DE1764065C3

DE1764065C3 - Method for manufacturing a semiconductor device

Info

Publication number: DE1764065C3
Application number: DE19681764065
Authority: DE
Inventors: Sumio Kodaira Nshida (Japan)
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1967-03-29
Filing date: 1968-03-28
Publication date: 1976-05-20

Description

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 40 fusion wurde die Niederschlagdiffusionsmethode entdadurch gekennzeichnet, daß die zweite Isolier- wickelt. Zunächst werden Phosphor bei etwa 1000° C schicht (17 bzw. 46) durch Zersetzung eines Or- auf einer ausgewählten Oberflächenzone eines Grundganooxysilans oder Niederschlagen des Silizium- körpers und eine Siliziumdioxydschicht niedergeschladioxyds aus der Dampfphase erhalten wird. gen, die eine andere Oberflächenzone des Grundkör-4. The method according to any one of claims 1 to 3, 40 fusion, the precipitation diffusion method was deducted characterized in that the second insulating winds. Initially, phosphorus is at around 1000 ° C layer (17 or 46) by decomposition of an Or- on a selected surface zone of a basic organooxysilane or the silicon body is deposited and a silicon dioxide layer is deposited is obtained from the vapor phase. genes that have a different surface zone of the basic body

45 pers bedeckt. Anschließend wird eine Wärmebehandlung in einer feuchten Sauerstoffatmosphäre bei etwa45 pers covered. This is followed by a heat treatment in a moist oxygen atmosphere at about

1100° C angewandt, um den niedergeschlagenen Phosphor in die Oberfläche des Grundkörpers einzuführen. Obwohl dieses Verfahren den Vorteil der ziem-1100 ° C applied to the precipitated phosphorus to be introduced into the surface of the base body. Although this method has the advantage of fairly

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum 50 lieh genauen Steuerung der Verunreinigungskonzen-The invention relates to a method for precise control of the contaminant concentration

Herstellen einer Halbleiteranordnung, bei dem eine tration der diffundierten Zone hat, erfolgt, wenn dieManufacture of a semiconductor device in which the diffused zone has a tration occurs when the

Verunreinigung in einen Halbleiterkörper durch ein Maske der Siliziumdioxydschicht als dünn angenom-Contamination in a semiconductor body through a mask of the silicon dioxide layer assumed to be thin

in einer ersten, hauptsächlich aus Siliziumdioxyd be- men wird und eine tief diffundierte Zone erwünscht ist,in a first, mainly composed of silicon dioxide, and a deeply diffused zone is desired,

stehenden Isolierschicht gebildetes Loch selektiv ein- eine Herausdiffusion des niedergeschlagenen Phos-standing insulating layer selectively a diffusion of the deposited phosphor

diffundiert wird, wobei sich die Verunreinigung in 55 phors. Außerdem reicht eine Mischglasschicht, dieis diffused, the impurity in 55 phors. In addition, a mixed glass layer is sufficient that

einer auf der Isolierschicht und im Loch niederge- durch Niederschlagen von Phosphor und Silizium-one on the insulating layer and in the hole by depositing phosphorus and silicon

schlagenen Schicht befindet, und bei dem Metallelek- dioxyd gebildet ist, bis zur Oberfläche des Grund-layer, and at which metal elec- trodioxide is formed, up to the surface of the base

troden zum Anschluß der diffundierten Zone und körpers Dabei wird es ziemlich schwierig, eine diffun-electrodes to connect the diffused zone and body.

des Halbleitexkörpers durch zweite Löcher in der dierte Zone mit einer gewünschten Verunreinigungs-of the half-litex body through second holes in the dated zone with a desired contamination

ersten Isolierschicht gebildet werden. 60 konzentration zu erhalten. Der Maskcneffekt auffirst insulating layer are formed. 60 concentration. The masking effect on

Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der Grund der Siliziumdioxydschicht kann nicht alsSuch a method is, for example, because of the silicon dioxide layer cannot be considered

USA.-Patentschrift 3 309 245 bekannt. Danach wird wesentlich erwartet werden. Eine Phosphor enlhal-U.S. Patent 3,309,245 known. After that, it will essentially be expected. A phosphorus containing

nach Herstellung einer ersten Diffusionszonc über tcnde Schicht wird ungünstigerweise auf der Ober-after the creation of a first diffusion zone over the developing layer, unfavorably

dieser und der ersten Isolierschicht eine Phosphor- fläche des Grundkörper·-; gebildet, die mil der Silizium -this and the first insulating layer a phosphor surface of the base body · -; formed by the silicon

silikatglasschichl gebildet, und man läßt durch eine in 65 dio\ydschicht bedeckt ist.Silicate glass chichl is formed, and it is left to be covered by a layer of 65 diol.

letzterer und in der ersten Isolierschicht angebrachte Die beiden vorstehend behandelten Diffusionsver-the latter and applied in the first insulating layer. The two diffusion connections treated above

