Schaltungen

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DE1614814A1
DE1614814A1 DE19671614814 DE1614814A DE1614814A1 DE 1614814 A1 DE1614814 A1 DE 1614814A1 DE 19671614814 DE19671614814 DE 19671614814 DE 1614814 A DE1614814 A DE 1614814A DE 1614814 A1 DE1614814 A1 DE 1614814A1
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Haberecht Rolf Reinhold
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Description

Μ.ββ. DiPL-PHVQ. ©«.
tN STUTTSART
Λ 35 770, 16H8U
b - 135
l?o Mai 1967
Sfexas Instruments Iac Dallas,
ferfabrea zur H©s?st@llisng
d τοη
integrierten Solaltung®»,
Di® ErfindttQg betrifft ©in Vorfahren zur Herstellung einer 'HarbleitwsOrrielititng in einer- geschlossenen Eaiamer, "bei dem auf oder in eines Halbleiterplättchsn leitend® und nicht-leitende und/oder eindiffundierte Bereich© geeehsffen werden«,
Bei dem großen Interesse en der Heratellmig integrierter So&altungen werden Bohon Iseute Hunderte aktiver und/oder passiver Schaltelement© in eisaem einzigen Helbleiterplättchen hergestellt. Die Herateilung vollzieht sieh in einer Reibe von Verfahrena-Bchzitten, bei denen für ^©deö Söhalteleasent epitaxiscb aufgewacheen und/odes eindiffundiert isirdi ferner dient in der Regel
- 2 v-009*27/0492
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17. Mai 1967
ein Metallisierungsyerfahren dazu, die verschiedenen Schaltelemente in der gewünschten Weise elektrisch miteinander zu verbinden. Bei den bekannten Verfahren werden ferner mehrfach Oxydschichten gebildet und Bhotomaskier- und Ätzverfahren zur Entfernung der Oxy-dachicht angestimmten Stellen angewendet» wobei dann die Terfeleibend© Oxjgrdechtoht als Diffußionsmaskev: Passivierungsschicht oder Isolationsübsrzug beispielsweise;, b^i der Anwendung eines M©talllstfjr?ingsverfahrens ^!.enenkaniii' ":;:
Diese bekannten Verfahren haben jedoch alle den Nachteil, daß nur mit einem verhältnismäßig geringem Auflösungsvermögen ige^ '^/■arbeitet werden kann,, insbesondere bei der Anwendung, photographi ■.w söiler Verfahren, so daß sich extrem kleine Schaltelemente;" eftjfe-·---."'i }/' weder, überhaupt nioht oder nur jmit ungenügender Genauig ■,.'■' ^teilen lassen. ....ferner mußte bisher stets der Nachteil ·; nisinäeig hoher^'Seirstellungskosten in Kauf genommen notwendiger Weise mit den zahlreichen Stufen der des selektiven Ätzens und dem dauernden Transport der, plättoben von einer Vorrichtung zur anderen verbunden sindi die bisher bekannten Verfahren lassen sieb nämlich sämtlich nicbt in einer einzigen Vorrichtung durchführen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, dassich insbesondere für die Herstellung integrierter Schaltungen eignet und das ohne Photomaskier- und Ätztechnik auskommt, die. Herstellung außerordentlich -kleiner Bauelemente mit großeaMSöäauigkeit gestattet und das sich« falls .dies gewünscht wird, vollständig innerhalb einer einzigen Vorrichtung ausführen läßt. Biese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein mindestens ein gasförmiges Reagenz enthaltender Gasstrom über die Oberfläche des Halbleiterplättchens geleitet und ein Energie-Strahl über ausgewählte Bereiche dieser Oberfläche geführt Wird, und daß die letzteren mit Hilfe dieses Energiestrahles auf eine !Temperatur erhitzt werden^ bei der die gasförmigen Se-.'■':-
agenzieß miteinander und/oder, »it dem Halbleiterplätt oben. > ;, lediglich an denjenigen. Stellen reagieren» über die der Energiestrahl geführt wurde. Hit Hilf β. des erfindungsgemäßen Ver-V -fahrens läßt eich' also ein Halblelterplättchen in folgenden ?f Schritten bearbeiten: ; ■:'■'%·
1« Es werden an bestimmten Stellen Schichten oder Blöcke aus dünnen „oder dicken filmen monokristallinen und/oder
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polykristallinen Materials gebildet, die verschiedene goosetrisehe Poemen haben können;
2« Inii©rtelfe iieeer Schichten oder Blöcke werden elektronische g©tealt@l@ia©&t© dsirofe Diffusionsverfahren hergestellt, und
3« iM&estel^ '©gstiEsatw 2©B©n Siee©r Sshichtencoder Blöek©
Wider'ät&ad so verrlngejgtj, daß di©
if
is gewünseisten Wai©© elektrisch miteinander
öiaeg1 ©inasägGSi Eesoss1 d^^Q^^o&speffiQ is fies1 eine Qualle fßp
*ö©2i. ©GGST
i3G 7GiPfCJaE1CSS iSGKTÖ 3Ϊ&© sQiSE GGg IMQS1GJiGGi &EO.£2i G i1S Ulf© eiBGü geiSp
BADORiGlNAL
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17. mi 1967
an der
leitsrplättßbens fokussiert warden9 u® diese; ausgewählt©a Bgreiclae für ©ine BQd®®g>fnag oder aim Aufwachsen eines, ein» oäsr
ITorbsrdittmg w©3?ä@n im tolg®nß,mn noah erläutert werden, ist
Bereich® stattfindet, ©ta©
des
voa-
so zu erlilts®B, daß dl©
dieser Bereicb© in das Hallil©it©rplEtt0l3®i2, b^w«, -dieaö Sefeichten eiadiffundieren.
