DE1764579A1 - A method of manufacturing a semiconductor device and a semiconductor device manufactured by this method - Google Patents
A method of manufacturing a semiconductor device and a semiconductor device manufactured by this methodInfo
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Description
Dipl.-lng. ERICH E. WALTHERDipl.-Ing. ERICH E. WALTHER
Patentanwalt ρΗΝ Patent attorney ρΗΝ
Anmelder: N. V. PHILIPS'GLCCLAMPtViFASRiEKEN Applicant: NV PHILIPS ' GLCCLAMPtViFASRiEKEN
Akte: ρΗΝ_ 2758 Anmeldung vom: 2'(. Jtmi 1968 File: ρ ΗΝ _ 2758 Registration dated: 2 '( . Jtmi 1968
"Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung un-:V durch dieses Verfahren hergestellte Halbleitervorri c.h"Method of Manufacturing a Semiconductor Device un-: V semiconductor devices manufactured by this process c.h
Die Erfindung betrifft ein Verfahren aur Heratellun.4-einer Halbleitervorrichtung; nit einem Halbleiter- >:öri'er, der ein Substrat enthält, von den eine Oberfläche mit einer epitaktischen Ob'jrf l&ci'.enschicht«, versehen istf die des gleichen einen Leitfähijjkeitstypswi= der angrenzende Teil des Substrats ist, wobei in dem Halbleiterkörper einige gegeneinander isolierte Schaltungselemente, unter anderem ein Transistor mit einer Basis des anderen Leitfähigkeitstyps angebracht werden. Die Erfindung- be-The invention relates to a method aur Heratellun.4-a semiconductor device; a semiconductor nit>: öri'er containing a substrate is provided by a surface having an epitaxial Ob'jrf l &ci'.enschicht", f is the same one of the Leitfähijjkeitstypswi = the adjacent part is the substrate, wherein in the Semiconductor body some mutually isolated circuit elements, including a transistor with a base of the other conductivity type are attached. The invention-
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pirn 275spirn 275s
trifft weiterhin Hulblei tervor-r ich turner., die durch iieses Verfahren hergestellt ßini.continues to hit Hulblei tervor-r I turner., who through iieses Process made ßini.
3ei &bT Herste Hunt-; ."on&l ithischer, integrierter Schaltungen werden die verschiedenen aktiven oder passiven Jier.ente auf einen Halbleiterkörper, der. sogenannten Substrat, durch eine Mindestzahl von Behandlungen darcl-! bekannte Techniker, wie epitu.;.tiscnen Anwacha, Diffusion, USV.. erigebrs.chtt Es wird einleuchten, dass die Struktur der unterschiedlichen üle:uente derart sein soll, dass die zur. Erzielen derselben erforderlichen Behandlungen aiteinander vereinit'bar sein müssen und dass keine Behandlung die nicht unmittelbar d:-rs..n beteiligten Elemente beeinträchtigen soll.3ei & bT Herste Hunt-; . "On" l ithischer, integrated circuits, the various active or passive elements are applied to a semiconductor body, the so-called substrate, through a minimum number of treatments known technicians, such as epitu.;. tiscnen Anwacha, Diffusion, UPS .. erigebrs It will be clear that the structure of the different levels should be such that the treatments required to achieve the same must be compatible with one another and that no treatment should affect the elements that are not directly involved .
Es soll ausserde:- möglich sein, die für die Anordnunr der integrierten Schaltung erforderlichen, verschiedenen Spannungen verschiedener Polarität -an elektrisch re aneinander isolierten Gebieten anzulegen. Bei einer üblichen Technik ergibt sich diese Isolierung mittels von der Oberfläche eindiffundierter Isolierzonen, die gemeinsam, r.it einer tiefer liegenden Schicht des gleichen Leitfähiglceitstyps Inseln ies entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps umgeben, in denen ein oder mehrere aktive und/oder passive Elemente untergebracht werden können. Die durch die diffundierten Isolierzonen gebildeten Uebergänge werden in der üperrichtung polarisiert.It is during l: - be possible required for Anordnunr the integrated circuit, different voltages of different polarity -an electrically re each other isolated areas to invest. In a conventional technique, this insulation is obtained by means of insulating zones diffused in from the surface, which together, with a deeper layer of the same conductivity type, surround islands of the opposite conductivity type, in which one or more active and / or passive elements can be accommodated. The transitions formed by the diffused isolation zones are polarized in the direction of passage.
Bei d^eeem Isolierverfahren wird weiterhin vor- At d ^ eeem isolation will continue to pre-
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u'ts.Tfe Izt, dass der Halbleiterkörper mindestens zwei "ΓοβΓ·>ΪΓ.-.·.Γ1.ι1«Γ li-t'-ir.äe Schichten entru<;.>ngesetzten Leu-" f ähii:k< i tstv_,s enthält; es wUre sonst notwendig, in irfjendeii.er i«-:se die tiefer liegende Schicht gesondert anzubringen. Die struktur der verschiedenen Elemente der .-;chaltunE,; erfordert jedoch oft, dass lediglich Schichten di;v ~i·-- chert Leitfähifkeitatyrs v-irwej.det werden.u'ts.Tfe Izt that the semiconductor body has at least two "ΓοβΓ · > ΪΓ .-. · .Γ 1 .ι1« Γ li-t'-ir.äe layers entru <;.> connected Leu- "f ähii: k <i tstv_, s contains; Otherwise it would be necessary to apply the deeper layer separately in each of them. The structure of the various elements of the .-; chaltun E,; often requires, however, that only layers di; v ~ i · - chert conductivity atyrs v-irwej.det.