öffnung eine zweite Verunreinigung in den Halb- fahren werden von der Bildung einer Glasschicht,opening a second impurity in the half-drive will be from the formation of a glass layer,

leiterkörper eindiffundieren. welche Phosphor einer beträchtlich hohen Konzentra-diffuse in the conductor body. which phosphorus of a considerably high concentration

lion enthält, auf der Oberfläche der Siliziumdioxydjc.hicht, die als Maske dient, begleitet. Wenn ein die Oberfläche des Grundkörpers erreichendes Loch mitlels Fotoätzung durch eine Glasschicht und die SiIiliumdioxydschicht darunter hergestellt wird, tritt das Problem der Überätzung oder Seitenätzung auf, da <fle Älzgeschwindigkeit eines Ätzmittels aus dem HF-HNO₃-System für die Glasschicht etwa zehnmal fo groß wie für die Siliziumdioxydschicht ist. Diise Erscheinung sollte, da sie unerwünschte Einflüsse auf die Eigenschaften der Halbleiteroberfläche, die Erzeugung einer Elektrodenschicht und die Eigenschaften eines Schutzüberzuges usw. ausübt, vermieden werden.lion, accompanies it on the surface of the silicon dioxide layer that serves as a mask. If a hole that reaches the surface of the base body is produced by photo-etching through a glass layer and the silicon dioxide layer underneath, the problem of overetching or side etching arises, since the etching rate of an etchant from the HF-HNO ₃ system for the glass layer is about ten times larger as is for the silicon dioxide layer. This phenomenon should be avoided because it has undesirable effects on the properties of the semiconductor surface, the formation of an electrode layer and the properties of a protective coating, etc.

Weiter wird im Fall der Niederschlagsdiffusionsmethode oder der einfachen Dampfphasendiffusionsmethcde unabhängig von flacher oder tiefer Diffusion ein Phosphorsilikatglas mit Phosphor von beträchtlich hoher Konzentration auf der Siliziumdioxydschicht gebildet. Während dieses Glas den Vorteil der sta- ao bilen Steuerung der Zahl von Oberflächendonorniveaus in der Oberfläche des Siliziumgrundkörpers hat, kann es keine gute Oberflächenpassivierungsschicht sein, da es äußerst starke hygroskopische Eigenschaften aufweist. Es wurde vorgeschlagen, eine as andere Passivierungsschicht auf der Oberflächenschicht des Glases aufzubringen, die einer äußeren Atmosphäre ausgesetzt ist, oder dieOberflächenschicht zu entfernen. Diese Verfahren haben eine Bedeutung, das Problem der hygroskopischen Eigenschaften zu lösen, obwohl das erstere ein übermäßiges Ätzen mit sich bringt und das letztere eine stabile Kontrollmöglichkeit für die Donatorniveauzahl beseitigt. Um indessen die elektrischen Eigenschaften und die Verläßlichkeit der erzeugten Halbleiterelemente zu verbessern, ist es heute erforderlich, eine stabile Passivierungsschicht zu schaffen, die keine solchen sekundären Probleme mit sich bringt und verringerte hygroskopische Eigenschaften aufweist.Further, in the case of the precipitation diffusion method or the simple vapor phase diffusion method regardless of shallow or deep diffusion, a phosphosilicate glass with phosphorus of considerable high concentration formed on the silicon dioxide layer. While this glass takes advantage of the sta- ao bilen control of the number of surface donor levels in the surface of the silicon base body, there cannot be a good surface passivation layer because it has extremely strong hygroscopic properties. It was suggested to use an as to apply another passivation layer on the surface layer of the glass, the one outer Atmosphere or remove the surface layer. These procedures have a meaning to solve the problem of the hygroscopic property, although the former is excessive etching and the latter eliminates a stable control over the donor level number. Around meanwhile to improve the electrical properties and the reliability of the semiconductor elements produced, it is necessary today to create a stable passivation layer that does not have any such secondary Brings problems and has reduced hygroscopic properties.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren so auszubilden, daß eine Halbleiteranordnung mit ausgezeichneten elektrischen Eigenschaften mit Hilfe einer durch einen Schutzüberzug stabilisierten Oberfläche wirksam herstellbar ist, die Zeit, wan Tend der eine auf der die Oberfläche des Halblcitergrundkörpers bedeckenden Schicht aus einer anorganischen Siliziumverbindung angeordnete, einen Leitungstyp bestimmende Verunreinigung enthaltende Glasschicht eine Oberfläche eines Halbleitergrundkörpers erreicht, verlängert wird, eine neue Art von zur Erzielung einer verhältnismäßig Mefen Diffusionsschicht in einem Halbleitergrundkörper geeigneter selektiver Diffusion geschaffen wird und das seitliche Ätzen eines auf einem Halbleitergrundkörper angeordneten Schutzüberzuges verringert wird.The invention is based on the object of developing the method mentioned at the outset so that a Semiconductor device with excellent electrical properties by means of a protective coating Stabilized surface is effectively produced the time when the one on the the surface the layer of an inorganic silicon compound covering the half-liter base body, a glass layer containing an impurity which determines the conductivity type, a surface of a semiconductor base body is achieved, a new type of to achieve a relatively Mefen diffusion layer is created in a semiconductor base body suitable selective diffusion and that Lateral etching of a protective coating arranged on a semiconductor base body is reduced will.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die die Verunreinigung enthaltende Schicht mit einer ebenfalls hauptsächlich aus Siliziumdioxyd bestehenden zweiten Isolierschicht bedeckt wird, daß dann der so erhaltene Verbundkörper unter solchen Bedingungen erhitzt wird, daß sich eine das Oxyd dci Verunreinigung und Siliziumdioxyd enthaltende Glasschicht bildet und die auf der ersten Isolierschicht niedergeschlagene Verunreinigung die Oberfläche des Körpers durch die erste Isolierschicht nicht erreicht, und daß schließlich die zweiten Löcher in der so ge-ViiiriiMpn die Glasschicht enthaltenden Isolierschicht im wesentlichen ohne Über- oder Seitenätzen der Glasschichi geätzt werden.This object is achieved according to the invention in that the layer containing the impurity is covered with a second insulating layer also consisting mainly of silicon dioxide, that then the composite body thus obtained is heated under such conditions that the oxide dci Contamination and silicon dioxide-containing glass layer forms and on the first insulating layer deposited contamination does not reach the surface of the body through the first insulating layer, and that finally the second holes in the so ge-ViiiriiMpn the insulating layer containing the glass layer substantially without over- or side-etching of the Glass chichi are etched.