weiteren Merkmal d®r Erfindung ι
läSt sieFVS'it ©in®m Mlnergiestvait^aisoQ innerhalb bestiaamter Zonen dia Lsitflbigk.eit &®a Halbleitarplättch@nef eines dieleüctrüelien Materials oder eines Ferrits.
r 6 -
Q0SI27/04I2
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so erhöhen, daß elektrische Verbindungswege zwischen den verschiedenen Schaltelementen geschaffen werden; außerdem können auch die magnetischen Eigenschaften des Halbleiterplättchens geändert werden.
Alle diese Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich ohne die Herstellung von Masken durchführen, und sie gestatten die Herstellung integrierter Schaltungen, die elektronisch© Schaltelemente extrem kleiner Abmessungen haben.
Weitere, vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung darstellende Merkmale ergeben sich aus den Patentansprüchen und/oder aus der nachfolgenden Beschreibung, die der Erläuterung der Zeichnung dient; diese zeigt ins.
Pig» 1 einen Vertikalechnitt durch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens?
Fig. TA eine Seitenansicht eines schräg gestellten Halbleiterplättchens?
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einos Halbleiterplättchens, das schon mit verschiedenen Schichten und Blöcken versehen worden ist?
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17« Hal 1967
Pig. 3 echaubildliolae 32^&iellungettr. teilweise im Sc&tttfeb;,
-: naeh der Biaie"3-3 in.-.Fig<= .2, eiass TeilstüoteB Äes
"weiiperbehanäelten
5. eine scliaubilällclie"BarstellTang sur-Brlätite^img "Ü&&.
]?igc 6 eine seiiematisebe; Darstellung del1
eines bestrahlt ©si Halble'itesplatteliens « 7 eine ■ sctoacMMlxette JDsrstelltmg eiöer-
integriert en Setelttiags äie mit- Hilfe Qes " "gemäBsn Terl*aliEengv .laer^es^ellt. -worden "-isty^acl in. 8 ein Scti&itijilä, Ser.Scli&Xtimg gear«. Jig*"J*■■_-■■". :-. "
Me Iigo 1 zeigt ssfessaatisd -die-,yer-&cMede"3äeB-Seile.'
BIeS:t
eiae- Amoä© 12 zur Besebleuaigiiag üqt~-ilöktroÄea.^^Spülen vl3
13 -w&wgmm&mi&rj 'mtfc ikßf&n Hilf© ein - f otesait^ttr "ll IS §®i@a&t wiri.«: lef.©imgr IsölatioBstslgeriigteil© Ϊ0 liegt
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. ein Werkstück Z9 bei dem es eich in der Eegel um ein Halbleiterj plättchen 1 (s. Fig.2) bandeln wird« Anstelle der beschriebenen Seil® zur Erzeugung eines Elektronenstrahls können auch alle anderen Elektronenstrahlerzeuger verwendet werden, und es ist aueis möglich, andere Energiestrahlerzeuger einzubauen, "beispielsweise ©inen laser.
