DE1764552C3 - Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung mit einer Zenerdiode - Google Patents

Description

Zenerdiode eindiffundiert werden.

Es ist bereits bekannt, Spannungsbegrenzungsdioden herzustellen, die den Zener-Effekt und/oder den Lawinen-Effekt aufweisen und die nachstehend Zencrdioden genannt werden. In linearen und logischen integrierten Schaltungen wird gewöhnlich eine Emitter-Basis Diode benutzt, die in der Vorwärtsrichtung vorgespannt wird und auf dem Pegel des Betriebsstroms dieser Schaltungen eine nahezu konstante Spannung in bezug auf den Strompegel aufweist, welche Spannung von der Größenordnung von 0,6 bis 0,7 V ist. Da die in linearen oder logischen Schaltungen zu begrenzenden Spannungen gewöhnlich einige Volt betragen, muß eine Anzahl von Dioden in der Durchlaßrichtung in Reihe geschaltet werden. Es ist jedoch nicht möglich, mehr als drei oder vier Dioden anzuwenden, da einerseits mehr Dioden zu viel Raum beanspruchen und andererseits eine Vergrößerung der Anzahl von Schaltungselementen in bezug auf die Betriebssicherheit vermieden werden soll. Daher werden auf diese Weise gewöhnlich nur Zenerdioden für den Spannungsbereich zwischen 0,6 und 2,5 V benutzt.

Für Spannungen höher als 6 V werden diese Dioden in der Sperrichtung verwendet.

Wenn die Dioden in einer monolithischen Schaltung integriert sind, werden die zwei Zonen der Diode durch zwei aufeinanderfolgende Diffusionen von der gleichen Oberfläche eines Halbleiterkörpers her erhalten. Diese Diffusionen können gleichzeitig mit den Diffusionen der Basis und des Emitters des in der gleichen Schaltung integrierten Transistors ausgeführt werden.

In dem Spannungsbereich zwischen 2,5 und 6 V können keine Zenerdioden durch diese Techniken erhalten werden. Dieser Spannungsbereich ist jedoch von besonderer Bedeutung für bestimmte Anwendungen in linearen Schaltungen, die eine Speisespannung von z. B. 6, 12 oder 24 V erhalten sollen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Halbleiteranordnung mit einer Zenerdiode herzustellen, die im Spannungsbereich zwischen 2,5 und 6 V, insbesondere zwischen 4 und 6 V, wirksam ist und die durch einen scharfen Übergang gebildet wird, der in der Sperrichtung verwendbar ist.

Bekanntlich hängt die Durchschlagspannung eines Überganges van dessen Struktur ab. Ein Übergang zwischen zwei Zonen mit einem Verunreinigungsgehalt hat z. B. eine niedrige Durchschlagspannung, aber wenn eine der zwei Zonen einen niedrigen Verunreinigungsgehalt aufweist, ist die Durchschlagspannung hoch, auch wenn die zweite Zone stark dotiert ist. Diese Eigenschaft wird in einem Verfahren nach der britischen Patentschrift I 046 152 benutzt, bei dem in einem mit einer epitaktischen Schicht versehenen Halbleiterkörper eine Zenerdiode mit hoher Durchschlagspannung, wenigstens höher als 15 V, untergebracht wird. Eine der Zonen dieser Diode besteht aus einem Teil der niedrig dotierten epitaktischen Schicht, und die andere Zone der Diode ist eine hochdotierte, diffundierte Zone. Die hier angestrebte hohe Durchschlagspannung ist der niedrig dotierten Zone zuzuschreiben, die einen Teil der epitaktischen Schicht bildet.

Aus der französischen Patentschrift 1 442 703 ist ein Verfahren zum Herstellen integrierter Schaltungen bekannt, bei dem zur Ausbildung von Dioden in einen Halbleiterkörper zwei Verunreinigungen eindiffundiert werden, die zwei aneinander grenzende Zonen entgegengesetzten LeiUingstyps bilden. Dabei kann ein Teil einer dieser beiden Zonen aus einem vordilTundierten Gebiet entstehen, das als vergrabene Schicht irn Halbleiterkörper angebracht worden ist, während für den anderen Teil dieser Zone sowie zur Bildung der zweiten Zone der Diode die Verunreinigungen von der Oberfläche des Halbleiterkörpers her eindiffundiert werden. Bei diesen so hergestellten Dioden werden große Kapazität pro Flächeneinheit, gutes Impulsverhalten und geringe Frequenzabhängigkeit angestrebt.

Es ist weiter bekannt, daß ein Übergang zwischen zwsi Zonen, deren Verunreinigungsgehalt allmählich in Richtung auf den Übergang abnimmt (gradueller Übergang), eine verhältnismäßig hohe Durchschlag-

spannung hat, während ein Übergang zwischen zwei Zonen, deren Verunreinigungsgehalt in der unmittelbaren Nähe des Übergangs sich stark ändert (scharfer Übergang), eine niedrigere Durchschlagspannung aufweist. Die vorerwähnten Zenerdioden, die durch zwei aufeinanderfolgende Diffusionen von der gleichen Oberfläche des Halbleiterkörpers her erhalten sind, haben graduelle Übergänge.