In Weiterbildung der Erfindung überzieht man die Oberfläche der zweiten Isolierschicht mit einer dritten Isolierschicht aus Siliziumnitrid oder Aluminiumoxyd, bevor die zweiten Löcher geätzt werden.In a further development of the invention, the surface of the second insulating layer is covered with a third one Insulating layer made of silicon nitride or aluminum oxide, before the second holes are etched.

Die zweite, hauptsächlich aus Siliziumdioxyd bestehende Isolierschicht wird erfindungsgemäß ausgenutzt, damit ein Teil der Verunreinigung in diese zweite Schicht hineindiffundiert, weil so erreicht wird, daß weniger von der Verunreinigung in die erste, den Halbleiterkörper direkt bedeckende Isolierschicht eindiffundiert und damit verhindert wird, daß die Verunreinigung hier bis zum Halbleiterkörper vordringt. Die Erfindung zeigt damit einen Weg, wie man die aus der Verunreinigung und Siliziumdioxyd bestehende glasartige Schicht ohne Schaden für die Halbleiteranordnung so erzeugen kann, daß gleichzeitig die Ätzvorgänge besser, d. h. ohne wesentliches Über- oder Seitenätzen ablaufen können.The second insulating layer, consisting mainly of silicon dioxide, is used according to the invention, so that part of the impurity diffuses into this second layer, because this is how that less of the contamination diffuses into the first insulating layer which directly covers the semiconductor body and it is thus prevented that the contamination penetrates here as far as the semiconductor body. The invention thus shows a way how to get rid of the impurity and silicon dioxide can produce vitreous layer without damage to the semiconductor device that at the same time the etching processes better, d. H. can run without significant over- or side-etching.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem dieses Verfahren angewendet wird, sind die erste und die zweite Isolierschicht thermisch aufgewachsenes Siliziumdioxyd bzw. thermisch niedergeschlagenes Siliziumdioxyd. Die den Leitungstyp bestimmende Verunreinigung ist eine Donator-Verunreinigung, z. B. Phosphor oder Bor.According to an embodiment of the invention in which this method is applied, the first and second insulating layers thermally grown silicon dioxide and thermally deposited silicon dioxide, respectively Silicon dioxide. The impurity determining the conductivity type is a donor impurity, z. B. phosphorus or boron.

Oie Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigenThe invention is explained in more detail with reference to the exemplary embodiments illustrated in the drawing; show in it

Fig. la und Ib Querschnitte eines Halbleitergrundkörpers entsprechend einer bekannten selektiven Ditfusionsmethode,La and Ib cross sections of a semiconductor base body according to a known selective diffusion method,

F i g. 2 a bis 2 g Schnitte durch einen Transistor in den einzelnen Verfahrensschritten nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,F i g. 2 a to 2 g sections through a transistor in the individual method steps according to an embodiment the invention,

F i g. 3 eine Abwandlung des in F i g. 2 f dargestellten Transistors,F i g. 3 shows a modification of the one shown in FIG. 2 f shown transistor,

F i g. 4 einen Teilschnitt durch einen Transistor gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung. F i g. 4 shows a partial section through a transistor according to another exemplary embodiment of the invention.

Zum Verständnis der Erfindung wird eine kurze Erläuterung des Standes der Technik an Hand der F i g. 1 a und 1 b vorausgeschickt.To understand the invention, a brief explanation of the prior art is based on the F i g. 1 a and 1 b.

