DE1614827C2 - Verfahren zum Herstellen eines Transistors - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines Transistors

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Transistors der in dem Oberbegriff des Anspruchs angegebenen Art.
Durch das ältere Patent 15 64 525 ist bereits ein Verfahren geschützt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zur Herstellung eines Transistors auf einem Trägerkörper aus Halbleitermaterial eine erste Kollektorschicht aus Halbleitermaterial eines ersten Leitungstyps gebildet wird, daß auf der Oberfläche der ersten Kollektorschicht eine Maskenschicht gebildet wird, daß in dieser Maskenschicht mindestens eine öffnung gebildet wird, um einen Teil der Oberfläche der ersten Kollektorschicht freizulegen, daß eine Dotierungsstoffmenge des ersten Leitungstyps auf den freigelegten Oberflächenteil aufgebracht wird, daß auf der Maskenschicht und dem freigelegten Teil eine Oxidationsschicht derart gebildet wird, daß durch schnellere Oxidation des freigelegten Teils Vertiefungen gegenüber den nicht freigelegten Teilen in der Oberfläche der ersten Kollektorschicht entstehen, wenn die Maskenschicht und die Oxidationsschicht anschließend wieder entfernt werden, daß eine zweite Kollektorschicht aus Halbleitermaterial des ersten Leitungstyps auf die ganze Oberfläche der ersten Kollektorschicht aufgebracht wird, daß die beiden Kollektorschichten derart erhitzt werden, daß die niedergeschlagene Dotierungsstoffmenge durch die zweite Kollektorschicht zu dem oberhalb des Niederschlags liegenden Teil der Oberfläche der zweiten Kollektorschicht sowie durch die erste Kollektorschicht zu dem unterhalb des Niederschlags
ίο liegenden Teil der Unterseite der ersten Kollektorschicht diffundiert wird, so daß ein Bereich verringerten spezifischen Widerstandes in den beiden Kollektorschichten unter einem Teil der Oberfläche der zweiten Kollektorschicht entsteht, wobei der spezifische Widerstand dieses Bereiches kleiner ist als der des an diesen Bereich angrenzenden übrigen Teils der beiden Kollektorschichten, daß durch die Oberfläche der Kollektorschicht ein Dotierstoff zur Ausbildung der Basiszone eindiffundiert wird und daß in die Basiszone in den durch die Vertiefung festgelegten Flächenbereich Dotierstoff zur Ausbildung der Emitterzone eindiffundiert wird.
Durch das ältere Verfahren wird zwar eine Ausbuchtung der Basiszone infolge des beispielsweise in der Zeitschrift »Scientia Electrica«, Band 10 (1964), Nr. 4, Seiten 97 bis 122 beschriebenen »Emitterdipeffektes« vermieden, doch ist das ältere Verfahren so aufwendig, daß es sich nicht als rationelles, modernes Fertigungsverfahren eignet. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfacheres Verfahren zur Herstellung eines Transistors anzugeben, der eine geringere Kollektorkapazität aufweist und dennoch mit einem höheren Kollektorstrom betrieben werden kann und bei dem außerdem praktisch keine Ausbuchtung der Basiszone aufgrund des »Emitterdipeffektes« vorhanden ist. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die in dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Die Leitfähigkeit in dem der Emitterzone gegenüberliegenden Bereich der Kollektorzone wird vorzugsweise mindestens fünfmal größer gewählt als im übrigen Bereich der Kollektorzone. Bei einem Transistor mit mehreren Emitterzonen wird vorzugsweise gegenüber jeder Emitterzone ein niederohmiger Bereich in der Kollektorzone angeordnet.