Ini letzteren . alle wiri cvie erwähnte tiefere Jchic't tcew".,r.l_el. lurch Jiffusion av.s der von den Isolierzor.en abi-ewaniten Cberflaci.e les Kor'ers erhalten. Damit die I-iffusionsf ronten .;us-j-..T.°r.-f lie ssen können, muaa die Dicke des KSrpers gerin^ sein, π eine zu lange dauernde jif-fusion und eine zu hahe Temperatur .zu vermeiden, iie eine zu gro se Ausdehnung der Diffusion parallel zur. Körperoberfläche hervorrufen könnten. Für die aech-.nische Festigkeit -its= "örvers soil hinj»jen iie Dicke r,ö,jlicxist gross sein.Ini the latter. all wiri c v ie mentioned deeper Jchic't tcew "., r.l_el. lurch Jiffusion av.s of the Isolierzor.en abi-ewaniten Cberflaci.e les Kor'ers. So that the I-iffusionsf ronten.; us -j - .. T. ° r.-f can, the thickness of the body must be small, π a too long lasting jif fusion and too high a temperature. to avoid too great an expansion of the diffusion parallel to the body surface. For the mechanical strength -its = "örvers, the thickness r, ö, jlicxist should be great.
E^i einer Struktur des Haltleiterkerpers einer integrierten Schaltung, der lediglich aus einer epitaktischeu Schicht auf einen Substrat des gleichen Leitfähigkeitstyps aber mit einem, anderen spezifischen Widerstand besteht, werden bipolare Transistoren (pnp- oder npn-Transistören) oder Feld-Effekt Transistoren vorteilhaft durch Diffusionen aus der Oberfläche des Substrats vor dem erwähnten epitaktischen Anwachs und darauf aus der Aussenflache dieser epitaktischen Schicht angebracht.E ^ i a structure of the conductor body a integrated circuit, which only consists of an epitaxial u Layer on a substrate of the same conductivity type but with a different resistivity, bipolar transistors (pnp or npn transistors) or field effect transistors are advantageous by diffusions from the surface of the substrate before the mentioned epitaxial growth and on it attached to the outer surface of this epitaxial layer.
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PHK 275PHK 275
λ-j α .1er fronzcsichen Patentschrift Kr* \.&?.^.y\\ ist bekannt, auf dios*· i'ieise Keld-i-Jffek* 'Jrat'tcistor«n :md Bipolartransistoren in dest-gleichen Körper Die so erhaltenen Transistoren weisen ijute eigen auf» Diese Struktur ist jedoch nicht in ien.ienifren 'PaI-ler. anwendbar, in er.en der Bipolartransistor isoliert sein seil, 2r.i deiner. Kollektorzono d .rch etae oubetrat £β- s ιldet wird. λ-j α .1er French patent specification Kr * \. &?. ^. y \\ is known to dios * · i'ieise Keld-i-Jffek * 'Jrat' t cistor «n: md bipolar transistors in dest-same Body The transistors obtained in this way have their own unique structure. applicable, in er.en the bipolar transistor insulates its rope, 2r.i yours. Kollektorzono d .rch etae oubetrat £ β- s is ιldet.
rei ·: ir.c·:: K^l bi<--i t^rk'Jrper des einen Leitfähisr-■:«lt^ t,"L:, ir. ::e.a r.inieüt-.r.r, ^ in Bipclartrar.sistor an^e-•r:-cr.t wercez. εοΐΐ, lesser brtsis des anderen Leiti'ähi^- •:ei tttyr.s ίϊ1*, xrv: vrelcl^er Transistor ';e '-:en rie anderen !Jlenerite der intftcrierten schaltung iscliort werden rr.uns, seil ile Voreinitjb^rkeit d«r unterschied] ichen iseri.^ndlunger. zur. Erzielen dieses Transistors und jedes der anderen £,lerr.ente ber'Ic'^richtigt ?/erien. Die Strukttir eines solchen Transistors muss somit im Zusammenhang mit der anderen Eler.ente entworfenwrden.rei ·: · ir.c :: K ^ l bi <- it ^ rk'Jrper of a Leitfähisr- ■: 'lt ^ t, "L :, ir: ea r.inieüt-.rr, ^ in. Bipclartrar.sistor an ^ e- • r: -cr.t wercez. Εοΐΐ, lesser brtsis of the other Leiti'ähi ^ - •: ei tttyr.s ίϊ 1 *, xrv : vrelcl ^ er transistor ';e' - : en The others in the integrated circuit will be informed about the fact that there are priorities in the differentiation of changes in order to achieve this transistor and each of the other elements? The structure of such a transistor must therefore be designed in connection with the other element.
Die vorlie<rende Erfindung bezweckt, eine solche .Struktur anzuheben. Nach der Erfindung wird ein Verfahren eingangs erwähnter Art dadurch gekennzeichnet, dass örtlic:. eine begrabene Schicht des .anderen Leitfähigkeitetyps angebracht wird, die aus einem Vordiffusionsgöbiet diffundiert wird, das vor dem Anbringen der epitaktischen Schicht in der Substratoberfläche vorgesehen wird, während in der Oberfläche der epitaktischen OberflächenschichtThe present invention aims to raise such a structure. According to the invention there is a method of the type mentioned at the outset, characterized in that locally :. a buried layer of the other conductivity type is attached from a Vordiffusionsgöbiet that is diffused before attaching the epitaxial Layer is provided in the substrate surface while in the surface of the epitaxial surface layer
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SAD OWQINALSAD OWQINAL
ΡΗΙΓ.2750ΡΗΙΓ.2750
-in·:' Otprt':::o:.ei:orw :es i!:.:or-r; Leitf ":.i ;k~i t- „ typs bis ZT l-e,-r-'ibenpj: ;'c: lent -ir.diffundiert wird, wobei die CIf.r£Ι'άο..ί·ηζο:\ϋ ,,eineinBar.. ; it der "aegr^oenen Jc.-.xa.-vt eint:- .''ii. :e." ^pvt-.kt iscr;Ptv oberf Iaohensciiicht, wt-iter \nteii IriBOi ,,eiiuiuit, urn^ib», A'obei von der Ob-.rf i .'.ci.e der o:.ta..ti:"c:.fi. ochicht ner in der den KoHei.tor des Trj-iir-istors bildenden Insel aie Basif und der äuitter des Zraw i stur κ -jind . f i'i.:. iiert werde·;».!. · -in 'Otprt'::: o: .EI: orw: it i: or-r; Leitf ": .i; k ~ i t- " typs to ZT le, -r-'ibenpj:;'c: lent -ir.diffused, whereby the CIf.r £ Ι'άο..ί · ηζο: \ ϋ ,, eininBar ..; it the "aegr ^ oenen Jc .-. xa.-vt unites: -." ii. : e. "^ pvt-.kt iscr; Ptv oberf Iaohensciiicht, wt-iter \ nteii IriBOi ,, eiiuiuit, urn ^ ib», A'obei von der Ob-.rf i. '. ci.e the o :. ta..ti: "c: .fi. ochicht ner in the island aie Basif, which forms the KoHei.tor of the Trj-iir-istors, and the Äuitter des Z raw i stur κ -jind. f i'i.:. ied ·; ».