Me Herstellung ©iaer integrierten Schaltung soll ram zunächst anband der Pig» 2 beschrieben \$&τβ.ύϊΐ9 nn& In d©ii eretea fahrensschritten werden Bldcfe© oi©r Söfeiobtesa aiaf dem leiterplättcliea 1 abgelagerte Babel dient des· Bleiitr- dazu s, die Oberfläche üem Halbleiterplättelsens fmr- das ma,cl3~ folgende Aufwachsen oä©r Aiaffiaapfea, der Bio sie 30 ■= 35 voe-s bereiten ο Bei diesem AmsflllbsuagslDeigpiel Issstelat fii© ?o!e%e
äss Halbleiterpllttöbeas mit Hilf© des lloltroaeKisfea&iiS -> mm awar auf ©l3a© ©o hob® fsrnpesate^p el&i ©in odes? «!©tes/s^ ί,ι.:- €®ϊ=
des? gw¥©r @s?liifs1;©a B^^eieae fühs.-t Isiio filtesa= 3s ist ai3·®^-aiaeih ai^gliehs, i.1© feli
BADORIGfWAL
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Oberfläche des Halblelterplättchens 1 sozu Yeränderh,daß sich eine Oberflächenschicht ergibt,-die das Aufwachsen eines be st inanten Materials nur innerhalb dieser ausgewählt en Bereiche ermöglicht. ' . .. - .,; . . ·
Zur Durchfuhrung dieses Verfahrensschrittes wird das Halbleiterplättchen 1 innerhalb der Vakuumkammer 20 auf dieIsolations-trägerscheibe 10 gelegt. Dann wird ein Höa^enzienstroin 18., der : ein oder mehrere dampfföriaige Reagenzien enthält ? durch eine Einlaßöffnung 19 hindurch in die Vakuumkamiaör 20 und über die Oberfläche des Halbleiterplättchens geleitst-c Mit Hilfe der Ablenkspule 15 wird der Elektronenstrahl 16 so über; die Obs±¥? fläche des Halbleiterplättehens geführtν daß ausgewählte Ee* reiche dieser Oberfläche in Anwößenheit (lös Re.agen2iensitroöies > 18 soweit erhitzt v/erden* daß sich auf den beheizten Bereichen, . ; und nur auf diesen, entsprechende Schichten: oder Blöcke^ aus ab- ν gelagertem Material bilden*
"Bei· einem bekannten Verfahren -zum epitaxischen Aufwachsen kristalliner Siliziumschichten-;auf einen Siliziumkörper Silizimtrachlorid bei 4ingefäh3?i 1200^C mit Wasserstoff^
; üfird^iun beispielsweise von einem Halblelterpü:ättehen 1 aus H
,. p-leitendem Silizium ausgegangen, so kann der Reagenzienstrom!' Ί'·'-·---. . · " ■' - -.-■,- , -. -: -.0-■■'■"_ :.; \ _ .-: ','::. -.'.".- :· -: -■·'-■■ i-.»ΐ< ,-■'.· r If aus Wasserötoff und aanipfförmigen SiliziümtetraohXorid *'.; ; ;
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bestehen* das mit Donatoren dotiert ist. Ein derart dotierter Siliziumtetrachloriä-Daiapf läßt sich dadurch herstellen, daß Wasserstoff durch einen Behälter geleitet wirdj der mit Phosphortrichlorid dotiertes, flüssiges Siliziumtetrachlorid.enthält. Wird dann der Elektronenstrahl 16 nur über diejenigen Bereiche , der Oberfläche des Halbleit&rplättchens 1 geführt, die in Pig.2 mit den Buchstaben A gekennzeichnet sind, und ist der Elektronenstrahl so energiereich, daß diese Bereiche auf ungefähr 12000C erhitzt werden«, so "bleibt die übrige Oberfläche des HaTbleiterplättchens 1 verhältnismäßig kühlr und auf die Bereiche A wächst ein kristallines, η-leitendes Silizium auf9 wie dies die Blöcke 30-33 zeigen. Es ergeben sich also auf einem p-leitenden HaIbleiterplättchen epitaxis.cb' auf gewachsene-, η-leitende' Schichten. An den Bändern der Bereiche A ergeben sich außerordentlich hohe Semperatur-Gradi^nten, so daß die aufgewachsenen Blöcke ganz scharf begrenzt sind; dies rührt daher, daß die sich un-
n di^
i Hilfe des Elektronenstrahls aufgeheizten Bereiche
A anschließenden Oberflächenbereiche des Hälbleiterplättchens wesentlich kühler als 1200°0 bleiben, so daß dort praktisch* kein Silizium epitaxisch aufwächst. Das gesteuerte Aufwachsen
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kann züsätalien durea eine sorgfältige Steuerung der pro Zeit-, •einheit eingeleiteten {f&sisenge des Esagenzienstromes 18 und dtirefc eine schnelle Ableitung der Reaktionsprodukte- durch eine Auslaiöffnung 21 Yerbeesert werden,. ■■ -