Aus der DE-AS 1166 941 ist zwar ein Transistor bekannt, bei dem ein der Emitterzone gegenüberliegender, an die Basiszone angrenzender Bereich der Kollektorzone niederohmiger ist als der übrige Bereich der Kollektorzone. Von dieser bekannten Ausbildung wird in der DE-AS 1166 941 jedoch lediglich eine Anwendung bei einem Legierungstransistor mit einem Halbleiterkörper vom Leitungstyp der Basiszone beschrieben, bei dem in eine Oberflächenseite die Emitterzone und in dessen andere Oberflächenseite die Kollektorzone einlegiert sind. Die höherohmige Dotierung am Rand der Kollektorzone soll aus Kapazitätsgründen eine in diesem Randbereich vorhandene Niederohmigkeit der Basiszone kompensieren, die bei Legierungstransistoren auf unerwünschte Fremdstoffe auf der Halbleiteroberfläche zurückzuführen ist.
Aus der Zeitschrift »Scientia Electrica«, Band IO (1964), Nr. 4, Seiten 97 bis 122 ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Planartransistors bekannt, bei dem in einem ersten Diffusionsschritt ein niederohmiger Bereich der Kollektorzone, in einem zweiten Diffusionsschritt die Basiszone und in einem dritten Diffusionsschritt die Emitterzone selektiv eindiffundiert werden.
Schließlich ist durch die FR-PS 13 77 412 ein Verfahren zum Herstellen eines Transistors bekannt, bei dem in eine epitaktische Halbleiterschicht vom Leitungstyp der Emitterzone der hochdotierte Bereich der Emitterzone eindiffundiert, in einer Oberflächenschicht des hochdotierten Bereichs und des übrigen an die Oberfläche grenzenden Teils der Emitterzone die Dotierungskonzentration vermindert und in die epitaktische Halbleiterschicht die Basis- und die Kollektorzone eindiffundiert werden.
Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel erläutert
Die F i g. 1 bis 3 zeigen einen Planartransistor in verschiedenen Herstellungsstufen des Verfahrens nach der Erfindung. Zur Herstellung eines solchen Planartransistors geht man von einem Halbleiterkörper vom Leitungstyp der Kollektorzone 1 aus, dessen Leitfähigkeit beispielsweise ΙΟΩατι beträgt. Auf diesen Halbleiterkörper wird eine maskierende, d. h. diffusionshemmende Schicht 2 aufgebracht, die beispielsweise aus Siliziumdioxyd oder aus Siliziumnitrid besteht. , *
In die maskierende Schicht 2 wird nach Fi g. 1 ein Diffusionsfenster 3 eingeätzt, dessen Größe gleich der Größe des späteren Emitterdiffusionsfensters ist. Durch das Diffusionsfenster 3 wird ein niederohmiger Bereich 4 vom Leitungstyp der Kollektorzone 1 in den Kollektorkörper eindiffundiert, und zwar so tief, daß er tiefer im Halbleiterkörper liegt als die spätere Basiszone. Die Leitfähigkeit dieses niederohmigen, sich über die spätere Basiszone hinaus bis in die Kollektorzone 1 erstreckenden Bereiches 4 beträgt beispielsweise 2 Hern an der Stelle, an die der später zu diffundierende Basis-Kollektor-pn-Übergang zu liegen kommt.
Im Anschluß an die Herstellung des niederohmigen Kollektorbereiches 4 wird in die maskierende Schicht 2 gemäß Fig.2 ein größeres Basisdiffusionsfenster 5 eingeätzt, durch das die Basiszone 6 in den Halbleiterkörper eindiffundiert wird. Wie die Fig. 2 erkennen läßt, erfolgt die Basisdiffusion jedoch nicht so tief wie die Diffusion des niederohmigen Bereichs 4, so daß vor der Basiszone 6 in der Kollektorzone 1 der niederohmige Kollektorbereich 4 bestehenbleibt. Durch die Überlagerung der Basiszone 6 und des niederohmigen Bereichs 4 vom Leitungstyp der Kollektorzone 1 entsteht im Überlagerungsbereich eine Einbuchtung 7 der Basiszone 6, die jedoch durch die Emitterdiffusion auf Grund des »Emitterdipeffektes«, wie Fig.3 zeigt, zum Teil kompensiert wird. Zur Herstellung der Emitterzone 8 wird die Halbleiteroberfläche nach der Basisdiffusion mit einer neuen maskierenden Schicht 9 bedeckt und in diese ein Emitterdiffusionsfenster 10 eingeätzt, durch das die Emitterzone 8 in den Halbleiterkörper diffundiert wird.