Eine Hauptfläche eines Siliziumgrundkörpers 1 wird selektiv mit einer Siliziumdioxydschicht 2 bedeckt. Der Grundkörper wird zunächst zwecks Niederschlagung einer dünnen Schicht 3 a, bestehend aus einer Verunreinigung wie Phosphor, auf etwa 1000° C erhitzt, wie in F i g. 1 a gezeigt ist. Gleichzeitig tritt eine dünne DifTusionsschicht 4 α auf. Danach wird die Temperatur zur Diffusionstemperatur der Verunreinigung gesteigert, wodurch die dünne Diffusionsschicht 4ii in Fig. la verteilt und eine diffundierte Schicht 4/> in Fig. Ib erhalten wird. Während des Diffusionsverfahrens wächst die dünne Schicht 3 α auf der Siliziumdioxydschicht 2 zu einer Schicht 3 b aus Glas an, welches Phosphor enthält, und erreicht die Oberfläche des Grundkörpers 1 zur Bildung einer dünnen (ülTundierten Schicht 4 c (F i g. 1 b), die Phosphor enthiilt. Die Schicht 4c ist unerwünscht, da sie die gewünschte Funktion der Schicht 4 Λ ungünstig beein-Ikißt. und selbst wenn die Schicht 4« funktionierte, wäre sie auf Grund der verringerten Durchbruchsspannung des erhaltenen PN-Überganges unpraktisch. Die Phosphor in einer beträchtlich hohen Konzentration enthaltende Glasschicht zeigt eine große Ätzgeschwindigkeit bei einem Ätzmittel des HF-HNO₃-A main surface of a silicon base body 1 is selectively covered with a silicon dioxide layer 2. The base body is first heated to about 1000 ° C. for the purpose of deposition of a thin layer 3 a, consisting of an impurity such as phosphorus, as shown in FIG. 1 a is shown. At the same time, a thin diffusion layer 4 α occurs. Thereafter, the temperature is raised to the diffusion temperature of the impurity, whereby the thin diffusion layer 4ii in Fig. La is distributed and a diffused layer 4 /> in Fig. Ib is obtained. During the diffusion process, the thin layer 3 α grows on the silicon dioxide layer 2 to form a layer 3 b made of glass, which contains phosphorus, and reaches the surface of the base body 1 to form a thin layer 4 c (Fig. 1 b). The layer 4c is undesirable because it adversely affects the desired function of the layer 4Λ, and even if the layer 4 «did function, it would be impractical due to the reduced breakdown voltage of the PN junction obtained Glass layer containing in a considerably high concentration shows a high etching rate with an etchant of the HF-HNO ₃ -

Systems und die schon genannten hygroskopischen Eigenschaften. Es ist an Hand der Fig. 1 a und 1 b leichler verständlich, daß die vorerwähnten Tatsachen bei der Herstellung guter Halbleilcrcinrichtungen unerwünscht sind.Systems and the already mentioned hygroscopic Properties. It is easier to understand with reference to FIGS. 1 a and 1 b that the aforementioned facts are undesirable in the manufacture of good semiconductor devices.

Die folgenden Erläuterungen zur Herstellung eines Siliziumtransistors entsprechen an Hand der F i g. 2 a bis 2 g einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.The following explanations for the production of a silicon transistor correspond to FIG. 2 a to 2 g an embodiment of the invention.