In ähnlicher Weise lassen sieh ein polykristallinen Filia aus. d elektrischem Material als Blool; 54 und ein filar atts einem '.·" Ferrit-Werkstoff als Bloek 55'in definierter Weise.amf dem pleitenden Halbleitsspplattchen-l.absciueiden, indem die mit den, Buchstaben B un& C "beseielnetea Bereieae öieses -Flättcaens- auf die Jetfeils erforäs^liehe. Ablsgenas3.gsteinp.eratu3f erhit-z.t herden ij».nd zwar in Jbawes@s!3sit äes !©^©iligeaj, dampfföumigen Heagen-ze Bs^. di@lekts?iscae IFiIiH 34 kaai
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CäsliM-Bioxyds Sili£ipja~BiO2£^UWo5-- wälirsnfi ®s siel 1ί®ί dein Pi-Ia* des -Bloelce© 55 iaa Yt.ritaa^Biiiea-i-S'ssiaf {ϊ-fej-O-, «1 Däe.j? -
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beispielsweise um ein Silizium-Halbleiterplättchen, so kann der· Heagensienstrom 18 aus trockenem Sauerstoff oder Dampf besteben, so daß das Silizium direkt mit dem Sauerstoff reagiert und sieb thermisch gebildetes Silizium-Dioxyd ergibts jedoch ausschließlich in den zuvor mit dem Energiestrahl erhitzten Bereichen. Bestellt das Halbleiterplättchen aus einem anderen Halbleitermaterial, und soll es sich bei dem dielektrischen Film des Blockes 34 um Silizium-Biojiyd handeln, so muß die Oberfläche in den ausgewählten Bereichen mittels des Elektronen-Strahls auf eine Seaiperatur zwischen £50 und 5000C gebracht werden, worauf (bzwogleicfazeitig damit) Sauerstoff und dampfförmiges fetraätho^silan über die erhitztert^Bereiebs geleitet x^enäerit so daß eich eine Sili'aium-Bioxydsdhicht bildet,, Soll es -sich bei der Schicht 54 um 9?itan*0xyd- hande3,n„ so muß mittels eines Elektronenstrahls der Bereich B auf eine Temperatur über 2000G erhitzt und e'ine Mieetang aus" Wasserdampf- und Sitantetrachlorid darÜfeerMmieggeleitet werden„. worauf sich In dem-ausgewählten, ©Zitaten Bereicla fitaadioxyd niederschlägt· In . ähnlicher W@ie@ lägt sich übt Ferritfila 35 zweckmäßigerweise durch Aufdampfen nach selektivem Erhitzen erzeugen*
3AD 0RI6INAL ·' ' -' 13
> ■ ■ .
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Bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Yer-· fahrens wird mit Hilfe des Energiestrables die kristallographisehe Struktur an der oberfläche des V/erkstücktes, d.b» des HaIbleiterplättehens, veränderte Diese ireränderung kann sicla in ' einer geringfügigen JLnderung der stÖGMoiaetrisenen 2usammen~- setzung des Halbleitermateriais an seiner Oberfläche äußerrt^; in-dem entweder Fremdatome in das Gitter eingebaut oder in diesem Versetzungen erzengt v/erden*. so daß sicli die Sitterkonstanten ändern, was das Kristailwaciistiam beiai Aufwaebsen for=» dert; die fcristallograpnisube- Struktur kann — sofern-.dies erwünscht ist =· Jedocia aucn so stark "verändert werden, daß das Aufwachssn eines jeden Materials" vollständig unterbunden wird»
Die geringfügige Änderung.der kristallographisöhen Struktur an der Oberfläche des Halbleitsrplättchens^ -cUh*. also die gQ**_ ringfügige änderung der ^itterkonstanten 9 ist: dann besonders vortelüliaift, wenn ein Halbleiterwerlcatoff epMp.xissh auf einen anderen ffi-lbleiterwerketoff aufgewachsen werfen soll. 35er " große Vorteil das erfindungsgemißen Verfahrens wird besonders deutlich^ wenn die beiden HalbleitermaterialienBOrmalerweiB« unterschiedliche Sitterkonatantsn haben und deBhalb Mcht ohne
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weiteres epitaxiseb aufeinander aufgewachsen werden können. Die Blöcke 30-33 aus halbleitendem Material können aus einkristallinem Germanium oder Silizium bestehen, das epitaxiseh auf ein aus halbisolierendem Galliumarsenid bestehendes Plättchen 1 aufgewachsen worden ist. Das halbisolierende Galliumarsenid isoliert dann die Blöckö 30-33 elektrisch voneinander..