Die Erfindung gründet sich unter anderem auf die Erkenntnis, daß es möglich ist, einen diffundierten Übergang mit der erwünschten Durchschlagspannung zu erhalten, der nahezu ein scharfer Übergang ist, indem zwei Verunreinigungen entgegengesetzten Leitungstyps mit hoher Konzentration in Richtung aufeinander hin von einander gegenüber liegenden Stellen in einen zwischenliegenden Teil eines Halbleiterkörpers diffundiert werden, bis die entstehenden, diffundierten Zonen aneinander angrenzen.

Nach der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung mit einer Zenerdiode, wobei in einen Halbleiterkörper zwei Verunreinigungen zur Bildung der zwei aneinander angrenzenden, diffundierten Zonen entgegengesetzten Leitungstyps der Zenerdiode eindiffundiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß diese zwei Diffusionen von zwei vordiffundierten, wenigstens teilweise einander gegenüberliegenden Gebieten her erfolgen, die auf je einer Seite wenigstens eines Teiles des Halbleiterkörpers angebracht werden, bis die entstehenden Zonen aneinander angrenzen und einen PN-Übergang bilden, der für die Durchschlagspannung der Zenerdiode bestimmend ist.

Die vordiffundierten Gebiete können auf den beiden Seiten einer Halbleiterschicht angebracht sein. Diese Halbleiterschicht kann eine auf einem Halbleiterkörper angebrachte epitaktische Schicht oder eine auf einer isolierenden Unterlage angebrachte Halbleiterschicht sein.

Eine wichtige Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen einer monolithischen, integrierten Halbleiteranordnung mit einer Zenerdiode besteht darin, daß die zwei vordiffundierten Gebiete auf je einer Seite einer, auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers befindlichen epitaktischen Schicht angebracht werden, und zwar eines dieser Gebiete in Form einer begrabenen Schicht und das andere in Form eines Oberflächengebietes.

Eine erste weitere Au.führungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß eine von dem Oberflächengebiet her eindiffundierte Zone wie die Oberflächenschicht,

d. h. die sogenannte Oberflächenzone der Zenerdiode des gleichen, ersten Leitungstyps, und eine von der begrabenen Schicht her eindiffundierte Zone der Zenerdiode des anderen Leitungstyps, d. h. die sogenannte

begrabene Zone der Zenerdiode, angebracht werden, während die begrabene Schicht mit einer Kontaktzone in Form einer in der Oberflächenschicht angebrachten, diffundierten Oberflächenzone versehen wird, die sich bis zur begrabenen Schicht erstreckt.

Eine zweite weitere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß eine von dem Oberflächengebiet her eindiffundierte Zone des dem ersten Leitungstyp der Oberflächenschicht entgegengesetzten Leitungstyps, d. h. die sogenannte Oberflächenzone der Zenerdiode, und eine von der begrabenen Schicht her diffundierte Zone des ersten Leitungstyps, d. h. die sogenannte begrabene Zone der Zenerdiode, angebracht werden, während die begrabene Schicht mit einer Kontaktzone in Form einer in der Oberflächenschicht angebrachten, diffundierten Oberflächenzone versehen wird., die sich bis zur begrabenen Schicht erstreckt.

Eine dritte weitere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht aus zwei aufeinanderliegenden Teilschichten entgegengesetzten Leitungstyps besteht und daß durch Diffusion von dem Oberflächengebiet her eine diffundierte Oberflächenzone der Zenerdiode mit praktisch der gleichen Dicke wie die obere Teilschicht und durch Diffusion von der begrabenen Schicht her eine begrabene, diffundierte Zone mit praktisch der gleichen Dicke wie die untere Teilschicht erhalten werden, wobei die diffundierten Zonen des gleichen Leitungstyps sind wie die Teilschichtcn, in denen sie untergebracht werden, wobei in der oberen Teilschicht eine diffundierte Kontaktzone für die begrabene Diodenzone angebracht wird.

Vorzugsweise wird eine Kontaktzone vorgesehen, welche die diffundierte Oberflächenzone der Zenerdiode ganz umgibt.

In den erwähnten drei weiteren Ausführungsformen des Verfahrens nach der Erfindung ist die Herstellung der Zenerdiode mit der von Halbleiteranordnungcn vereinbar, die durch sogenannte Planartechniken erhalten werden, so daß es möglich ist, die Zenerdiode gleichzeitig mit z. B. npn- oder pnp-Transistoren oder einem Feldeffekt-Transistor zu erhalten.

Ein wichtiger Vorteil einer durch das Verfahren nach der Erfindung erhaltenen Zenerdiode besteht darin, daß diese Diode einen niedrigeren, dynamischen Widerstand bei einem niedrigen Strompegel aufweist als eine durch andere Verfahren erhaltene Zenerdiode.

Entsprechend der Struktur des verwendeten Halbleiterkörpers und dem gewählten Verfahren zur gegenseitigen Isolierung der Bauelemente in demselben Halbleiterkörper und zum Isolieren der Bauelemente gegen die Unterlage kann die vorliegende Erfindung auf verschiedene Weise ausgeführt werden.