;.-«r :-;rch -i ie-ses Vei'fahren erhalt er.» Trui»s 15tcr ■*Γ·1 d-.rc. ic I-irir: ^c run ^ -des T'ebor^aii^es zwischen den Kolle.-.tür und den iie- Insel umgebenden ionen m aer Sp-er-. ■ri-c:.ti:»K -isoliert.; .- "r: -; rch -i this procedure he received." Trui »s 15tcr ■ * Γ · 1 d-.rc. ic I-irir: ^ c run ^ -des T'ebor ^ aii ^ es between the Kolle .-. door and the iie- island surrounding ions m aer Sp- er. ■ ri-c: .ti: »K -isolated.
■ Die Dif fus;ionr ί iei> :<-r den TT&.vr.istor ganz um,vVei-iden ^bsrf ISchf.r.z-c r,e i?t te«;ronat und ei. ::·".ηη eine tjerange Ijicke dieser .■■; bfii-fiächehzune erhalten werden, so das j sif nicht viel R&.vi:r. beaiisprxicht * Der Uebergan^ h-?.t infolgedessen auch eine mininiale -Oberfläclie., so dass auch dessen otreu^apazität minimal ist. Diese geringe Diffusionstiefe ergibt ferner Zeitersparung und ausserdem ist die Cberflächenk ,nzentration weniger kritisch, während es noch möglich ist, gleichzeitig nit diesen .Diffusionen ■■bestimmte Zonen anderer herzustellender Schaltungselemente anzubringen. Die örtliche, isolierende begrabene Schicht deu Transistors bildet d..e Basis eines parasitären Transistora, weshalb die Dicke dieser berrrabenen Schicht nicht zu klein gewählt'wird. Die Verstärkung dieses para-■ The dif fus; ionr ί iei>: <- r the TT & .vr.istor all around, vVei-iden ^ bsrf ISchf.rz-cr, ei? T te «; ronat and ei. .. :: · ".ηη a tjerange Ijicke this ■■; are obtained bfii-fiächehzune, the j sif not much R & vi: r * beaiisprxicht make the transition ^ h - ?. consequently t a mininiale -Oberfläclie. This shallow diffusion depth also saves time and the surface concentration is less critical, while it is still possible to attach certain zones of other circuit elements to be produced at the same time as these diffusions The buried layer of the transistor forms the base of a parasitic transistor, which is why the thickness of this buried layer is not chosen too small.
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w. * t-.ii'ej. - r -:.i ~ ..r- to:;. »>r: .i :.>fji /ri js^rcr jij.·, e α··: :/.■w. * t-.ii'ej. - r - :. i ~ ..r- to:;. »> R: .i:.> F j i / ri js ^ rcr jij. ·, E α ··:: /. ■
La d-r-r LLe- U: .roh feir.«;:. unser. Io -;;·.:. -r. '. oi» im hj.. t -. ■-. t "3--:. er. ^c-.iert -·;'■ i 1-i e _ v. ir-.!, isi le:'::e.. Verunroi:.-'.r. . tcjnze.'-tr." ti on . ^.icr.ir."So ^ ··. I-ies ict v-.r 1 ?i ih.'ii' t be; aer '^..i'si'lT :u..., i) i,f- Tifefe deb B'^si s-l.oil sk tor-'■eterr;.'.nfr;i lur..-. x.t .'.'-.'her^r 'ienaui^keit teetimct «orden ■•:-r:r. ?.. κ "-ii -ir^-r "--..-i r, -:;e in ein j^biet euidif fundiert w;m, ie.'.re.. /er ^rvreini^j-i^i.k-nze·.ti ^tioii sich mit ier liefe är.aer*: . We;-.v. n. twei.di j, w.ri eine Kor. taktz&r-.· Jr. .ifjr Cb^rfi"cr.e der ■' i-'irfläo-.enschici.t an fir.e-. Teil de:: Kv.iie-:tcrs diffundiert.La drr LLe- U: .roh feir. «;:. our. Io - ;; ·.:. -r. '. oi » in hj .. t -. ■ -. t "3-- :. er. ^ c-.iert - ·; '■ i 1-ie _ v. ir -.!, isi le:' :: e .. Verunroi: .- '. r.. tcjnze .'- tr. " ti on. ^ .icr.ir. "So ^ ··. I-ies ict v-.r 1? i ih.'ii 't be; aer' ^ .. i'si'lT: u ..., i) i , f- Tifefe deb B '^ si sl.oil sk tor-' ■ eter r ;. '. nfr; i lur ..-. xt .'.'-.' her ^ r 'ienaui ^ keit teetimct «orden ■ •: -r: r.? .. κ "-ii -ir ^ -r" --..- ir, - :; e in a j ^ offer euidif founded w; m, ie. '. Re .. / he ^ rvreini ^ ji ^ ik-nze · .ti ^ tioii with ier would run är.aer *:.... We, - v n j twei.di, w.ri a Cor taktz & r · Jr.... ifjr Cb ^ rfi "cr.e der ■ 'i-'irfläo-.enschici.t an fir.e-. Part de :: Kv.iie-: tcrs diffused.
Die Y c rxxr.T e ix\ i^'s.rS ν, ίίοηζ er. tr ation der ep; .tin. tischen Schient wird vorzui,£we«.f;e iu Acnrln,;: fkei t- van den optimalen Ei 'e:.sG;.ai ten dea Kollektors ^evräJilt. In der Ir&x'.o wird eir. Kc~pro::.ir;£ zwisc.e:. der Ilollektor-Basio i.ajazi t"::t >.nd ■ier I.olitx-tör-Basis DurchschlagS].;innun£T, die eine niedrige konzentration erfordern, und dem Reihenwiderstand des Kollektors, der eine hohe Konzentration erfordert, festgesetzt .The Y c rxxr.T e ix \ i ^ 's.rS ν, ίίοηζ he. tr ation of ep; .tin. table rail is vorzui, £ we «.f; e iu Acnrln,;: fkei t- van den optimal Ei 'e: .sG; .ai ten dea collector ^ evräJilt. In the Ir &x'.o eir. Kc pro ::. Ir; £ zwisc.e :. the Ilollektor-Basio i.ajazi t ": t> .nd ■ ier I.olitx-tör-based Punch] .; innun £ T, requiring low concentration, and the series resistance of the collector, which requires a high concentration, fixed.