Zunächst wird ein N-Typ-Siliziumgrundkörper 11 mit einem Widerstand von etwa einigen Ω · cm hergestellt, wie F i g. 2 a zeigt. Auf einer Hauptfläche des Grundkörpers 11 wird eine Basiszone 13 mit einer Tiefe von etwa 5 um und einer Verunrcinigungskonzentralion von 10¹⁷ bis 10¹⁹Atomen/cm³ durch selektives Diffundieren einer Akzeptorverunreinigung, z. B. Bor, erzeugt, wobei als Maske eine thermisch aufgewachsene Siliziumdioxydschicht 12 von 5000 bis 10 000 A Dicke verwendet wird. Die Bezugsziffer 14 bedeutet eine erste Isolierschicht von 200 bis 300 A Dicke, die hauptsächlich aus Siliziumdioxyd besteht und auf der Oberfläche des Grundkörpers beim Basisdiffusionsprozeß thermisch aufgewachsen ist. Die Oberfläche der ersten Schicht ist oft verglast und enthält eine gewisse Menge Bor. Das die Oberflächen der Schichten 12 und 14 bedeckende Borsilikatglas wird, falls erforderlich, durch ein geeignetes Ätzmittel entfernt. Ein Teil 15 der Isolierschicht 14 wird unter Anwendung des üblichen Fotoätzverfahrens fotograviert, wie in F i g. 2 b gezeigt ist. Phosphor wird niedergeschlagen, wie aus F i g. 2 c zu ersehen ist. So treten eine Glasschicht 16 a von etwa 1000 A mit einem Phosphorgehalt und eine dünne Schicht 18«, die mil Phosphor gedopt ist, auf. Diese Behandlung wird z. B. in einer auf etwa 1000° C gehaltenen Reaktionskammer durchgeführt, durch welche POCl₃-GaS zusammen mit einem Trägergas, wie z. B. Sauerstoff, strömt. Es ist anzunehmen, daß die Glasschicht 16a eine Mischglasschicht ist, die Phosphorpentoxyd und Siliziumdioxyd enthält. Die dünne Schicht 18 α, die unter der Glasschicht 16 α erzeugt ist, hat eine Donatorkonzentration von etwa 10²⁰ Atomen/cm³. Wie in F i g. 2 d gezeigt ist, wird eine zweite Isolierschicht 17 niedergeschlagen, ^Hie hauptsächlich aus einer anorganischen Siliziumverbindung besteht und eine wesentliche Bedeutung bei der Ausführung der Erfindung hat. Zum Beispiel wird eine Siliziumdioxydschicht von etwa 4000 bis 10000 A Dicke auf der Glasschicht 16 a vorzugsweise durch thermische Zersetzung von Organooxysilan, wie z. B. Telraäthoxysilan, in einer inerten Gasatmosphäre bei etwa 750° C niedergeschlagen. Der so erhaltene Körper wird in einer oxydierenden Atmosphäre auf etwa 1100° C erhitzt, um Phosphor in der dünnen Schicht 18 α in einen Teil der Basiszone 13 cinzudiffundieren und eine Emitterzone 18 b zu bilden, wie in F i g. 2 e gezeigt ist. Während dieses Verfahrensschrittes erweitert sich die Mischglasschicht 16 a zwischen den Siliziumoxydschichten 12 und 17 und wandert mit einer im wesentlichen gleichmäßigen Geschwindigkeit in der Richtung beider Dioxydschichten. Als Ergebnis wächst die ursprüngliche Glasschicht 16 α von 1000 A Dicke zu einer Dicke von 1500 bis 2000 A an, d. h., sie wird zu einer ausgedehnten Glasschicht 16b, wie in Fig. 2 gezeigt ist, während die Konzentration des darin enthaltenen Phosphors absinkt. Die Wachslumsgcschwindigkeit der Schicht 16 a nimmt infolge der Bildung der niedergeschlagenen Dioxydschichl 17 im Vergleich mit dem Wachstum ohne diese Schicht 17 um 60 ⁰Zn ab. Die Erhilzungszcil hängt von der Tiefe und der Verunreinigungskonzentration der gewünschten Emitterzone 18 h, der Dicke der Dioxydschicht auf der Basisschicht 13 und der Wachstumsgeschwindigkcit der Glasschicht 16 usw. ab. Im vorliegenden Fall wird, da die Wachstumsgeschwindigkeit, wie beschrieben, verringert wird, die Erhitzungszeil durch die Tiefe und die Verunreinigungskonzentration der Emitterzone bestimmt.First, an N-type silicon base body 11 with a resistance of about several Ω · cm is produced, as shown in FIG. 2 a shows. A base zone 13 with a depth of approximately 5 μm and an impurity concentration of 10 ¹⁷ to 10 ¹⁹ atoms / cm ^{3 is formed} on a main surface of the base body 11 by selective diffusion of an acceptor impurity, e.g. B. boron, generated using a thermally grown silicon dioxide layer 12 of 5000 to 10,000 Å thick as a mask. The reference number 14 denotes a first insulating layer 200 to 300 Å thick, which consists mainly of silicon dioxide and is thermally grown on the surface of the base body during the base diffusion process. The surface of the first layer is often vitrified and contains a certain amount of boron. The borosilicate glass covering the surfaces of layers 12 and 14 is removed, if necessary, by a suitable etchant. A portion 15 of the insulating layer 14 is photo-engraved using the usual photo-etching process, as shown in FIG. 2b is shown. Phosphorus is precipitated as shown in FIG. 2 c can be seen. A glass layer 16a of about 1000 Å with a phosphorus content and a thin layer 18 «which is doped with phosphorus appear. This treatment is z. B. carried out in a maintained at about 1000 ° C reaction chamber, through which POCl ₃ gas together with a carrier gas, such as. B. oxygen flows. It is assumed that the glass layer 16a is a mixed glass layer containing phosphorus pentoxide and silicon dioxide. The thin layer 18 α, which is produced under the glass layer 16 α, has a donor concentration of approximately 10 ²⁰ atoms / cm ³ . As in Fig. 2 is shown d, is deposited a second insulation layer 17, ie ^H mainly composed of an inorganic silicon compound is, and has a considerable importance in the practice of the invention. For example, a silicon dioxide layer from about 4000 to 10000 Å thick on the glass layer 16 a, preferably by thermal decomposition of organooxysilane, such as. B. Telraäthoxysilan, precipitated in an inert gas atmosphere at about 750 ° C. The body thus obtained is heated in an oxidizing atmosphere to about 1100 ° C to phosphorus in the thin layer 18 α in a part of the base region 13 and cinzudiffundieren to form an emitter region 18 b, as in F i g. 2 e is shown. During this process step, the mixed glass layer 16a expands between the silicon oxide layers 12 and 17 and migrates at an essentially uniform speed in the direction of both dioxide layers. As a result, the original glass layer 16 α grows from 1000 Å in thickness to a thickness of 1500 to 2000 Å, that is, it becomes an expanded glass layer 16 b, as shown in FIG. 2, while the concentration of the phosphorus contained therein decreases. ^{The rate of growth of layer 16a decreases by 60 0} Zn as a result of the formation of the precipitated dioxide layer 17 in comparison with growth without this layer 17. The amount of help depends on the depth and the impurity concentration of the desired emitter zone 18 , the thickness of the dioxide layer on the base layer 13 and the growth rate of the glass layer 16, and so on. In the present case, since the growth rate is reduced as described, the heating line is determined by the depth and the impurity concentration of the emitter region.