Eine wichtige Abart der erwähnten ersten und zweiten Ausführungsformen ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Halbleiterkörper verwendet wird, bei dem die epitaktische Oberflächenschicht auf einer zweiten epitaktischen Schicht angebracht wird, ■ wobei beide Schichten den einen Leitungstyp aufweisen, während eine zweite Schicht auf einer Unterlage vom anderen Leitungstyp angebracht ist und die auf der Oberflächenschicht und der zweiten Schicht zusammengesetzte Oberflächenschicht in gegeneinander isolierte Inseln aufgeteilt und die Zenerdiode in einer Insel angebracht wird.

Eine weitere, wichtige Abart der erwähnten ersten weiteren Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Halbleiterkörper verwendet wird, bei dem der an der epitaktischen Oberflächenschicht des einen Leitungstyps angrenzende Teil des Halbleiterkörpers vom anderen Leitungstyp ist, daß die Oberflächenschicht in gegeneinander isolierte Inseln aufgeteilt und die begrabene Zone der Zenerdiode durch die Anbringung einer zweiten begrabenen Zone des einen Leitungstyps gegen den erwähnten Halbleiterkörperteil isoliert wird.

Eine weitere, wichtige Abart der erwähnten ersten Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Halbleiterkörper verwendet wird, bei dem die epitaktische Oberflächenschicht des einen Leitungstyps auf einer zweiten epitaktischen Schicht des anderen Leitungstyps und die zweite Schicht auf einer Unterlage des einen Leitungstyps angebracht sind, die aus den erwähnten zwei Schichten zusammengesetzte Schicht in gegeneinander isolierte Inseln aufgeteilt und die Diode in einer Insel angebracht wird.

Eine weitere, vorteilhafte Abart der erwähnten zweiten Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Halbleiterkörper verwendet wird, bei dem der an der epitaktischen Oberflächenschicht des einen Leitungstyps angrenzende Teil des Halbleiterkörpers des einen Leitungstyps ist, die begrabene Zone des einen Leitungstyps der Zenerdiode gegen den erwähnten Teil durch die Anbringung einer zweiten begrabenen Zone des anderen Leitungstyps isoliert und eine sich an diese zweite begrabene Zone anschließende, isolierende Oberflächenzone des anderen LeitungMyps in der Oberflächenschicht angebracht wird, wobei diese Zone die Oberflächenzone des anderen Leitungstyps der Zenerdiode umgibt, so daß die isolierende Oberflächenzone und die zweite begrabene Schicht eine isolierte Insel umgeben, in der die Zenerdiode angebracht ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. la die Konzentrationsgradienten der eindiffundierten Verunreinigungen gegen die Diffusionstiefe bei einem durch eine bekannte Technik erhaltenen, graduellen Übergang.

Fig. Ib das gleiche für einen scharfen Übergang, der bei einem Verfahren nach der Erfindung erhalten wird,

Fig. 2a bis 2d schematisch Schnitte durch die Halbleiteranordnung in verschiedenen Herstellungsstufen nach einer ersten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung,

Fig. 3a und 3b schematisch Schnitte durch die Halbleiteranordnung in zwei Herstellungsstufen nach einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung,

Fig. 4a und 4b schematisch Schnitte durch die Halbleiteranordnung in zwei Hcrstcllungsstufen nach einer dritten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung,

Fig. 5a und 5b schematisch Schnitte durch dit Halbleiteranordnung in zwei Hcrstcllungsstufcn nach einer vierten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung,

Fig. 6 einen schematischen Schnitt durch die Halb leiteranordnung nach einer fünften Ausführungsforn des Verfahrens nach der Erfindung,

Fig. 7 einen schcmatischcn Schnitt durch die Halb leiteranordnung nach einer sechsten Ausführungsforn des Verfahrens nach der Erfindung,

Fig. 8 einen schematischen Schnitt durch die Halb leiteranordnung nach einer siebenten Ausführungsforn

des Verfahrens nach der Erfindung,

Fig. 9 einen schematischen Schnitt durch die Halbleiteranordnung nach einer weiteren Ausführungsfrom des Verfahrens nach der Erfindung.

In Fig. Ia zeigt die Kurve 11 den Verlauf der Vcrunrcinigungskonzentration CaIs Funktion der Tiefe P, die bei einer ersten Diffusion von der Oberfläche eines Halbleiterkörper her erhalten wird, und die Kurve 12 zeigt den Verlauf der Verunreinigungskonzentration bei einer zweiten Diffusion von der gleichen Oberfläche her. Die Verunreinigungen bestimmen verschiedene Leitungstypen. Diese Konzentrationsgradienten werden bei einem bekannten Verfahren zum Herstellen einer Zenerdiode erhalten. Die zwei Diffusionsfronten verschieben sich in der gleichen Richtung mit vcrschiedenen Geschwindigkeiten, wodurch der graduelle Übergang /_in mit einer progressiven Änderung der Verunreinigungskonzentrationen in der Nähe des Überganges erhalten wird.

In Fig. I b zeigt die Kurve 13 den Verlauf der Vcrunreinigungskonzcntration C, die durch eine Diffusion von der Oberfläche der epitaktischen Schicht her erhalten wird, als Funktion der Tiefe P, während die Kurve 14 den Verlauf der Verunreinigungskonzentration bei einer Diffusion von der anderen Oberfläche der betreffenden epitaktischen Schicht her aufweist. Die zwei Diffusionsfronten bewegen sich in Richtung aufeinander hin durch die Dicke der Schicht, wodurch der scharfe Übergang J_lb infolge der starken Änderung der ..Konzentrationen in der Nähe des Überganges erhalten wird. Ein solcher steiler Übergang wird bei der Erfindung benutzt.