Bei einer Abr.rt des Verfahrens nach der Erfindung wird eine örtliche begrabene Schicht dee einen Leitf ühiitKei te tyya vor dem Anbringen der epitaktischen Schielst eindiffundiert, um den Kollekt 'rreihenwiderstund zu verringern. Diese begrabene Schicht dea einen Leitfähitrkeits- tyis wird innerhalb dea Substrates vollständig von denIn one embodiment of the method according to the invention, a local buried layer of a conductive layer is diffused in prior to the application of the epitaxial Schielst, in order to reduce the collector series resistance. This buried layer of a conductivity type is completely covered by the substrate within the substrate
1 O 9 8 3 4/1291 bad original1 O 9 8 3 4/1291 bad original
PHN- 2756PHN-2756
■yordiffundierter. Gebiet sur Bildung der begrabenen Schicht dp:; λ:. '"-Ten Leitfähigkeitstyps uugeijea.■ yordiffused. Area sur formation of the buried layer dp :; λ :. '"-Ten conductivity type uugeijea.
Me iSrf indtuif: wird: nachstehend an'Hand beilie-(-ren-if.-r „ei clinung näher· erläutert, Es zeigenMe iSrf indtuif: will be explained in more detail below in hand ( -ren-if.-r "ei clinung", it show
d:> Ti-. 1a b: β I," scv.e:r.s~isch Schnitte läiu-s der Linifi I-I i<3r- 7i;:. i durch einen. nj_n -Transis tor in v«?rs-c..i (-ie:.-u Herste! l;;..^vst\f>jr. ri'^c2. dem erf indtuigrsgex'r'.sS'·": Verfahre::.. ■d:> Ti-. 1a b: β I, "sc v .e: rs ~ isch cuts läiu-s der Linifi II i < 3 r- 7i;:. I through a. Nj_n transistor in v«? Rs-c..i ( -ie: .- u Herste! l ;; .. ^ vst \ f> jr. ri '^ c2. dem erf indtuigrsgex' r '.sS' · ": Move :: .. ■
η.·, , Γ ei::e ..r.-v.fzicr.t -*ui der» «rv.-''!;..ten Trankst r,η. ·,, Γ ei :: e ..r. -v.fzicr.t - * ui the »« rv .- ''!; .. th potion r,
■ :,·. I ßoLer.atisch eir.er. ochr.itt durch eine EO--noli th -ehe Vurrichtnn;' svit G.r.e.v. Trcvr».?istcr na.ch der Erfindung ■ neinsjü-i mit einem hcrpie.r.enturtr-.-nsiP tor, eine. Felü-Jfl t;i:t /r.ir.sistor und -iiner I'io-de,■:, ·. I ßoLer.atically eir.er. ochr.itt through an EO - noli th -ehe Vurrichtnn; ' svit Grev Trcvr ».? istcr na.ch of the invention ■ neinsjü-i with a hcrpie.r.enturtr -.- nsiP tor, a. Felü-Jfl t; i: t /r.ir.sistor and -iiner I'io-de,
ric-". 4 -icas 3chf:ltbili eines einfacher» Verstärkers, ric- ". 4 -icas 3chf: ltbili of a simple» amplifier,
"i ;. ^ ec:ier;atisch eine:. Schnitt dxirah einen Haltleiterhörper, in dem der Verstarrier nach Fit*. 4''<*&- terrebracr.t i?t."i;. ^ ec: ier; atisch ein:. cut dxirah a semicircular ladder, in which the amplifier after Fit *. 4 ''<*& - terrebracr.ti? t.
Es sei bererht, dass die bei den verachiedenen thermischen BehaLndl'onger. an der Oterfiäciie entstandenen Oxvdschichten nicht angedeutet sind. Biese Oxydschichten werden auch in der Beschreibung des Verfahrens nicht erwähnt, da die Eildung dieser Schichten und die Anbringung von Fenstern für kasMerungszwecke in üblicher Weise erfolgen können.It should be borne in mind that among the different THERMAL CONTAINER. at the Oterfiäciie Oxvdschichten are not indicated. Piping oxide layers are also not mentioned in the description of the process, since the formation of these layers and the application of windows for accounting purposes in the usual way can.
109834/1291109834/1291
PHN 2753PHN 2753
An Hand des Beispiels der r'i~-, 1a bis Tg wird die Herstellung eines npn-Cransistors beschrieben, aber :iv.rc:i JL-i3 ,Reiche Verfahren kann nan selbstverständlich •wc:, eine pnp-Tran3istor der gleichen Struktur anbringen, indem nan die Leitfähigkeitstype umkehrt.Using the example of r'i ~ -, 1a to Tg the manufacture of an npn transistor is described, but : iv.rc: i JL-i3, Rich procedures can nan of course • wc: attach a pnp transistor of the same structure, by reversing the conductivity type.
Die in diesen Figuren einander fintsprechenden. Elemente sind mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.Those who speak for one another in these figures. Elements are denoted by the same reference numerals.
Pei der Auaführurirrsforia der Erfindung nach den Flier. 1a bis I^ wird von einen Einkristall-Halbleiterkörj-<?r 1 ausgejaru en, der ein n-?yp Substrat (Fi^. 1a) bildet, in dessen Oberfläche 2, die passend vorbereitet ist, em Gebiet Ja (Fir-, 1b) von p-Typ Verunreinigungen vordlffundiert wird.Pei der Auaführurirrsforia of the invention according to the Flier. 1a to I ^ is formed by a single crystal semiconductor body 1, which forms a n-? Yp substrate (Fi ^. 1a), in whose surface 2, which is suitably prepared, em area Ja (Fi r - , 1b) is pre-infused with p-type impurities.