ίο Zum Beispiel wirkt unter den obenerwähnten Bedingungen der Temperatur und Atmosphäre eine Stunde Erhitzung so, daß ein günstiges Ergebnis unter Schaffung einer i miUerzone mit einer Dicke von 4 (im und einer Konzentration von H)²⁰ Atomen/cm³ erzielt wird. Dann wird, wie in Fig. 2f ye/eigt ist, eine ätzbesländige Maske J9, z. B. eine Fotowider· standsschichl, selektiv in enger Berührung mit der Oberfläche des aus der niedergeschlagenen Dioxydschicht 17, der Glasscliicht 16 b und der thermisch gewachsenen Dioxydscliichtcn 12 und 14 erhaltenen Schulzüberzuges gebildet. Die freie Oberflächenzone der Dioxydschicht 17 v/ird einem Ätzmittel des HF-ΗΝΟ.,-Systems oder vorzugsweise einer wäßrigen Lösung von Ammoniuimfiuorid mil 50 °/Ό HF unterworfen, um ein die Emitterzone 18 erreichendes Loch 21 und ein die Basisregion 13 erreichendes Loch 22 zu erzeugen. Die Fotolackschicht wird durch ein geeignetes Lösungsmittel entfernt. Im letzten Vcrfahrensschrilt wird unter Verwendung der wohlbekannten Vakuumverdampfung Aluminium auf den freien Oberflächen der Basis- und der Emitterzone und der zweiten Dioxydschicht 17 niedergeschlagen, um eine leitende Schicht zu bilden. Die erhaltene leitende Schicht wird dann zur Bildung einer Emitterelektrode 23 und einer Basiselektrode 24 fologravieri. wie in F i g. 2 g gezeigt ist.For example, under the above-mentioned conditions of temperature and atmosphere, one hour of heating works so that a favorable result is achieved by creating an inner zone with a thickness of 4 (im and a concentration of H) ²⁰ atoms / cm ³ . Then, as shown in FIG. B. a Photo Resist · standsschichl selectively in close contact with the surface of 16 b and the thermally grown Dioxydscliichtcn 12 and 14 Schulz coating obtained from the deposited dioxide layer 17, the Glasscliicht formed. The free surface zone of the dioxide layer 17 is subjected to an etchant of the HF system or, preferably, an aqueous solution of ammonium fluoride with 50 ° HF, around a hole 21 reaching the emitter zone 18 and a hole 22 reaching the base region 13 to create. The photoresist layer is removed using a suitable solvent. In the final step, aluminum is deposited on the free surfaces of the base and emitter regions and the second dioxide layer 17 using the well known vacuum evaporation to form a conductive layer. The conductive layer obtained is then fologravized to form an emitter electrode 23 and a base electrode 24. as in Fig. 2g is shown.

Im vorstehenden Ausführungsbeispiel sind die erste Isolierschicht, die hauptsächlich aus einer anorganischen Siliziumverbindung besteht, die zweite Isolierschicht und die den Leitungstyp bestimmende Verunreinigung thermisch aufgewachsenes Siliziumdioxyd, niedergeschlagenes Siliziumdioxyd und Phosphor. Selbst wenn die erste Schicht bcträchtlicl· dünn ist, erreicht die Glasschichl 16 α nicht dit Oberfläche der Basiszone, da die Wachstumsgeschwin digkeit der Glasschiebt 16 α durch den Überzug dei zweiten Isolierschicht verringert wird. So wird eini gewünschte diffundierte Emitterzone erhalten.In the above embodiment, the first insulating layer, which is mainly composed of an inorganic silicon compound, the second insulating layer and the impurity determining the conductivity type are thermally grown silicon dioxide, precipitated silicon dioxide and phosphorus. Even if the first layer is extremely thin, the glass layer 16 α does not reach the surface of the base zone, since the growth rate of the glass slide 16 α is reduced by the coating of the second insulating layer. A desired diffused emitter zone is thus obtained.

Da die zweite Isolierschicht die Diffusion der Dona tor-Verunreinigung, z. B. Phosphor, von der dünnei Schicht 18 α nach auswärts steuert, wird eine Massen produktion einer Emitterzone mit einer genau vor geschriebenen Dicke und Vcrunreinigungskonzentra tion 'eicht möglich gemacht.Since the second insulating layer prevents the diffusion of the Dona gate contamination, e.g. B. phosphorus, from the thin layer 18 α controls outwards, mass production of an emitter zone with a precisely prescribed thickness and contamination concentration is made possible.

Dd die Konzentration an Phosphor in der Glas schicht 16 ft verringert wird, ruft ein tjberätzen ode seitliches Ätzen im Verfahrensschritt der Fotogra vierung nach F i g. 2 f praktisch keinen Nachteil hei vor.If the concentration of phosphorus in the glass layer is reduced by 16 ft, overetching occurs lateral etching in the process step of photography according to FIG. 2 f means practically no disadvantage before.

Der in Fig. 2g erhaltene Transistor ist mit de Glasschicht 16 b bedeckt, die trotz der hygroskopi sehen Eigenschaften die elektrischen Eigenschafte und Verläßlichkeit infolge der Anwesenheit des vei Weibenden Teiles der zweiten Isolierschicht verbesser Es ist anzunehmen, daß Phosphor oder Phosphoi oxyd die beweglichen, in dem Siliziumdioxyd cxistit rcnden Ionen festhält, wodurch die Oberfiächeneiger schäften stabil kontrolliert werden, d. h., daß diThe transistor obtained in Fig. 2g is de glass layer 16 b covered, despite the hygroskopi see properties, the electrical Charac and reliability due to the presence of the vei Weibenden part of the second insulating layer Improvement It is believed that phosphorus or Phosphoi oxide movable, in the silicon dioxide holds back ions, whereby the surface properties are controlled in a stable manner, that is to say that the