An Hand der Fig. 2a bis 2d wird eine Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung zum Herstellen einer integrierten Halbleiterschaltung mit einer Zenerdiode nach der Erfindung und einem npn-Transistor erörtert.

In eine p-leitende Siliciunuinterlage 21 mit einer Dicke von Ι50μηι und einem spezifischen Widerstand von etwa 5 bis IO Ohm cm (21 in Fig. 2a) werden p'-leilende Vouliffusionsgcbictc 22« zum Herstellen von Isolierzonen eingebracht. Die Oberfläehenkonzentration beträgt etwa ΙΟ¹" bis K)-" Boratome pro Kubikzentimeter.

Nach dieser Vordiffusion wird eine η-leitende epitaktische Schicht 24a mit einem spezifischen Widerstand von etwa 0,5 Ohm cm und einer Dicke von IO bis 15 μιη (24α in Fig. 2b) aufgebracht.

In dieser epitaktischen Schicht 24« wird durch Diffusion von Arsen das vordiffuiulierte Gebiet 21a zur Hillhing einer begrabenen η'-leitenden Zone des Kollektors des npn-Transistors angebracht. Die Ohcrflächenkon/entnilion betrügt etwa IO²" bis l()^sl Al/cnv'.

Weiterhin werden die ρ'-leitenden vordiffundicrten Gebiete 22/) 1111Γ gleiche Weise wie die Gebiete 22« angebracht. Gleich/eilig wird das ρ'-leitende vordiffundierte Gebiet 25« zum Herstellen der begrabenen Zone der Zenerdiode gebildet

Darauf wird eine zweite η-Typ epitaktische Schicht 24/) mit dem gleichen spezifischen Widerstand wie die Schicht 24« und einer Dicke von 5 bis ΙΟμηι angebracht,

In dieser /weiten epitaktischcn Schicht werden die vordiffuiHlierten Gebiete 22c aiii gleiche Weise wie du: Gebiete 22« und 22/» angebracht. Gleichzeitig wird zur Hildung der KoiKakt/one 25 des ρ'-Typs das vordiffiiiulierte Gebiet 25/> angebracht.

Dann wird eine Voriliffusion von Hur in dem Gebiet 26α zur Bildung der p-Typ Basis 26 des npn-Transistors durchgeführt, wobei die Oberflächenkonzcntration der Verunreinigung etwa 10¹⁸ bis I0¹⁹ At/ cm^;i beträgt.

Schließlich erfolgt eine Phosphordiffusion bis zu einer Teifc von 2 bis 3 μηι zum Herstellen der η'-leitenden Gebiete 27, 28 und 29. Das Gebiet 27 bildet den Emitter des Transistors, das Gebiet 28 die Kontaktzone des Kollektors dieses Transistors, und das ίο Gebiet 29 ist das Obcrflächcngcbiet der Zenerdiode, das als Kathode dient. Die Diffusion des Gebiets 29 und die Diffusion von dem Gebiet 25a her treffen sich, wodurch der steile Übergang J₂ nach der Erfindung gebildet wird, so daß die Zenerdiode die erwünschten Eigenschaften aufweist, insbesondere eine Betriebsspannung, die niedriger als 6 V ist.

Aus Fig. 2d ergibt sich, daß die Diffusionsfronten von den vordiffundierten Gebieten 22a, 22b und 22c her sich während der verschiedenen Diffusionsvorgänge zur Bildung der Isolierzonen 22 treffen, welche die Schichten 24« und 24b in Inseln aufteilen, weiche die Zenerdiode und den npn-Transistor enthalten.

Auch die Diffusionen von den Gebieten 25b und 25a her treffen sich und bilden die begrabene Zone 25c, die als Anode wirksam ist, und die Kontaktzonc 25 der Zenerdiode.

Es sei bemerkt, daß die üblichen, maskierenden Oxydschichten in den Figuren nicht angedeutet sind, da die Bildung solcher Schichten und die Anbringung von Fenstern an den gewünschten Stellen vor den örtlichen Diffusionen allgemein bekannt sind. Mit dem Transistor und/oder der Zenerdiode verbundene Leiterbahnen lassen sich in üblicher Weise auf einer solchen Oxydschicht anbringen.

Die Verwendung von zwei aufeinanderfolgenden epitaktischen Schichten (24« und 24/;) ermöglicht, eine große Anzahl verschiedener, elektronischer Hauelemente mit einer Zenerdiode zu kombinieren; der erwähnte npn-Transistor ist nur ein Heispiel.
Die Fig. 3a und 3b beziehen sich auf die Herstellung einer monolithischen, integrierten Halbleiteranordnung nach der Erfindung mit einem pnp-Transistor und einer Zenerdiode, wobei die Isolierung zwischen dem Transistor und der Diode auf andere Weise erhalten wird.