Darauf wird auf der Oberfläche .2 des Substrats, sowie auf dem Sebiet 3a» eine epitaktische Jchicht 4 des gleicher. Leitfär.irko-itstyps wie die "nterlape, also des Svbstrats 1, anfTewachser., wobei jedoch die spezifischen '.Viderstände der ZYrei Schichten verschieden sein können (Fig. 1c;. Das vordiffundierte Gebiet 3a bildet dann ein begrabenes Gebiet 3b.An epitaxial layer 4 of the same is then placed on the surface 2 of the substrate and on the surface 3 a. Leitfär.irko-itstyps as the nterlape ", ie the Svbstrats 1 to f Tewachser., Except that the specific '.Viderstände ZYrei the layers may be different (Fig. 1c ;. The vordiffundierte area 3a then forms a buried region 3b .
Auf der Aussenoberflache 5 der epitaktischen Schicht 4 wird im Gebiet 6a (Fig. 1d) eine Verunreinigung vordiffundiert, die das gleiche Leitfahigkeitstyp bestimmt wie das des bej^rabenen Gebiets 3*>. Dae Gebiet 6a beansprucht eine solche Stelle, dass die aus dem Gebiet 6a eindiffundierte Zone sich bis an die von dem Gebiet 3b On the outside surface 5 of the epitaxial layer 4 6a (Fig. 1d) is vordiffundiert an impurity in the art, the determined ahigkeitstyp the same conductivity as that of the bej ^ rabenen region 3 *>. The area 6a claims a location such that the zone diffused in from the area 6a extends to that of the area 3b
1 0 9 8 3 L, I 1 2 9 1 BAO1 0 9 8 3 L, I 1 2 9 1 BAO
- 9 - ;■■■■■■■- 9 -; ■■■■■■■
' FHiI 2758'FHiI 2758
eindiffundierte, begrabene Schicht $c {Fif. Id) in Fora einer ringfCrmifjeri Oberflilcher.sone erstrecken kann, so dass eine Insel gel ildet w^rd, wob-:i der den Plollektor .de£3 ',.'rar.aiatorn billende Teil ier Jchicht 4 umgeben v.-ird.diffused, buried layer $ c {Fif. Id) in fora a ringfCrmifjeri Oberflil c her.sone can extend so that an island w ^ rd w ^ rd, whereby-: i the the Plollektor .de £ 3 ',.' Rar.aiatorn part ier Jchicht 4 surround v. -ird.
Darauf werden ρ-Ty^. Verunreinigungen auf der üborf ir.ohe 5 der epital:tischen Schicht 4 .(*%>.·. 1ej zur Bildung neu Gebiets Ta vordiffxindiert, da3 zur Bildung 1er rasis des .ransietors dient.Then ρ-Ty ^. Impurities on the üborf ir.ohe 5 epital:... Tables layer 4 (*%> 1 · ej vordiffxindiert to form new area Ta, da3 serves to form 1er rasis of .ransietors.
li\ den. Gerieten Ba und Oa auf der Überfläche 5 der epitn''.tischen ochicr.t 4 (?ifc· 1f · werden darauf r.—Typ .Verunrein.i^unirer. voräifftindiert zur ?ildunc des Emitters aes '."ra„rist;rs iJid der Kontaktzone des Kollektors. Diese Vordiffusionen v/erden derart gewählt, dass durcn weitere Diffusion eine Emitterzone xmd ^int η -Typ iIollektor;-'.ont;:ktzOne alt hoher Oberflächenkonzentration erhalten v/erden. li \ den. If Ba and Oa got on the surface 5 of the epitn ''. Table ochicr.t 4 (? Ifc · 1f · are on it r . — Typ It is in the contact zone of the collector. These pre-diffusions are chosen in such a way that, through further diffusion, an emitter zone xmd ^ int η -type collector;
Piß· IfJ zeifjt den Transistor nach allen Diffusionsbehandlungen, wahrend der die von, dem Gebiet Ja'stammende begrabene Schicht 3 und iie von den: Gebiet 6a stara-■raencle Zone 6 sich zusaianientreffen und eine Insel bilden, die aus einem Teil 10 der epitaktischen Schicht 4 besteht. Diese Insel 10 bildet die Kollektorzone des Transistors, dessen Basiszone bei 7 und dessen Emitterzone bei 8 angedeutet sind.Piß · IfJ shows the transistor after all diffusion treatments, while the buried layer 3 originating from "the area Ja" and iie from the: area 6a star zone 6 meet and form an island consisting of part 10 of the epitaxial zone Layer 4 consists. This island 10 forms the collector zone of the transistor, the base zone of which is indicated at 7 and its emitter zone at 8.
Fi£. 2 ist eine ■ ./raufsieht auf den Oberflächenteil des Kollektors 10, der Basis 7» des Emitters 8 und Fi £. 2 is a view of the surface part of the collector 10, the base 7 »of the emitter 8 and
109834/1291 ;.. BA*original109834/1291; .. BA * original
- 1C -- 1C -
PHIi 2"(ι/6 PHIi 2 "( ι / 6
der· Kcllektor.-cor.t^ktz-^r.e (). lie ie .ν Kollektor vollständig UEiTt-bende Zone κ bestimmt die Gbori'l'ichi; ier In:-; el.der · Kcllektor.-cor.t ^ ktz- ^ re ( ). lie ie .ν collector completely UEiTt-bende zone κ determines the Gbori'l'ichi; ier In: -; el.
I in Verriet Lunt.·· wird .'..rc:: AnV ri 'i.jun.' ier erforderlichen A-.stjanfcS.<ontakte i.rcr. Ketai ünierur.g <.. B. irr, Val'.uun: und durch .••.nordr.unt; m einer /Ibuchen J'rnhülluii.;. fertiggestellt. Die Kontakte und lie "nhüilur.j; oind i r; -i er. ? i ξu reη η χr*:Λ 1 ar f_"er tο 111.I in Verriet Lun t . ·· will. '.. rc :: AnV ri' i.jun. ' ier required A-.stjanfcS. <ontakte i.rcr. Ketai ünierur.g <.. B. irr, Val'.uun: and through. •• .nordr.unt; m a / Ibuchen J'rnhülluii.;. completed. The contacts and lie "nhüilur.j; oind ir; -i er.? I ξ u reη η χ r *: Λ 1 ar f _" er tο 111.