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Donatordiclue in der Oberfläche des Transistors sta- miniumschichl erzeugt werden. Nach der Bildung der bilisiert ist. Die verbleibende zweite Isolierschicht, die Aluminiumoxydschicht über der zweiten Isolierschicht die Glasschicht mit reduzierter Phosphorkonzentra- 17 nach Fig. 2d wird die Temperatur bis zur DiITution dicht bedeckt, mäßigt die hygroskopischen Eigen- sionstemperaturdes niedergeschlagenen Phosphors geschaften und fördert dadurch die Verläßlichkeit des 5 steigert, wobei man den gemäß F i g. 4 zusammen-Transistors. Die niedergeschlagene poröseSiOo-Schicht gesetzten Körper erhält. Die Oberflächenpassivierung wird durch Erhitzen so dicht wie die thermisch auf- der Glasschicht 46, die mit der Aluminiumoxydgewachsene SiO₂-Schicht. So dient die SiO₂-Schicht 17 schicht 47 bedeckt ist, wird so vollkommen. Die Verals ein günstiger Schutzüberzug für den Transistor. läßlichkeit und elektrischen Eigenschaften des erhalte-Donatordiclue can be generated in the surface of the transistor sta- miniumschichl. After the formation of the bilized. The remaining second insulating layer, the aluminum oxide layer over the second insulating layer, the glass layer with reduced phosphorus concentration 17 according to FIG one according to FIG. 4 together transistor. The deposited porous SiOo layer is retained. The surface passivation becomes as dense as the thermal layer on the glass 46, the SiO ₂ layer grown with the aluminum oxide. So the SiO ₂ layer 17 is covered layer 47 is so perfect. The Verals a cheap protective coating for the transistor. permeability and electrical properties of the

Fig. 3 zeigt eine Abwandlung des in Fig. 2e ge- ίο ncn PN-Überganges werden damit verbessert,
zeigten Transistors. Siliziumdioxydschichten 32 und 33 Die Aluminiumoxydschicht kann durch eine SiIisind auf einem N-Typ-Halbleitergrundkörper 31 er- /iumnilridschicht ersetzt werden, welche man durch zeugt, der eine N-Typ-Emitterzone 35 und eine P-Typ- pyrolytische Reaktion eines Silanammoniumsystems Basiszone 34 enthält. Die Oberfläche einer Mischglas- erhält. Die Siliziumnitridschichl ist für den Schutzschicht 36 aus Siliziumdioxyd und Phosphorpentoxyd, 15 übergang wünschenswert. Obwohl die dritte Schicht die die Schichten 32 und 33 und den Grundkörper 31 hier vor dem Erhitzungsarbcitsgang zur Diffusion bedeckt, liegt frei, da die zweite Isolierschicht 17 des Phosphors vorgesehen wird, ist die Erzeugung der durch die Glasschicht 36 infolge verlängerter Erhit- dritten Schicht auch nach dem Erhitzungsschritt zuzungszeit in dem in Fig. 2e dargestellten Verfah- lässig und möglich, wenn es erforderlich ist.
rensschritt durchdrungen ist. Dieses Ergebnis ist leicht 20 Obwohl die Erfindung insbesondere bezüglich der erhältlich, wenn die zweite Schicht 17 während des Erzeugung einer Emitterzone eines NPN-Transislors Schrittes nach F i g. 2 d verhältnismäßig dünn aus- beschrieben wurde, versteht sich von selbst, daß gebildet wird. Diese Abwandlung gibt auch günsti- sie auch auf die Bildung einer Basiszone und gere Effekte als der Stand der Technik, da die Grund- anderer allgemeiner PN-Übergänge angewendet werkörperoberflache mit einem solchen Schutzüberzug 15 den kann.Fig. 3 shows a modification of the in Fig. 2e ίο ncn PN junction are thus improved,
showed transistor. Silicon dioxide layers 32 and 33 The aluminum oxide layer can be replaced by a silicon oxide layer on an N-type semiconductor base body 31, which is produced by an N-type emitter zone 35 and a P-type pyrolytic reaction of a silane ammonium system base zone 34 contains. The surface of a mixed glass is preserved. The silicon nitride layer is desirable for the protective layer 36 made of silicon dioxide and phosphorus pentoxide, 15 transition. Although the third layer covers the layers 32 and 33 and the base body 31 here before the heating process for diffusion, is exposed because the second insulating layer 17 of the phosphor is provided, the generation of the third layer through the glass layer 36 as a result of extended heating is also After the heating step, addition time in the method shown in FIG. 2e is possible and if it is necessary.
pervasive step is permeated. This result is easy. Although the invention can be obtained, in particular with respect to FIG. 1, if the second layer 17 is used during the production of an emitter zone of an NPN transistor, step according to FIG. 2 d was described relatively thinly, it goes without saying that it is formed. This modification is also beneficial to the formation of a base zone and effects more than the prior art, since the base of other general PN transitions can be applied to the body surface with such a protective coating.

bedeckt wird, der die Schichten 32, 33 und 36 um- Als zusätzlicher Effekt wird, da der endgültigecovering layers 32, 33 and 36 around- As an added effect, as the final

faßt. Die Glasschicht 36 wird jedoch vorzugsweise Schutzüberzug, der die Oberfläche des Grundkörpersgrasps. The glass layer 36, however, is preferably a protective coating covering the surface of the base body

überzogen, da sie, wenn auch in geringer Konzentra- bedeckt, dick ist, die Streukapazität infolge vonCoated, because it is thick, even if it is covered in low concentration, the stray capacitance as a result of

tion, Phosphor enthält. Elektrodenschichten oder Verbindungsschichten destion that contains phosphorus. Electrode layers or connecting layers of the

So wird beim letzten Ausführungsbeispiel der Er- 30 Transistors oder des integrierten Halbleiterkrcises ver-In the last exemplary embodiment, the Er transistor or the integrated semiconductor circuit is

findung eine dritte Isolierschicht in einem an den ringen.finding a third layer of insulation in one on the rings.