Auf einer p-leitenden Unterlage werden wieder zwei η-leitende epitaktische Schichten 34« und 34/) angebracht. Weiterhin werden die p-leitenden vordiffun-..lierten Gebiete 33«. 33/). 35« und 35/) auf die Weise so des vorhergehenden Heispiels angebracht. Die Gebiete 33/> und 35/) bilden eine geschlossene Konfiguration über dem Rand der Gebiete 33« und 35«.

Darauf werden die ρ '-leitende Emitterzone 37 und die diffundierte 11'-leitende Obcrflachcn/.one 39 der Zenerdiode angebracht, wobei durch weitere Diffusion aus den vordiffundierten Gebieten die begrabene Zone 35c der Diode, die mit der Oberflaehenzonc 39 den steilen übergang J₉ bildet, die Konlakt/.onc 35, welche die Zone 39 umgibt, und die begrabene Kollekior/.one mit der Kontaktzone 33 des Transistors erhalten werden. Die Basiszone 36 des Transistors ist ein nicht umdotierter Teil der cpiiaktischen Schicht 33. Die Isolierung zwischen dem Transistor· und der Diode wird durch die pn-Übergange geliefert, die die Kellektor· zone des Transistors und die begrabene Zone der Diode mit den epilaktischcn Schichten 34« und 34/) bilden. Die Fig. 4a und 4b beziehen sich auf eine Ausfülmingsform des Verfahrens nach der Erfindung,

709 630/421

wobei eine Unterlage, auf der zwei epitaktischc Schichten aufgewachsen sind, d .h, eine Oberflächenschicht 44b und eine untenliegende Schicht 44a, entgegengesetzten Leitungstyps, zur Herstellung einer Halbleiteranordnung mit einem pnp-Transistor und einer Zencirdiode verwendet wird.

Fig. 4a zeigt die s-leitende Unterlage 41 mit der p-leitenden epitaktischen Schicht 44a und der n-lcitenden epitaktischen Schicht 44b und weiterhin die p'-leitenden vordiffundierten Gebiete 42«, 42/>, 43a, 43b und 45a, 45b und die zweiten n-leitenclen vordiffundierten Gebiete 48a und 48b. Beim Anbringen der n⁺-leitenden diffundierten Oberflächenzone 49 der Zenerdiode erfolgt eine weitere Diffusion aus den vordiffundierten Gebieten, wodurch die Konfiguration nach Fig. 4b erhalten wird.

Die begrabene Zone 45e der Zenerdiode wird von dem vordiffundierten Gebiet 45a zwischen den zwei epitaktischen Schichten 44a und 44b her erhalten; die Kontaktzone 45 wird von dem vordiffundierten Gebiet 456 her erhalten. Die Oberflächenzone 49 und die begraben? Zone 45e der Zenerdiode bilden den steilen Übergan;' J₄. Die Schicht 44/> ist durch die Zonen 42 in isolierte Inseln aufgeteilt, welche dutch Diffusion von den vordiffundierten Gebieten 42a und 42ύ her erhalten sind. Die Inseln enthalten Teile 48c der Schicht 44a, die durch Diffusion von den Gebieten 4Sa und 48/) her erhalten sind.

Der pnp-Traiisistor enthält eine Kollektorzone 43, die durch Diffusion von den Gebieten 43« und 43b her erhalten ist, eine Basiszone 46, die durch einen Teil der epitaktischen Oberflächenschicht 44/; gebildet wird, ur:d eine Emitterzone 47, die durch Diffusion von dem Gebiet 47« her erhalten ist.

Auch andere Typen von Transistoren z. B. mit tiiF- _3Γ) fundierter Basis oder Fcldelfekt-Transistoren lassen sich in einer Insel anbringen.

Die diffundierten Isolierzonen 42 können duivh Nuten an den gleichen Stellen ersetzt werden. Die s-leitcn^c Unterlage 41 soll aus einem Material bestehen, das die beschriebene Struktur nicht beeinflul.it. Die Unterlage kann auch weggelassen werden. Weiterhin kann die Unterlage 41 aus einem p- oder n-leilrndcn Halbleiterkörper bestehen.

Eine weitere Ausbildung wird an Hand der Fig. 5 a .);, und 5b zur Herstellung einer Halbleiteranordnung mit einer Zinerdiode und einem pnp■■'!'ransistor eröruTi Die Diode nii( den /oneii 59 und 55<· und ili-r sicil· Übm!;iM|', ./„ hat die (',leiche Sin.I.Un wie 11· ·;■■·'. ,m hei nehendcn H'-ispiel. 1-iii I l.dlilciic-i Ι-Λμ p.·:· mim ι.τιιί

U-k'iteil.loil I ' lltl'l i,l|'.C 51 . ΓΜΙί'Γ ρ le'''MI, ic 11 CjIl !.I I I '■ clic.¹

Schicht 54ii und einer n-leitemlcii cpiiakiischcn Schicht 54/1 wild hier verwendet.

Die frrligi: /cneidiode nach |'u<. SIi enthalt ähnlich wie in ilen vorhergehenden Ausbildungen λ\ι·ι /oner ;,·, 55c uml 59, die durch f.K-Kh/citifU" Dil'fu .ionen i-"i Hcgcnnüscl/.tcn Leilimgstypi. zur Bildung on r, Meilen ObergiinRs ./,, erhalten werden. Die begrabene /one 55c der /i'iu'i'dituk· wird von dem vordiffuiulicrlni Gebiet 55« (I· ig. Su) her eimliffundiert und die Ok-i r» flilcheii/oiu· 59 von der Oberfläche der epilaktisehen Schicht im der Oberfläche 54/> her. Die Kontaki/oiie der begrabenen /.eine 55c wird von dem Gebicl 55/' her ciiuliffundiert.