Γι?---. ;; iei^t c;oh^:nati i.e.. pinen Schnitt durch eine monolithische Halbleitervorrichtung, in der (-:ieichzeitir ein nr,n-rrar»sistor der fe'leicr.en Jtr'-ktur wie der durch das vorerwähnte Verfahren erhaltene rransistor, ein Komplementär ρηρ-'-'rarisistor, ein ?eii-Ef:e.:t Trannictcr ait einen n-Ty. Kanal und eine Zenerdiode nit schroffer. Ueber&an^ arigebracht sind.Γι? ---. ;; iei ^ tc; oh ^: nati ie. Pin section through a monolithic semiconductor device, in which ( -: ieichzeitir a nr, n-rrar »sistor of the fe 'leicr.en Jtr'-ktur like the transistor obtained by the aforementioned method, a complementary ρηρ -'-' rarisistor, a ? eii-Ef: e.: t Trannictcr ait an n-type. channel and a Zener diode nit more rugged.
Ijer 'iar<-;estr?llte Halbleiterkörper enthält ein Einkristallsubstrat 11 des n-.~yps, auf den epita.-:tisch eine η-Typ L'chi ent *t angebracht ist. Vor der. Anbringen dieser Schicht werden Vordiffusionen auf den Substrat 11 aurch.i-"fcführt, na ^ e begrabenen Schichten 18, 1";, 23 und 30 zu erhalten, die einen Teil der isolierten Insel des npn-Transistors, des ILolle :tors des pnp-Tran;iisto^s, des beijrabenen Gebiets der Steuerelektrode des ?el>l-Effekt Transistors bzw. der begrabenen Elektrode der Zenerdiode bilden. i'Jine η -Typ örtlich be^abene ochicht 35 nit hoher Konzentration wird aus einem vor dem Anbringen der epitiijvtiechen dchicht 1b eindiffundierten Gebiet zur Ver-? Ijer 'iar <-; estr STUFFED semiconductor body includes a single crystal substrate 11 of the n ~ yps, the EPITA .-: table * t is attached a η-type L'chi ent.. Before the. Attaching this layer are Vordiffusionen on the substrate 11 aurch.i- "fcführt, na ^ e buried layers 18, 1"; , 23 and 30, which form part of the isolated island of the npn transistor, the ILolle: tors of the pnp-Tran; iisto ^ s, the adjacent area of the control electrode of the? El> l-effect transistor and the buried electrode of the Zener diode form. i'Jine η -type locally applied layer 35 with a high concentration is made from an area diffused in before the application of the epitic layer 1b to
10 9834/129 1 BAD 0WG!NAL 10 9834/129 1 BATHROOM 0WG! NAL
176Λ579176-579
PHN 2758PHN 2758
des neihenwlderst-xnaH des Kolektors des nnn-of the neihenwlderst-xnaH of the colector of the nnn-
i" eindiffundiert. ■i "diffused in. ■
Λνε der oberen Oberfläche der Schicht 16 werden (.'Isi-chzeitig die Zonen 12, 17, 22 und 28 des p-TypsTr.it hoher Oberflacher.koiizentrntion eindiffundiert, weiche I^oneu vollständig '.je eine μ Teil der Schicht 16 uc- -r'eoen- und sich , c> bis zu-der-1 ^treffenden b^-rabenen "rfchicht 1f-, ^Y, c3 b:v. 3u z^r Bildun,* gesOndertpr Inseln -·. rstrec.-reii. L'ie uonen 17UHdIl1 bilden den Kollektor des pnp-Vrcüip: stcrs, die Zonen 22 und 2* bilden einen Teil der Steuerelektrode des ''«»l'd-Effekt Transistors und die Lonen 2;< und .0 bilden das Gebiet, das al? Anode ' der ■ Zenerdiode dient.The upper surface of the layer 16 is diffused into the upper surface of the layer 16 (. At the same time, the zones 12, 17, 22 and 28 of the p-type dr - -r'eoen- and themselves, c> up to-the-1 ^ meeting b ^ -raben "rfchicht 1f-, ^ Y, c3 b: v. 3u z ^ r education, * gesOndertpr islands - ·. rstrec. -rei. L'ie uonen 17UHdIl 1 form the collector of the pnp-Vrcüip: stcrs, the zones 22 and 2 * form part of the control electrode of the '' «» l'd-effect transistor and the ions 2 ; <and .0 form the area that serves as the "anode" of the ■ Zener diode.
Per Kollektor des npn-Trar.sistore wird durch den Teil J1 der epitaktischen .Schicht H gebildet, der in der Insel lie.'jt, ^die von den Lonen 12 und 18 ucreben · ?.-ird. 2if>ser Kollektor hat eine η -iyp diffundierte Kontaktzone 1 und die begrabene Schicht Y;, Per collector of the npn-Trar.sistore is formed by the part J1 of the epitaxial layer H, which lies in the island, which is covered by the ions 12 and 18. 2if> this collector has a η -iyp diffused contact zone 1 and the buried layer Y ;,
Der Kanal des FeId-Effer.-t Traiisistors wird durcr: den Teil 24 der ej.itaktischen 'Jchicht 16 innerhalb der Insel gebildet, die von dem Teil 22, 23 der Steuerelektrode dieses Transistors umschlossen wird. Dieser Kanal enthält n+-Typ Kontaktzonen 24 (Zufuhrkontakt) und 27 (Abfuhrkontakt).The channel of the field effector transistor is formed by the part 24 of the tactical layer 16 within the island, which is enclosed by the part 22, 23 of the control electrode of this transistor. This channel contains n + -type contact zones 24 (supply contact) and 27 (discharge contact).
Die Baeiszone des pnp-Transistors wird..durch den Teil 20 der epitaktiechen Schicht 16 innerhalb derThe base zone of the pnp transistor is .. by the part 20 of the epitaxial layer 16 within the
BAD 10 9834/1291 .BATH 10 9834/1291.
