DE1769271B2

DE1769271B2 - Verfahren zum Herstellen einer Festkörperschaltung

Info

Publication number: DE1769271B2
Application number: DE19681769271
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 7800 Freiburg Kraft; Harald 7803 Gundelfingen Schilling
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1968-04-27
Filing date: 1968-04-27
Publication date: 1973-11-22
Also published as: DE1769271C3; GB1231543A; FR2007542A1; CH490737A; DE1769271A1

Description

Epitaxschicht 5. Teile der Isolierzone 12 werden zum Unterschied zum bekannten Verfahren nach der vorliegenden Erfindung, also beim Aufbringen der Epitaxschicht 5, diffundiert.

Anschließend wird gemäß der Fig. 3 gleichzeitig durch das bekannte Planarverfahren sowohl die andere Zone 3 des Halbleiterdiodenelementes als auch die Isolierrone 12 eindiffundiert. Wird ein weiterer Diffusionsprozeß angeschlossen, um innerhalb der anderen Zone 3 eine Emitterzone eines Transistors herzustellen, so wird beim Verfahren nach der vorliegenden Erfindung, also unterschiedlich zum bekannten Verfahren, die »Basisdiffusion« gleichzeitig mit der Diffusion der Isolierzone vorgenommen. Dies Ist beim Verfahren nach der vorliegenden Erfindung nur deshalb möglich, weil eine Diffusionstiefe der anderen Zone 3 von etwa 5 μ bereits genügt, um die angrenzende Zone 4 durch eine geschlossene pn-Cbergangsfläche 2 vollständig elektrisch gegen den Grundkörper 1 zu trennen. Das StörstellenmaKrial diffundiert nämlich aus dem Grundkörper 1 dem von der Oberflächenseite her diffundierenden Störstellenmaterial entgegen. Im Bereich 9 ist dieser Effekt jedoch durch die hohe Dotierungskonzentration vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp kompensiert. Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ermöglicht also im Vergleich zum bekannten Verfahren die Herstellung von relativ tief reichenden Isolierzonen bei relativ kurzen Diffusionszeiten, die keine Störung der Oxydmaskierung während der Planardiffusionen zur Folge

ίο hat.

Da beim Verfahren nach der vorliegenden Erfindung gleichzeitig mit der Diffusion einer Zone der Halbleiterelemente die Isolierzone diffundiert wird, wird ein vollständiger Planardiffusionsprozeß - pho-

toiithographischer Prozeß mit Ätzprozeß zum Herstellen der Oxydmaskierung, Rcinigungsprozeß, Aufbringen des Störstellenmaterials und Diffusion eingespart. Es ergibt sich also beim Verfahren nach der vorliegenden Erfindu:.£ neben einer Ausbeutesteigerung auch noch eine Kostensenkung durch Verminderung des Arbeitsaufwandes.

Hierzu i Biütt Zeichnuneen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Herstellen einer an der Oberfläche eines Halbleiterkörpers liegenden Zone, die durch einepn-Übergangsfläche gegen den übrigen Halbleiterkörper elektrisch getrennt ist und mindestens ein Halbleiterelement einer Festkörperschaltung enthält, bei welchem Verfahren auf einen Halbleitergrundkörper an der Stelle der Zone ein hochdotierter Bereich vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp wie der Grundkörper eindiffundiert wird, daß dann die Halbleiteroberfläche einschließlich des hochdotierten Bereichs mit einer Epitaxschicht vom gleichen Leitfähigkeitstyp wie der hochdotierte Bereich abgedeckt und bei der anschließenden Diffusion einer Isolierzone um den hochdotieren Bereich die Isolierzone mit dem Halbleitergiundkörper vereinigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Halbleitergrundkörpers (1) einschließlich des hochdotierten Bereichs (9) mit einer EpUaxschicht (S) kleinerer Dotierungskonzentration als die Dotierungskonzentration des Grundkörpers (1) und solcher Dicke abgedeckt wiru, daß bei inschließender Diffusion der Isolieizone (12) gL-ichzeitig mit der Diffusion einer anderen Zone (3) des Halbleiterelements die Isolierzone (12) sich mit der während ^es epitaktischen Prozesses aus dem Halbleitergrundkörper (1) gewachsenen Ausdiffusionszone vereinigt.

Aus der Zeitschrift »Scientia electrica« X (1964), Seiten 115 bis 119, war bekannt, die Halbleiterelemente einer Festkörperschaltung durch pn-Übergänge gegeneinander dadurch elektrisch zu isolieren, daß auf einem halbleitenden Grundkörper ais Substrat epitaktisch eine einkristalline Halbleiterscbicht vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp wie dei Grundkörper aufgebracht und durch diese Halbleiterschicht eine Isolierzone, beispielsweise in Form eines Rasters, vom Leitfähigkeitstyp des Substrates diffundiert wird, so daß durch pn-Übergänge gegeneinander elektrisch isolierte Inseln an der Oberflächenseite des Halbleiterkörpers entstehen. In diese Inseln werden dann die elektrisch voneinander zu trennenden Halbleiterelemente, beispielsweise Dioden, Transistoren, pn-Kapazitäten oder diffundierte Widerstände eingesetzt.