Die i'eiicnlioilc wird vollständig von einem ρ leiten f._; den It Il umgeben, der air, einen' Teil der ρ leitenden cpitnkliüfhcn untenliegenden Schicht 54« iiiul einer p'-lcitiMulcn diffundierten /one 52 hr-teht. du· Diffusion von den Gebieten 52« und 52/) her erhalten wird. Dieser p-lcitendc Teil wird vollständig von nleitendem Material umgeben, das aus der Unterlage 51, den η'-leitenden Zonen 58 aus den Gebieten 58a und 58/) und Teilen der Schicht 54/> besteht. E<; kann auf diese Weise eine gute Isolierung erzielt werden.

Der Transistor enthält eine Kollcktor/.one 56 als Teil der untenliegenden Schicht 54« mit einer begrabenen p'-leitenden Zone 56t', die von dem Gebiet 56o her erhalten wird, und mit einer diffundierten Kollektorkontaktzone 52c hoher Leitfähigkeil und der gleichen Art wie die isolierende: Zone 52, welche Kontaktzonc die Basiszone des Transistors vollständig umgibt. Die η-leitende Basiszone 53 ist eine diffundierte Zone, die durch Diffusion von der Oberfläche der epitaktischen Schicht an der Oberfläche 54b her erhalten wird. In dieser Ausbildung hat der Transistor somit den Vorteil einer diffundierten Basiszone.

Der Emitter 57 des Transistors wird von dem Gebiet 57a eindiffundiert.

Die Isolierung des betreffenden Transistors erfolgt in gleicher Weise wie die der Zenerdiode.

In den vorstehend geschilderten Ausführungsformen des Verfahrens nach der Erfindung ist die Oberflächenzone der Zenerdiode vom gleichen Leitungstyp wie die epitaktische Oberflächenschicht, aber das Umgekehrte kann auch zutreffen. Dies ist z. B. der Fall in weiteren Ausbildungen, die nachstehend beschrieben werden, wobei ähnlich wie vorher die Zenerdiode nach der Erfindung gleichzeitig mit Transistoren hergestellt wird.

Tig. 6 zeigt eine Zenerdiode, deren Oberflächenzone 69 ρ'«Leitung aufweist, während die auf der p-leitenden Unterlage 61 angebrachten epitaktischen Schichten 64a und 64/) η-Leitung aufweisen. Ferner werden die Zonen 69 und 65 und der steile Übergang ./„ der Zenerdiode und weiterhin die Isolierzonen 62 auf gleiche Weise angebracht wie die Zonen 29, 25c und 22 der Fig. 2el. Die p'-Ieitimde Kollcktorzonc 66 kann auf gleiche Weise wie die Zone 25c in Fig. 2d angebracht werden. Die diffundierte η'-leitende Oberflächenzone 63 ist die Basiskontaktzone, und die diffundierte pleitendc Oberflächenzone 67 ist die Emitterzone.

Die Zenerdiode in dieser Ausbildung läßt sich durch eine diffundierte, begrabene Schicht vom dem der begrabenen Zone der Diode entgegengesetzten Leitung'styp isolieren, wobei die begrabene Schicht nut cnu'i" el 11! tiiulu'i !cn Knlicivoiie ^:n tier epila'· tiselv " 1 .MmT, lach-' ■, j: I ''i. Mi ', ei;· 1, 11 h i^: : ' 11.1;' 11 ·: !..e' ^;'^ili:

ilen I l.iltileikTM-iiK-hien 7·*,/ und 74/' auf einer Unterl.i.i'c TI,.

Mic /enerdi>'<ie nach ! ι )·, 7 hai eine viilTimuii-rli" Ohcrllaehcu/mic 7<) umi dem der epilaktisrheii Schicht an der Olierf!äi.hen-,i-hii-l·.! 7·!/· enteilen!'.'"·¹'¹''" ten I eiliiii)'Mvp Die p- le:lende /one 7'> bildet mil ile.i μ leitenden ky.rahei.eu /one 75 Ai'r Diode einen Μι-lien OkTiJuiif. ./■... Du; /enerdiiHle ist j'.ey.eii den iil'ni'.en IViI de¹, ki'upers durch die Insel isoliert, die innerhalb der p-leiteiuleii benrabenen Schicht 76/' um' der diffundierten, p-leiteiulen /one ll>< |;ebildet wird. I.in ni'11-TraiiMstni ist in tiiu-r /weiten Insel angegeben. Diesei■ Transistor etilhiill rine n-leileiule Kollckloiv.one 78. die aus e.inein Teil dci epitaklisdien Schicht iin der Obeillilche 74Λ lu-slehl. eint· diifundiertc. p-lcitendc lüiisis/onc 73 uiiil eine eindil'fuiulierle. n-leiteiule I'.inilteivone 77. I-.itu· u¹· leitende IvullcMorkoiilakt/oiu·

kann gleichzeitig mit der Kontaktzonc 75/> der begrabenen Zone der Zenerdiode eindiffundiert werden.