I /■ D ^ O /I / ■ D ^ O /
PHN 2758PHN 2758
Insel gebildet, die von dem Kollektor dieses Transistors umgeben wird, der aus den Zonen 17 und 19 besteht. Diese Basis hat eine diffundierte Kontaktzone 32 des η -Typs.Island is formed which is surrounded by the collector of this transistor, which consists of zones 17 and 19. These The base has a diffused contact zone 32 of the η type.
Aus der Aussenflache der Schicht 1o wird in den Teil 33 dieser Schicht, die auch eine Insel bildet und der von der als Anode der Z.enerdiode dienenden Zone 2c, 3ü umgeben wird, eine Et -Typ Zone 35 diffundiert, die das als Kathode der Diode wirksame Gebiet bildet. Die Diffusionen der Zone 29 und JQ- vollziehen sich wenigstens teilweise gleichzeitig und bilden einen schroffen Ueberganc bei 34· 'The outer surface of the layer 1o becomes in the part 33 of this layer, which also forms an island, and that of the zone serving as the anode of the Zener diode 2c, 3ü is surrounded, an Et -type zone 35 diffuses, which forms the area that acts as the cathode of the diode. The diffusions of zone 29 and JQ- take place at least partly at the same time and form a rugged transition at 34 · '
Aus der gleichen Oberfläche der Schicht 16 werden die p-Typ Diffusionen der Basis 14 des npn-Transistors, des Emitters 21 des pnp-Transistora und der Oberflächenzone 26 der Steuerelektrode des Feld-Effekt Tran-, sistors durchgeführt. Gleichzeitig mit der Diffusion der Kontaktsonen 13, 32 und 27 wird die n+-Typ Diffusion des Emitters 15 des npn-Transiators vollführt.The p-type diffusions of the base 14 of the npn transistor, the emitter 21 of the pnp transistor and the surface zone 26 of the control electrode of the field-effect transistor are carried out from the same surface of the layer 16. Simultaneously with the diffusion of the contact probes 13, 32 and 27, the n + -type diffusion of the emitter 15 of the npn transistor is carried out.
Es ist vorteilhaft während der Herateilung der monolithischen Vorrichtung mit den unterschiedlichen, in Fig. 3 dargestellten Elementen gleichzeitig die Diffusion nen der Zonen 18, 19, 23 und 30 durchzuführen. Dies gilt auch für die Zonen 12, 17, 22 und 28. Die Zonen 14, 21 und 26 können gleichzeitig eindiffundiert werden, ebenso wie die Zonen 13, 32, 27 und 15.It is advantageous during the preparation of the monolithic device with the different, in Fig. 3 elements shown at the same time the diffusion in zones 18, 19, 23 and 30. this applies also for zones 12, 17, 22 and 28. Zones 14, 21 and 26 can be diffused in at the same time, as well like zones 13, 32, 27 and 15.
0 9Ä3-A/-1291 bad0 9Ä3-A / -1291 bad
PHN 2758PHN 2758
Es wird einleuchten, dass die unterschiedlichen, ia Halbleiterkörper untergebrachten iEleraente miteinander vereinigbar sindj di,e zum Erzielen dieser Elemente erforderlichen Behandlungen sind nahezu gleich denen nach den Pig. 1a bis 1g. Die Sienente sind weiterhin passend gegeneinander isoliert, wenn das Substrat 11 in bezug auf den Kollektor des pnp-Transis tors 19» die steuerelektrode des Feld-Effekt Transistors 22, 23, die Zone 28, 30 der Zenerdiode und die Isolierzonen 12 und 18 des npn-Transistors in erwünschter iVeise vorgespannt werden. Ss ist meistens -möglich, den eine Insel bildenden Zonen 12 und 18 eine Spannung zuzuführen, welc.e den uebergang zwischen diesen Zonen und dem Kollektor 31 sperrt, so dass der Transistor gegen den weiteren _eil des Körpers isoliert wird, Y/enn die Isolierbedingungen 'lies ermöglichen, können bestimmte Inseln der Vorrichtung verschiedene Elemente enthalten. It will be evident that the different, generally semiconductor bodies, housed in elements can be combined with one another; the treatments required to achieve these elements are almost the same as those according to the Pig. 1a to 1g. The sienente are furthermore suitably insulated from one another when the substrate 11 with respect to the collector of the pnp transistor 19 »the control electrode of the field effect transistor 22, 23, the zone 28, 30 of the Zener diode and the insulating zones 12 and 18 of the npn -Transistor be biased in the desired iVeise. It is usually possible to supply the zones 12 and 18 forming an island with a voltage which blocks the transition between these zones and the collector 31, so that the transistor is isolated from the rest of the body, if the insulation conditions are met 'read allow, certain islands of the device can contain different elements.
Die vorstehend geschilderte Vorrichtung ist nur beispielsweise dargestellt; selbstverständlich lassen sich ausser den erwähnten Halbleiterele."ienten oder statt derselben durch die vorerwähnten miteinander vereinigbaren Behandlungen auch andere aktive oder passive Elemente anbringen. Durch Umkehrung der angegebenen Leitfähigkeitstype können auch miteinander vereinigbare Elemente z.B. in einer monolithischen, p-Iyp Vorrichtung erhalten werden. The device described above is only shown as an example; of course you can except for the semiconductor elements mentioned above or instead of them other active or passive elements as a result of the aforementioned treatments which can be combined with one another attach. By reversing the specified conductivity type, elements that can be combined with one another, e.g. can be obtained in a monolithic, p-Iyp device.
109834/1291 BAD 0WGINAL 109834/1291 BATHROOM 0WGINAL
ι / D *+ ο/ a - 14 - ι / D * + ο / a - 14 -
ph:: 27.5aph :: 27.5a
Das Schaltbild nach :i;, 4 ist ein Beispiel der Anwendung des Verfahrens m ch der ^rfindun,'. Diese Schaltung enthält einen Feld-Effekt Transistor T., dessen Steuerelektrode nit einer der Einganjsklemmen der Vorrichtung verbunden ist und einen Transistor T_ des npn-Tyrs und einen Belastungsv/iderstand R. Eine solche Schaltung liefert eine höh- Verstärkung und hat eine hohe Eingangsiinpedanz infolge des Feld-Effekt Transistors.The circuit diagram after: i ;, 4 is an example of the Application of the method m ch der ^ rfindun, '. This circuit contains a field effect transistor T., whose Control electrode with one of the input terminals of the device is connected and a transistor T_ of the npn-Tyrs and a load resistance R. Such a circuit provides a high gain and has a high input impedance as a result of the field effect transistor.