Der beim Planartransistor nach der F i g. 3 vorhandene niederohmige Bereich 4 in der Kollektorzone t ermöglicht es, den Transistor mit einem höheren Kollektorstrom zu betreiben, als es ohne diesen niederohmigen Bereich 4 möglich wäre. Während die bekannten, durch Diffusion hergestellten Transistoren auf Grund des »Emitterdipeffektes« in der Basiszone eine Ausbuchtung in Richtung der Kollektorzone aufweisen, besitzt der Planartransistor nach der Fig.3 wegen des niederohmigen Bereiches 4 eher eine zur Emitterseite hin gerichtete Einbuchtung 7 der Basiszone 6. Diese Einbuchtung 7 hat eine Verkleinerung des Basisbahnwiderstandes gegenüber bekannten Transistoren zur Folge, bei denen der »Emitterdipeffekt« eine Ausbuchtung zur anderen Seite, d. h. zur Kollektorseite, zur Folge hat.
Die F i g. 4 zeigt schließlich noch einen Transistor mit mehreren Emitterzonen 8, bei dem jeder einzelnen Emitterzone 8 gegenüber ein niederohmiger Bereich 4 in der Kollektorzone 1 angeordnet ist. Die niederohmigen Kollektorbereiche 4 können sich sowohl bei einem Transistor mit nur einer Emitterzone als auch bei einem Transistor mit mehreren Emitterzonen beliebig tief in die Kollektorzone 1 erstrecken, da durch die niederohmigen Bereiche 4 der Kollektorvorwiderstand reduziert wird. Im allgemeinen wird jedoch eine Diffusion durch den gesamten Halbleiterkörper auf Schwierigkeiten stoßen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Herstellen eines Transistors mit einem Halbleiterkörper vom Leitungstyp der Kollektorzone, der eine von der einen Oberflächenseite aus eindiffundierte Basiszone und eine in die Basiszone eindiffundierte Emitterzone enthält und dessen Kollektorzone in dem der Emitterzone gegenüberliegenden und an die Basiszone angrenzenden Bereich niederohmiger ist als im übrigen Bereich, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halbleiterkörper vom Leitungstyp der Kollektorzone (1) auf der einen Oberflächenseite mit einer maskierenden Schicht (2) versehen und in diese maskierende Schicht (2) zunächst ein Diffusionsfenster von der Größe des Emitterdiffusionsfenster eingebracht wird, daß durch dieses Diffusionsfenster in die Kollektorzone (1) ein niederohmiger Bereich (4) vom Leitungstyp der Kollektorzone (t) so tief eindiffundiert wird, daß er sich über die spätere Basiszone (6) hinaus in die Kollektorzone (1) erstreckt und daß dann durch ein Basisdiffusionsfenster die Basiszone (6) und durch ein Emitterdiffusionsfenster die Emitterzone (8) in die Kollektorzone (1) eindiffundiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitfähigkeit in dem der Emitterzone (8) gegenüberliegenden Bereich (4) der Kollektorzone (1) mindestens fünfmal größer als im übrigen Bereich der Kollektorzone (1) gewählt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Basisdiffusion eine Einbuchtung (7) der Basiszone (6) gebildet wird, in die sich der niederohmige Bereich (4) der Kollektorzone (1) erstreckt und die bei der Emitterdiffusion zum Teil kompensiert wird.
4. Verfahren zum Herstellen eines Transistors mit mehreren Emitterzonen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüber jeder Emitterzone (8) in der Kollektorzone (1) ein Bereich (4), der niederohmiger ist als die übrige Kollektorzone (1), angeordnet wird.
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