In anderen Fällen kann der Halbleiterkörper, in dem die Zenerdiode untergebracht werden soll, zwei Schichten entgegengesetzten Leitungstyps enthalten, wie es in Fig. K dargestellt ist. Nach dieser Figur sind beispielsweise die epitaktischen Schichten 84λ und 84/) auf einer Unterlage 81 angebracht.

Die in Fig. 8 dargestellte Zenerdiode hat cmc überflächcnzone 89 vom dem der η-leitenden Oberflächenschicht 84/; entgegengesetzten Leitungstyp. Die pleitende Zone 89 bildet mit der begrabenen η -leitenden Zone 85 einen steilen Übergang J₈. Die isolierten Inseln werden durch Aufteilung der auf der p-leitenden epitaktischen Schicht 84a liegenden n-leitcnden epi- '5 taktischen Schicht 846 durch Anbringen der diffundierten ρ'-leitenden Isolierzonen 82 erhalten. Ein pnp-Transistor ist beispielsweise in einer weiteren Insel angegeben. Die begrabene η-leitende Schicht 86 isoliert die begrabene p-leitende Schicht der Zone 88, welche die Kollektorzone des Transistors bildet, gegen die Schicht 84a. Der Transistor hat eine η-leitende Basis 83, die aus einem Teil der η-leitenden epitaktischen Oberflächenschicht 84/) besteht, und eine diffundierte ρ'-leitende Emitterzone 87. Ferner ist eine diffundierte ρ'-leitende Kollektorkontaktzone vorgesehen, welche zusammen mit der erwähnten begrabenen p-lcitendcn Schicht die Zone 88 bildet.

In den vorstehend geschilderten Ausführungsformen wird der steile Übergang der Zenerdiode durch das Zusammentreffen von zwei Diffusionen von zwei einander gegenüberliegenden Oberflächen einer epitaktischen Schicht her erhalten. Ein steiler Übergang kann auch durch das Zusammentreffen von zwei Diffusionen von einander gegenüberliegenden Oberflächen einer Einheit zweier epitaktischer Schichten entgegengesetzten Leitungstyps her erhalten werden. Dies ist in Fig. 9 dargestellt. Der Übergang J₉ liegt nahe in der Trennschicht zwischen der epitaktischen p-leitenden Schicht ⁴Mu und der e^itaktischen n-ieitenden Schicht 94/). Der Übergang wird durch die Diffusion zur Bildung der begrabenen ρ'-leitenden Diodenzone 95 von einem vordiffundierten Gebiet in der n-leitenden Unterlage 9! und durch die Diffusion zur Bildung der η'-leitenden Oberflächenzone 99 der Diode gebildet. Die begrabene Zone 95 wird mit einer diffundierten ρ'-leitenden Kontaktzone 95« versehen. Es ist auch möglich, die diffundierte Isolierzone 92 als Kontaktzone anzuwenden.

Die Diode wird durch eine diffundierte, ρ'-leitende Isolierzone 92 isoliert, die vollständig den Teil des Oberflächengcbiets umgibt, der die Oberflächenzone der Diode 99 umfaßt, und durch eine diffundierte nleitende Isolierzone 98 isoliert, die durch die untenliegende Schicht 94a verläuft und vollständig den Tei dieser Schicht mit der begrabenen Zone 95 umgibt wobei gemeinsam die zuletzt genannte Zone 98, dk Unterlage 91 und der Teil der Oberflächenschicht 94/ um die Zone 92 eine isolierte Insel für die Zenerdiode bilden.

Der bei der Zenerdiode dargestellte Transistor ha eine p-leitendc Kollektorzonc 96, die aus einem Tei or untenliegenden epitaktischen Schicht 94a besteh und die gegebenenfalls eine p-leitende begrabene Zont 96t' enthält, eine η-leitende Basiszone 93, die durcl· Diffusion über die ganze Dicke der Oberflächenschich 94/), und die vom gleichen Leitungstyp wie letzten ist, und eine diffundierte, p-leitende Emitterzone 97 Dieser Transistor ist auf gleiche Weise isoliert wie di< /enerdiode.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

982

Claims (10)