Besteht das Plättchen 1 aus einer Ill-V-oder Il-VI-Verbindung mit halbleitenden Eigenschaften, so können die halbleitenden Blöcke 30-33 dadurch selektiv aufgevjachsen werden, daß mit Hilfe des Elektronenstrahls 16 die halbleitende Verbindung in bestimmten Bereichen zersetzt wird, so daß nur noch in denjenigen Bereichen, in denen diese Verbindung nicht gersetzt wurde, ein e-pitaxis.ches Aufwachsen möglich ist. Handelt es sich bei dem Halbleiterplättehen 1 beispielsweise um GaIliumarsenid(GaAs), und erhitzt der Elektronenstrahl die Oberfläche des Halbleiterplätt.ebans außerhalb der Bereiche A, so werd-e-a-dort die Arsenatome durch Verdampfen ausgetrieben, so daß eine mit Gallium angereicherte Oberflächenschicht außerhalb «fer5Bereiche A hinterbleibt. Wird auf ein solches -Halbleiterplat't'ohen dann ein übliches* Verfahren zum epitaxischen Aufwachsen" aus der Dampfphase
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angewandt, so schlägt sich das Galliumarsenid bevorzugt auf den Bereichen A9 nieht ^edöoli auf den mit Sallium angereicherten Oberfläehenbereichen nieder, so daß die haibleitencihgn Blöcke 30-55 entstehen* , -
Als. weitere Variation &®& esfiatengsgeaäSeii ¥erfateeas; kann . das Plättchen 1' rao eiaeii einstellbaren Wiaiel ge&i^t -werden,, wie dies- di© Fig * IA zeigt;r so'daß fies- Ee.agansieiiström ;18 auf _ die Plattrcfcesoberfiäctoe■lediglich im Schnittpunkt mit äeä-Elektronenstrahl ."16 aiaftriffti att-ί diese Meise läßt siefe hindern g. daB: der Mektreaeasfeafel 1$ di® im fiasät'rom;.-Ζβ: ent haltenen Seageiisiea" versetztp.,-elie."diese;auf..äie 1 auftreffea: uad" fli«, Blöcke 30-S5. -'
kann -'der-^asstrom 18 ·. ¥©rse!iiedeae ' frsmdaiioiäe" Is" taater eehiedliehe'n KongeatratioÄea. eatlialt©a9 ©o. "daß., di®. -Blocket -.30-33= toatex-ecfeiedOLiOlie £eitfitoig2ieiten9 typen u&ä/oder. Koasentrationear tefesin"können«- -
dis ligc 2 BlSek©-3Q-35_ seigt9 di® sieh^üRrige 4t« Ober-■■fläche des Plattciiens 1 ©rtoe%ems so ist öi@: lnwsfi!sag: des. erfindusgsgfmäßen ¥©rfate@a© i®eli ai©&t aur ti® IgBeMfiaiag derartige!? Schicht-ea beseteäMcts ta. sich dies®. amcS ianlÄalb von
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Ausnehmungen dee Plattebene i erzeugen lassen.
Die verschiedenen Blöcke 30-35 stellen nun Bereiche dar, in denen die verschiedenen Schaltelemente einer integrierten Schaltung gebildet v/erden können. Zuvor ist es jedoch zweckmäßig, zwischen den einzelnen Blöcken eine. Isolierschicht aufzuwachsen, die nicht nur die einzelnen Blöcke elektrisch voneinander isoliert, sondern auch zusammen mit diesen Blöcken ein« ebene Oberfläche ergibt. Besteht das Plättchen 1 aus Silizium, so handelt ee sich bsi dem Heagenzienstrom 18 im Falle der Erzeugung der Isolierschicht um Dampf oder trockenen 'cav* ret off, der durch die Einlaßöffnung 19 hindurch über die Oberfläche des Werkstücke» geleitet wird. Mit Hilfe des Elektronenstrahls 16 werden nun die Bereiche außerhalb der verschiedenen Blöclae30-35 *uf eine Temperaturjron ungefähr 1200 bis 130O0C gebracht* so daS sich in Anwesenheit des erwähnten
18 eise tberai*ofa eretugte Siliziumdioxydschicht lildflt, wie (llie beiepleleweie· die Mg. 3 erkennen läßt. Dieser Terffchreiiaeobritt kaua »lob unmittelbar an die Erzeugung dt? Blöcke 30 bis 3$ aaeolilitloii, und das Werkstück 2 kann «abei J.n ä#r Kauer 20 i?#rbieib*a.
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Beim nächsten Schritt zur Herstellung einer integrierten Schaltung verbleibt das Werkstück 2 ebenfalls in der Kammer 20, und mit Hilfe des Elektronenstrahls wird das Eindiffundieren von Fremdatomen in ausgewählte Unterbereiche der Blöcke 30 bis 32 ermöglicht, um die verschiedenen aktiven und passiven Schaltelemente herzustellen. Dabei wird ein «jeweils geeignete Verunreinigungen enthaltend®? Gasstrom 18 über djss Werkstück 2 geleitet, während der Elektronenstrahl die ausgewählten Unterbereiche der Blöcke 30-32 erhitst. Die 'Fremdatome diffundieren dann in diese Unterbereiche ein.