Fi,-:. 5 zeigt einen Schnitt durch eine Vorrichtung, in der die Schaltung nach Fij. 4 untergebr-.cht ist. Der Körper 51 ist des η-Typs und. die epitaKtische Schicht 52 ist auch des n-'i'yps, wodurch ausserdem die Leitfähirkeit -Ie3 Kanals 53 von T1 im wesentlichen bestimmt wird. Eine begrabene Schicht 54 ^3* ^^r &en Kollektor von vorgeseher.. Der Wideretand R wird durch p-Typ DiffusionFi, - :. 5 shows a section through a device in which the circuit according to FIG. 4 is suspended. The body 51 is of the η-type and. the epitaxial layer 52 is also of the n-type, as a result of which, in addition, the conductivity -I e3 channel 53 of T 1 is essentially determined. A buried layer 54 ^ 3 * ^^ r & en collector provided by .. The resistor R is produced by p-type diffusion
55 erhalten. Der Transistor T. wird durch sein Elektrode55 received. The transistor T. is through its electrode
56 isoliert, die in bezug auf das Substrat negativ pola-™ risiert ist. Der Tranaistor T^ wird durch die Zone 57 isoliert, die auch negativ zum Kollektor und zum Substrat polarisiert ist.56 isolated, the negative with respect to the substrate pola- ™ is ized. The tranaistor T ^ is through the zone 57 isolated, which is also polarized negatively to the collector and to the substrate.
Nachstehend werden beispielsweise die wesentlichen Herstellungsstufen für einen npn-Bipolartransiator durch das Verfahren nach der Erfindung beschrieben (siehe auch die Fig. 1a bis 1g).The following are, for example, the essential manufacturing steps for an npn bipolar transformer described by the method according to the invention (see also FIGS. 1a to 1g).
Auf einem η-Typ Siliciunkörper mit einer Dicke von etwa I50 um und einem spezifischen Widerstand von etwaOn an η-type silicon body with a thickness of about 150 µm and a specific resistance of about
10 983 A/1,2 9110 983 A / 1.2 91
BAD OF!!G!NALBAD OF !! G! NAL
PHK 2750PHK 2750
3 Ohr..cn. . wird'auf der üterf.lache eine erste p-Typ Bordiffüsion zur Bildung der begrabenen Schicht durchgeführt, die die Inrel des Transistors je^en das Substrat 1 isoliert . 3 ear..cn. . A first p-type Bordiffüsion is carried out on the surface area to form the buried layer, which insulates the Inrel of the transistor in each case from the substrate 1.
Kach dem Entfernen der während der vorhergehenden Behandlungen.entstandenen Oxidschicht wird in bekannter Weise eine η-Type epitaktische Schicht ait einer Ver-After the removal of the oxide layer formed during the previous treatments is known Form an η-type epitaxial layer with a
1616
unreinigun.-s'.onsentration von 10 At/cc angebracht. Diese -Verunreinigung kann s.3. Phosphor sein. Die Iiicke dieser Schicht b^träVt etwa .1.5/iffi·impurity-s'.onsentration of 10 at / cc is appropriate. This contamination can see 3. Be phosphorus. The gap of this Layer b ^ wears about .1.5 / iffi
Auf dieser epitaktischen .Schicht wird eine erste ρ -Typ Bordiffusion zur Bildung der Ränder der isolierenden Inseln des Transistors durchgeführt. Kach der Diffusion wird wieder Bor zur Bildung der p-Typ Basiszone des Transistors eindiffundiert. Die Obftrflächenkonsentration diese'r Diffusion beträgt z.B. 10 At/cc. . Darauf wird wieder eine η -Typ Vordiffusion zur Bildung des Emitters des Transistors gleichzeitig mit der Diffusion der Kontaktzone des Kollektors ausgeführt. Diese Diffusion kann Phosphor mit einer Oberflächenkonzentration von etwa 10 At/cc betreffen.A first ρ -type boron diffusion is carried out on this epitaxial layer to form the edges of the insulating islands of the transistor. After the diffusion, boron is again diffused in to form the p-type base zone of the transistor. The surface concentration of this diffusion is, for example, 10 At / cc. . Then again an η -type prediffusion to form the emitter of the transistor is carried out simultaneously with the diffusion of the contact zone of the collector. This diffusion can affect phosphorus with a surface concentration of about 10 at / cc.
Es ist noch möglich, eine begrabene Schicht unter dem Kollektor vorzusehen. Diese "begrabene Schicht wird durch Arsendiffusion mit einer Konzentration von 1020 At/cc erhalten.It is still possible to provide a buried layer under the collector. This "buried layer" is obtained by arsenic diffusion at a concentration of 10 20 at / cc.
Die Vorrichtung wird durch die Anbringung derThe device is made by attaching the
T 0983 4/1291T 0983 4/1291
PHK Σ758PHK Σ758
AiiS£angskontakte mitteln einer Metallisierung z.B. im Vakuum an den Stellen abgearbeitet, die den Kollektor-, Basis- und 3mitterkontakten des Transistors entsprechen. Durch .-.nwendung äquivalenter, anderer technischer Mittel lassen sich die vorerwähnten Ausführungsformen selbstverständlich innerhalb des Rahmens der Erfindung auch auf andere //eise ausbilden. Es können z.B. andere Verunreinigungen und/oder andere Verunreinigungskonzentratior.en und andere Konfigurationen verwendet werden .AiiS £ ang contacts by means of a metallization e.g. in Vacuum processed at the points that the collector, Base and 3mitter contacts of the transistor correspond. Using equivalent, other technical The aforementioned embodiments can of course be implemented within the scope of the invention train in other // ways too. For example, other contaminants and / or other contaminant concentrators can be used and other configurations can be used .
109834/1291 BAD109834/1291 BAD
Claims (3)
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