1. Patentansprüche:

   I. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung mit einer Zenerdiode, wobei in einem Halbleiterkörper (21; 24«, 24 6) zwei Verunreinigungen zur Bildung der zwei aneinander angrenzenden, diffundierten Zonen entgegengesetzten Leitungstyps der Zenerdiode eindiffundiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß diese zwei Diffusionen von zwei vordiffundierten, wenigstens teilweise einander gegenüberliegenden Gebieten (25 a, 29) her erfolgen, die auf je iiner Seite wenigstens eines Teiles (24 b) des Halbleiterkörpers angebracht werden, bis die ent- !Stehenden Zonen aneinander angrenzen und einen PN-Übergang bilden, der für die Durchschlagspannung der Zenerdiode bestimmend ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennjeichnet, daß ein Halbleiterkörper mit einer epitaktischen Oberflächenschicht (246) verwendet wird und die zwei vordiffundierten Gebiete auf je einer Seite der epitaktischen Schicht (24b) angebracht werden, und zwar eines dieser Gebiete in Form einer begrabenen Schicht (25a) und das andere in Form »5 eines Oberflächengebietes (29).
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine von dem epitaktischen Oberl'lächengebiet her eindiffundierte Zone, die sogenannte Oberflächenzone (29) der Diode, des gleichen ersten Leitungstyps wie die epitaktische Oberflächenschicht (246) und eine von der begrabenen Schicht (25a) eindiffundierte Zone der Diode, die sogenannte begraben?; Zone (25e) der Diode, des anderen Leitungstyps angebracht werden, während die begrabene Schicht mit einer Kontaktzone (25) in Form einer in der epitaktischen Oberflächenschicht angebrachten, diffundierten Oberflächenione versehen wird, wobei die Kontaktzone sich bis zur begrabenen Schicht, erstreckt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine von dem epitaktischen Oberflächengebiet her eindiffundierte Zone, die sogenannte Oberflächenzone (79) der Diode, von dem ersten Leitungstyp der Oberflächenschicht (746) entgegengesetzten Leitungstyps und eine von der begrabenen Schicht her eindiffundierte Zone (75), die sogenannte begrabene Zone der Diode, des ersten Leitungstyps angebracht werden, während die begrabene Schicht (75) mit einer Kontaktzone 5« (75£>)in Form einer in der Oberflächenschicht eingebrachten diffundierten Oberflächenzone versehen wird, die sich bis zur begrabenen Schicht (75) erstreckt.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die epitaktische Oberflächenschicht (9<*a, 946) aus zwei übereinanderliegenden Teilschichten (94a, 946) entgegengesetzten Leitungstyps besteht und durch Diffusion von dem Oberflächengebiet her eine diffundierte Oberflächer.zone (99) der Diode mit praktisch der gleichen Dicke wie die obere Teilschicht (946) und durch Diffusion von der begrabenen Schicht her eine begrabene, diffundierte Zone (95) mit praktisch der gleichen Dicke wie die untere Teilschicht (94a) erhalten werden, wobei die diffundierten Zonen des gleichen Leitungstyps sind wie die Teilschicht, in der sie angebracht werden, wobei in der oberen Teilschicht

   (946) eine diffundierte Kontaktzone (95a) für die begrabene Zone (95) der Diode angebracht wird,
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5,

   dadurch gekennzeichnet, daß eine Kontaktzone (35) angebracht wird, welche die diffundierte Oberfliichenzone (39) der Diode vollständig umgibt.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halbleiterkörper verwendet wird, bei dem die epitaktische Oberflächenschicht (246) auf der zweiten epitaktischen Schicht (24a) angebracht ist und die beiden epitaktischen Schichten vom einen Leitungstyp sind, während die zweite epitaktische Schicht auf einer Unterlage (2i) vom anderen Leitungstyp aufgebracht ist und die aus der epitaktischen Oberflächenschicht und der zweiten epitaktischen Schicht zusammengesetzte Schicht in gegeneinander isolierte Inseln aufgeteilt wird und die Zenerdiode in einer derartigen Insel angebracht wird.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halbleiterkörper verwendet wird, bei dem der an der epitaktischen Oberflächenschicht (446) des einen Leitungstyps angrenzende Teil (44a) des Halbleiterkörpers vom anderen Leitungstyp ist, die epitaktische Oberflächenschicht (446) in gegeneinander isolierte Inseln aufgeteilt und die begrabene Zone (45e) der Diode durch Anbringung einer zweiten begrabenen Zone (48e) vom einen Leitungstyp gegen den erwähnten Teil des Halbleiterkörpers isoliert wird.
9. 9. Verfahren nach Anspruch .1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halb'^iterkörper verwendet wird, bei dem die epitaktiscfie Oberflächenschicht vom einen, ersten Leitungstyp auf einer zweiten epitaktischen Schicht (5>4a; 94a) vom anderen Leitungstyp und die zweite Schicht auf einer Unterlage (51; 91) vom ersten Leitungstyp angebracht sind, die aus den zwei epitaktischen Schichten zusammengesetzte Schicht in gegeneinander isolierte Inseln aufgeteilt und die Diode in einer derartigen Insel angebracht wird.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hablleiterkörper verwendet wird, bei dem der an der epitaktischen Oberflächenschicht (746) vom einen Leitungstyp angrenzende Teil (74a) des Halbleiterkörper vom einen Leitungstyp ist, die begrabene Zone (75] vom einen Leitungstyp der Diode gegen den erwähnten Teil durch die Anbringung einer zweiter begrabenen Zone (766) vom anderen Leitungstyp isoliert und eine sich an diese zweite begrabene Zone anschließende, isolierende Oberflächenzonc (726) vom anderen Leitungstyp in der Oberflächenschicht (746) angebracht wird, wobei die Zone die Oberflächenzone (79) vom anderen Leitungstyp dei Diode umgibt, so daß die isolierende Oberflächenzone (726) und die zweite begrabene Schicht (766' eine isolierte Insel umgeben, in der die Diode ein gebracht ist.

    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Hersteller einer Halbleiteranordnung mit einer Zenerdiode, wöbe in einem Halbleiterkörper zwei Verunreinigungen zu Bildung von zwei aneinander angrenzenden, diffun dierten Zonen entgegengesetzten Leitungstyps de