Dieser DiffusionsproseB läit sich b®i d©n: verschiedensten'· . Halbleitern· durchführeil ι bei. dam vorliegenden Ausfiihbjingsbei-· spiel, bei dem das Halbleiterplättshön 1 aus .p-i©it©ndem Silizium besteht, di® Blöcke 30-32 n-lettenäea Siliziism sind und. eis 'sich bei der Isolierachieht 40 um.Sillziumosjä .oder SiIiäiumv diojeyd handelt, werden mit dem Elektronenstrahl di® ausg©> .' wählten Unterbereiche der Blöcke 30-32 (in fig» 3 mit den. Buchr stäben P besseichnet 5 auf eine femperatur von ungefähr 8000G oder höher erhitzt, und der Gasstrom 18, der durch die Einlaß öffnung 19 in dia Kammer 20 eintritt,enthält Bor als Verunreinigung. Beispielsweise kann der Gasstrom 18 Bor-Triohlorid
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(BOl,), Bortribromid (BBr,), Diboran (BpHg) oder Boroxyd (B2Q5) in der Dampfphase enthalten. Duron entsprechende Steuerung der Einwirkungszeit der beiden Strahlen auf die Oberflächen der Unterbereiche F diffundieren die Bor-Fremdatome bis zu der gewünschten Tiefe in das Halbleitermaterial ein und bilden p-leitendi© Be-reiche 41a-41c (Fig.3). In ähnliohe<Et-#eise wird der Elektronenstrahl dann über weitere, ausgewählte Unterbereiche G geführt, um nur die Oberflächen dieser Unterbereiche auf ungefähr SOO0O in Anwesenheit eines Gasstromes 18 zu erhitzen, der Donatoren wi® Phosphortrichlorid (POl,) oder Phosphorpentoxyd (PnOc) in $.®£ Dampfphase enthält; es ergeben sich dann n-leitende Bereiche 42. Die Reaktionsprodukte 23 Strumen durch die 21 aus der laamer 20 ab.
Die Beschleunigungsspannung für den Elektronenstrahl sowie dessen Stromstärke werden während der Durchführung der selektiven Diffusion eo eingestellt, daß die Oberfläche der Unterbereiohe lediglich erhitzt» jedoch nicht zerstört wird. Es hat sich, .ergeben, daß eine Zerstörung ins Bereich yder Oberfläche dann nicht auftritt, wenn die Beschleunigungsspannung unter 3&-k¥--und der Elektronenstrom unter lOOdu-eo^r» liegt. Der erhitzte Bereich bestimmt sich aus der Führung des Elektronen-
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Strahls sowie dessen Größe und Form, während der Grad der Diffusion von der Elektronenstrahlenergie und der länge der Aufheizzeit abhängt.
Der n-leitende Block 30 bildet nun die Kollektor^one eines Transistors T-, dessen Emitter vom n-leitenden Bereich 42 und desaen Basis Tom p-leitenden Bereich 41a gebildet werden. Die p-leitenden Bereiche 41b und 41c stellen Widerstände Ri und R2 dar. " ■"- . . "-"".-".. - "-.. . ■-. '" ^ A:\ - - --..
Änfitnd der Fig. 4 wird nun der nächste Schritt dee erfindungsgemäßen Verfahrene- zur Herstellung einer integrierten Schaltung beschrieben« Es wird dabei ©in© dielektrische Schicht 60 in1 irgendeiner Üblichen Weise auf elaei· Oberfläche.;&%"-über den -Schaltelementen T|;i R1 und B2 geblMet* Diese dielektriajöhe. Schicht kann aus den verschiedensten Materialien bestehen,; beispielsweise aus Gäsiumdioxjrd (-GeO2) oder Titandioxyd (TiOg);;
In einer alteresi Anmeldung derselben Anmelderiä (asötl. Aktenzeichen S 28593 Vllld/Sle) ist ein Verfahren beschrieben, bei; dem ein Energiesträhl wie beiepieleweise ein J51ektro^enstrahl dazu
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benutzt wird, in ausgewählten Bereichen die leitfähigkeit eines dielektrischen Körpers so zu erhöhen, daß elektrische Leiterweg® entstehen. Mit Hilfe dieses Verfahrens, d*b· also mit Hilfe des Elektronenstrahls 16, d@r länge eines vorbestimmten Weges geführt wird; läßt sich ein Weg mit einer so hohen spezifischen Leitfähigkeit erzeugen» daß damit die einzelnen Schaltelemente der zu erstellenden integrierten Schaltung elektrisch leitend miteinander verbunden werden ktgainen. Ferner läßt sich die Leitfälligkeit dann noch weiter durch das Aufbringen eines Metallfilmee auf diese Leiterwege erhüben.
Bei dem beschriebenen Ausführungsheispiel werden ausgewählte Bones, der dielektrischen .Schiebt 60 in gesteuerter Weise mit Hilf® des Blektronenetrabibes 16 so umgewandelt, da® Leiterweg® 70 bis 73 entstehen (Fig» A)9 ate die verschiedenen Pole der -Schaltelemente Sf1-, E^sund. ig miteinander verbinden« Biese gesteuert® umwandlung dee dielektrisclses. B^ter-ials auch unter-» balb der Gearfläob« d®r ;ilel@ktris©b@si Sdeicht *6'0 --1HjBt · ©leb dadurch ersi@l®ns daß m®hr®r® Elektronen©trablen auf. jeweils t&Ben·'^unkt unterbalb dftr Oberflloli® geris^et: werden» ^©b®i die gnergl® eine® J®d©a llnsai^traales niotit ausreicht s des von lbs. getroffen® folumelement umzuwandelnι in dem.Punkte in
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dem eich die verschiedenen Elektronenstrahlen treffen, reicht die Energie jedoch aus, die Leitfähigkeit des dielektrischen Materials der Schicht 60 in der gewünschten Weise zu erhöhen. Auf diese Weise läßt sich auch unterhalb der Oberfläche der Schicht 60 in ausgewählten Zonen - und nur in diesen ^ eine Umwandlung rollziehen, die zu einem elektrisch leitenden Leiterweg führt. Auf diese Weise.wird beispielsweise die Emitterzone 42 des Transietors T1 elektrisch mit dem einen Ende des Widerstands Bj. verbunden.