Erhilzungsverfahrensschritt angrenzenden Schritt auf Obwohl eine Erläuterung besonderer Ausführungsder zweiten Schicht erzeugt. In Fig. 4 ist ein N-Typ- beispielc gegeben wurde, ist die Erfindung auf diese Siliziumgrundkörper 41 mit einer N-Typ-Emitterzone nicht beschränkt. Man kann Bor an Stelle von Phos-45 und einer P-Typ-Basiszone 44 auf einer Haupt- 35 phor als den Leitungstyp bestimmende Verunreiniobcrfläche mit Siliziumdioxydschichten 42 und 43, einer gung verwenden. Eine anorganische Siliziumverbin-Glasschichi 46, die Siliziumdioxyd und Phosphorpent- dung, die in der ersten Schicht enthalten ist, kann aus oxyd enthält, und einer dritten Isolierschicht 47, vor- Siliziummonoxyd und niedergeschlagenem Siliziumzugsweise einer Aluminiumoxyd (Al₂O₃)-Schicht be- dioxyd usw. gewählt werden. Eine anorganische SiIideckt. Die Bildung der Aluminiumoxydschicht kann 40 ziumvcrbindung, die in der zweiten Schicht enthalten entweder durch Niederschlagen einer thermisch zcr- ist. und das Material der dritten Schicht kann Silikatsetzten organischen Aluminiumoxydverbindung oder glas, Bleiglas oder ein Glas enthaltendes Aluminiumdurch thermische Oxydation einer aufgedampften Alu- oxyd und/oder Boroxyds usw. sein.Auxiliary method step creates an adjacent step on Although an explanation of specific embodiments of the second layer. An N-type example is given in FIG. 4; the invention is not limited to this silicon base body 41 with an N-type emitter zone. Boron can be used instead of Phos-45 and a P-type base zone 44 on a main phosphor as the impurity surface, which determines the conductivity type, with silicon dioxide layers 42 and 43, a supply. An inorganic silicon compound glass layer 46, which contains silicon dioxide and phosphorus found in the first layer, can be made of oxide, and a third insulating layer 47, preferably an aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ) layer - Dioxyd etc. can be chosen. An inorganic silicon cover. The formation of the aluminum oxide layer can be made of the zium compound contained in the second layer either by the deposition of a thermal layer. and the material of the third layer can be silicate-based organic aluminum oxide compound or glass, lead glass or aluminum containing glass by thermal oxidation of a vapor-deposited aluminum oxide and / or boron oxide, etc.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

ι 2 According to the French patent specification 1 448 383 and patent claims · according to "Journal of the Electrochemical Society", Vol. IP (1965), Issue 8, pp. 800 to 807, it is known

1. A method of manufacturing a semiconductor in the manufacture of a semiconductor device which the arrangement in which an impurity in an insulating layer containing 5 impurities m, t a Semiconductor body through a layer consisting mainly of silicon oxide in a first layer To cover mainly consisting of silicon dioxide insulating and the composite body obtained in this way The hole formed in the layer is selectively diffused to heat in such a way that the impurity enters the is, whereby the impurity is emdiffundieri and e.n outdiffunder in a on semiconductor body Insulating layer and iodine deposited in the hole of the contamination mogl.chs prevented w, approx. Layer is located, and the metal electrodes also form a vitreous layer to connect the diffused zone and that of an impurity and silicon dioxide at Semiconductor bodies through second holes in the heating of the semiconductor bodies covered with them from »Most expensive Isolation layer are formed, thereby funken-Zeitung «, Volume 37 (1964), Heft3 / 4, p. 194 gekennizeichnet that the impurities 15 are known.

containing layer (e.g. 16a) with a general, it is the expert on the planar

Also well known mainly from the silicon dioxide technical field, diffusion treatment

standing second insulating layer (z. B. 17) covered at a main surface of a semiconductor base body

is that then apply the composite body thus obtained, removing the contamination mask effect

is heated under such conditions that ao an insulating layer, such as. B. silicon dioxide, ex-

one uses the oxide of the impurity and silicon and thereby some semiconductor component zones

Dioxide-containing glass layer (e.g. Ub) is formed in it. According to an example

and the one on the first insulating layer (e.g. 12 and earlier selective dirfusion methods is a P-type

14) deposited impurity the upper silicon base body, its main surface selectively with

surface of the body (e.g. 11) through the first iso aj of a thermally grown silicon dioxide layer

layer not reached, and that finally it is covered ^for a certain time in about

second holes (e.g. 21 and 22) are arranged in the furnace, which is kept at 1100 ° C and

deten, the glass layer (z. B. 16 b) containing mendem phosphorus vapor is filled. It will be in the

Insulating layer essentially without an over or surface zone of the base body that does not have

Side etching of the glass layer can be etched. 30 of this layer is covered, an N-type zone is formed.

2. The method according to claim I ₁ characterized by the application of heat during diffusion that the surface of the treatment grows a new silicon dioxide film on the th insulating layer (46) with a third insulating top layer (47) which is not covered with the silicon dioxide layer ) made of silicon nitride or aluminum surface. Thus, the introduction of phosphorus is covered in oxide (FIG. 4) before the second holes 35 reduce the surface area of the base body. Therefore we will be etched. it was difficult to mass-produce dif-

3. The method according to claim 1 or 2, characterized to obtain well-founded zones, which have an exactly vorgcgekisiert that the impurity phosphorus have written impurity concentration,
or boron. As an improved method for selective dif-