Die Erfindung betrifft ein derartiges Verfahren zum Herstellen einer an der Oberfläche eines Halbleiterkörpers liegenden Zone, welche durch eine pn-Übergangsf lache gegen den übrigen Halbleiterkörper elektrisch getrennt ist und mindestens ein Halbleiterelement einer Festkörperschaltung enthält. Das bekannte Verfahren zum Herstellen einer derartigen Zone hat den Nachteil, daß im allgemeinen die Isolationszonen besonders tief eindiffundiert werden müssen und demnach relativ lange Diffusionszeiten erfordern. Dies hat insbesondere den Nachteil, daß die für die Diffusionsprozesse erforderlichen Oxydmaskierungsschichten auf Grund der langen Diffusionszeiten schadhaft werden und elektrische Kurzschlüsse von Einzelelementen zum Substrat auftreten.

Das bekannte Verfahren zum Herstellen einer an der Oberfläche eines HalbJeiterkörpers liegenden Zone, die durch eine pn-Übergangsfläche gegen den übrigen Halbleiterkörper elektrisch getrennt ist und mindestens ein Halbleiterelement einer Festkörperschaltung enthält, bei welchem Verfahren auf einen HalbleiteTgrundkörper an der Stelle der Zone ein hochdotierter Bereich vom entgegengesetzt ;n Leitfähigkeitstyp wie der Grundkörper eindiffundiert wird,

ίο daß dann die Halbleiteroberfläche einschließlich des hochdotierten Bereiches mit einer Epitaxschicht vom gleichen Leitfähigkeitstyp wie der hochdotierte Bereich abgedeckt und bei der anschließenden Diffusion -iner Isolierzone um den hochdotierten Bereich die

'5 Isolierzone mit dem Halbleitergrundkörper vereinigt werden, wird erfindungsgemäß dadurch verbessert, daß die Oberfläche des Halbleitergrundkörpers einschließlich des hochdotierten Bereichs mit einer Epitaxschicht kleinerer Dotierungskonzentration als die Dotierungskonzentration des Grundkörpers und solcher Dicke abgedeckt wird, daß bei anschließender Diffusion der Isolierzone gleichzeitig mit der Diffusion einer anderen Zone des Halbleiterelements die Isolierzone sich mit der während des epitaktischen

²S Prozesses aus dem Halbleitergrundkörper gewachsenen Ausdiffusionszone vereinigt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert, deren Figuren aufeinanderfolgende Arbeitsgänge des Verfahrens nach der Erfindung betreffen.

Das an Hand der Zeichnung erläuterte Ausfühiungsbeispiel betrifft die Herstellung eines Halbleiterelementes mit zwei Zonen, beispielsweise einer Kapazitätsdiode oder eines Gleichrichters, deren beide Zonen mit 3 und 4 bezeichnet sind und letztere Zone 4 durch einen pn-Übergang 2 gegen den übrigen Halbleiterkörper elektrisch geU ^nnt ist. Die Figuren zeigen im Querschnitt ausschnittsweise eine Halbleiterplatte, in welcher - wie die Fig. 3 veranschaulicht

^Λ,° - neben der Zone 4 noch weitere Zonen 7 und 8 angeordnet sind, welche andere Halbleiterelemente der Festkörperschaltung enthalten. Beim Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gemäß den Figuren wird wie folgt verfahren:

Zunächst wird in einen plattenförmigen Halbleitergrundkörper 1 ein η⁺ -Bereich 9 mit relativ hoher Storstellenkonzentration entsprechend einem spezifischen Widerstand von 0,2 Qcm und p-Leitfähigkeitstyp durch das allgemein bekannte Planarverfahren diffundiert. Gleichzeitig werden, wenn erforderlich, weitere η⁺-Gebiete 10 und 11 für weitere Halbleiterelemente diffundiert, welche von dem Halbleiterelement des Bereiches 9 elektrisch zu trennen sind.

Als nächstes wird epitaktisch in bekannter Weise auf dem Halbleiterkörper gemäß der Fig. leinen-leitende Epitaxschicht 5 vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp wie der Grundkörper 1 aufgebracht. Die Grenzfläche zwischen der Epitaxschicht 5 und dem Grundkörper 1 ist in der Fig. 2 mit 6 bezeichnet. Beim epitaktischen Aufwachsen der 10 μ starken Epitaxschicht 5 diffundieren im Effekt aus den nicht mit den n⁺-Gebieten versehenen Teilen des Grundkörpers 1 p-Ieitende Störstellen in die Epitaxschicht und dotieren dort das Halbleitermaterial um, wie die Fig. 2 veranschaulicht. Bei der nachfolgenden Oxydation für den folgenden Planarprozeß diffundiert das p-leitende Störstellenmaterial noch weiter in die