Auf dieselbe Welse lassen sich In des in der Kammer 20 verbleibenden Werkstück 2 durch Umwandlung des dielektrischen Materials eine Induktivität L sowie ein Kondensator G innerhalb der Blöcke 35 und 34 herstellen? die Induktivität X kann bei» s^&eisweiee daduroh erzeugt werden, daß des·-^Elektronenstrahl Tfifflie Oberfläche de» aus einem Ferrit beTOIlfendsn Blockes fokussiert und dans längs einer Spirale geführt wird, so daß durch Umwandlung dee Materials eine- LeIterapirals 80 entsteht. Die eine Elektrode des Kondensators C läßt eich durch Umwandlung d«s geeamten Oberfläc&enbereiche des dielektrischen Blocks 34 in ein© Leiterecbiobt 81 bildein, während die andere Elektrode
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des Kondensators vom Halbleiterplättchen 1 dargestellt wird. Eb ist aber auch möglich, einen Metallfilm auf die Oberfläche dieses Plättchens 1 aufzubringen, ehe der dielektrische Block aufgewachsen wird. Bann werden die verschTecffshen Leiterwege nach dem bereits beschriebenen Verfahrensschritt mit Hilfe des Elektronenstrahls erzeugt, so daß die Induktivität L und der Kondensator C miteinander und mit den anderen Schaltelementen T-, R- und Η« verbunden werden, wodurch die in Pig» 8 dargestellte Schaltung entsteht.
Ein weitere« Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens läflt sich .anhand der fig. 5 beschreiben· Bei diesemerflndungsgemäßen Verfahrensechritt handelt es sieb wiederum um einen Diffusi.onsr? prozefi. Ee wird auch hier der Elektronenstrahl 16 benutzt, um auegewählte Bereiche zu erhitzen, jedoch werden die Fremdatome nicht in Dampfform durch einen Gasstrom 18, sondern mit Hilfe "Ίίϊηββ besonderen Ionenetrahla 17 zugeführtV*Ifaetent das Plättchen 1 beispielsweise aus Silizium»so kann es sich bei dem Ionenstrahl 17 beispielsweise um einen Strahl von Bor-Ionen handeln. Werden nun gleichzeitig und sieh auf der Oberfläche des Platteis ans treffend der Elektronenstrahl 16 und der Ionen-
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strahl 17 über die Blattehenoberflachegeführt, so kann ein ρ-leitender, durch Diffusion erzeugter Bereich 50 beliebiger Gestalt erzeugt werden, der bei dem dargestellten Ausführungsbei-Bpiel E-förmig ist. Besteht das: Plättchen aus Galliumarseniäs so kann es sweckmäßig seia9 als .ISnergiestraol einen Laserstrahl zu verwenden^ um den ausgewählten Bereicb so stark zu ©rhitzen, daß die Diffusion schnell genug, stattfindet;' es müssen-dann- jedoch die atiaosphäriselien Bedingungen· im tor Eammes1 20. sorgfältig kontrolliert worden9 damit iaa Blatteben nieat zersetzt wird.. . .
Wi© Sie'feigende B0©ü&r©ilMEag a@ig@a ^iSt5, Xteftspt""die" Verwendusg
genV Es ist feekanntv daS w®nn Gin H©ktSOn©aetraiil,!auf ein©·'.Obesfläctae"
- Sie .!?!§*> 6 anband" eise®.HaWiIe-S.terpISt.to&esiis.."" ;'"i:© ^iäM@;:nun ' ■'-,■■''■■■ .. . . .■■'." ■-,■--" 24 -
BADORIGiNAL
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festgestellt, daß die Sekundäremission eine Punktion der Parameter des primären Elektronenstrahls, der Temperatur des HaIbleiterplättchens, der Fremdatom-Konzentration, der Diffusionstiefe sowie der Grenzen des Diffusionsbereichs im Halbleiterplättchen ist. Durch eine laufende Überwachung und Vermessung der Art sowie der Stärke dieser Sekundäremission sowie ihrer Änderungen läßt sich bei einer bekannten Beschleunigungsspannung und Stromstärke für den primären Elektronenstrahl die Temperatur des Plättchens, die Fremdatomkonzentration sowie die Diffusionstiefe und die Form der Diffusionszone mit großer Genauigkeit während des Diffueionsproeesses steuern und festlegen; dies kann selbstverständlich auch automatisch erfolgen. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet also die Herstellung der verschiedenen Zonen beispielsweise eines Transistors mit größter
"^' Präzision hinsichtlich Konzentration und 3*£βΊΓβ.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in vielfacher Weise . abwandeln. So ist es beispielsweise möglichiu. <iie vereohiedehen ^r'-Schritte oder Kombinationen verschiedener Schritte jeweils in unterschiedlichen Kammern durchzuführen, obwohl es zweckmäßig istt alle Schritte hintereinander und innerhalb einer einzigen
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Kammer zu vollziehen. Außerdem kann es vorteilhaft Bein, das erfindungsgemäße Verfahren mit demjenigen Terfafaren zu kombi^ nieren* das in der älteren Anmeldung derselben Anmelderin (amtl■'. AktenzeiohenT 3290$ VIJIc/2^ offenbart lot und das die Verwendung eines Energiestromes zur Bildung von Vorsprüngen aus monokristallinem Halbleitermaterial zum^ Gegenstand hat.
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Claims (1)

  1. A 35 770 b
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    Patentanspruchs:
    1. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung in einer geschlossenen Kammer, bei dem auf oder in einem HaIbleiterplättchen leitende und nichtleitende und/oder eindiffundierte Bereiche geschaffen werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein mindestens ein gasförmiges Reagenz enthaltender Gasstrom über die Oberfläche des Halbleiter-
    plättchens geleitet und ein Energiestrahl über ausgewählte Bereiche dieser Oberfläche geführt wird, und daß die letzteren mit Hilfe dieses Energiestrahies auf eine.Temperatur erhitzt werden, bei der die gasförmigen Reagenzien miteinander und/oder mit dem Halbleiterplättchen lediglich an denjenigen Stellen reagieren, über die der Energiestrahl geführt wurde♦
    2. Verfahren nach Anspruch· 1, dadurch gekennzeichnet, d'alT ein scharf gebündelter Energiestrahl verwendet wird.
    5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden.Ansprüche, gekennzeichnet durch einen die kristallographische Struktur an der Oberfläche des Halbleiterplättchens ändernden Energiestrahl.
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    > Mai 1967 T
    4. Verfahren nach einen· oder .-mehreren eier "Vorstehenden ■; Ansprüche, dadui'cb gekennzeichnet, daß das Halbleiterplätt.chen monqkristallin ist und der Gasstrom mindestens ein. Reagens enthält, das auf dem Plättchen ßine monokristalline Schicht bildet.
    5. Tferfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Halbleiterplättchen eine polykristalline Schicht gebildet wird.
    6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Galliumarsenid-Ealbleiterplättchens. -
    ?. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein p-n-tfbergang erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß an die ausgewählten, erhitzten Bereiche des Halbleiterplättchens mit einem ersten leitfäaigkeitstyp Verunreinigungen herangeführt werden, die zu einem zw^rten Leitfähigkeitstyp^ihren, und daß die ausgewählten .Bereiche so stark erhitzt werden/ daß die Verunreinigungen nur in diesen Bereichen in das Plättchen eindiffundieren. ' .
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    009*27^041*
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    8* Verfahren nach Anspruch 7» hei dem eine integrierte Schaltung erzeugt vird, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Gasströme mit unterschiedlichen Reagenzien verwendet und die ausgewählten Bereiche des Halbleiterplättchens jeweils auf eine solche Temperatur erhitzt werden, daß die Jeweiligen Reagenzien miteinander und/oder mit dem Halbleitermaterial reagieren, und daß so monokristalline Halbleiterschichten sowie diesen benachbart Isole.tioneschichten in bzw. auf diesen auegewählten Bereichen erzeugt werden, und, daß ein Energiestrahl auf ausgewählte Unterbereiche der ωοηο-krletallinen Halbleiterschichten gerichtet und mindestens nahezu gleichzeitig Verunreinigungen eines ersten Typs an diese Unterbereiche herangeführt werden, so daß die Verunreinigungen eindiffundieren, worauf in ausgewählten Zonen der Isolierschichten mittels eines Energiestrahls die elektrische Leitfähigkeit erhöht und elektrische Leiterwege zwischen bestimmten Unterbereichen geschaffen werden.
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    009127/0492
    δ!48I
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    9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche» dadurch gekennzeichnet, daß als Energiestrahlen Elektronenstrahlen verwendet werden. '
    10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß als Snergiöstrahlen Laserstrahlen verwendet werden.
    11. Verfahren nach einem oder mehreren der Vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als die Reagenzien heranführende Strahlen Ionenatrahlen verwendet werden.
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