DE1769271C3

DE1769271C3 - Verfahren zum Herstellen einer Festkörperschaltung

Info

Publication number: DE1769271C3
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: 1975-04-30
Also published as: CH490737A; DE1769271A1; GB1231543A; FR2007542A1; DE1769271B2

Description

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weitere η⁴ -Gebiete 10 und 11 für weitere Halb- ten Verfahren, die »Basisdiffusion« gleichzeitig mit leiterelemente diffundiert, welche von dem Halb- der Diffusion der Isolierzone vorgenommen. Dies ist leiterelement des Bereiches 9 elektrisch zu trennen beim Verfahren nach der vorliegenden Erfindung nur sind. deshalb möglich, weil eine Diffusionstiefe der anderen

Als nächstes wird epitaktisch in bekannter Weise 5 Zone 3 von etwa 5 μ bereits genügt, um die angrenauf dem Halbleiterkörper gemäß der Fig. 1 eine n-lei- zende Zone 4 durch eine geschlossene pn-Ubergangstende Epitaxschicht 5 vom entgegengesetzten Leit- fläche 2 vollständig elektrisch gegen den Grundkörfähigkeitstyp wie der Grundkörper 1 aufgebracht. Die per 1 zu trennen. Das Störstellenmaterial diffundiert Grenzfläche zwischen der Epitaxschicht 5 und dem nämlich aus dem Grundkörper 1 dem von der Ober-Grundkörper 1 ist in der Fig. 2 mit 6 bezeichnet, to flächenseite her diffundierenden Störstellenmaterial Beim epitaktischen Aufwachsen der 10/4 starken entgegen. Im Bereich 9 ist dieser Effekt jedoch durch Epitaxschicht S diffundieren im Effekt aus den nicht die hohe Dotierungskonzentration vom entgegengemit den η⁺-Gebieten versehenen Teilen des Grund- setzten Leitfähigkeitstyp kompensiert. Das Verfahren körpers 1 p-leitende Störstellen in die Epitaxschicht nach der vorliegenden Erfindung ermöglicht also im und dotieren dort das Halbleitermaterial um, wie die 15 Vergleich zum bekannten Verfahren die Herstellung Fig. 2 veranschaulicht. Bei der nachfolgenden Oxy- von relativ tief reichenden Isolierzonen bei relativ dation für den folgenden Planarprozeß diffundiert kurzen Diffusionszeiten, die keine Störung der Oxyddas p-leitende Störsteüenmaterial noch weiter in die maskierung während der Planardiffusionen zur Folge Epitaxschicht 5. Teile der Isolierzone 12 werden zum hat.

Unterschied zum bekannten Verfahren nach der vor- 20 Da beim Verfahren nach der vorliegenden Erfinliegenden Erfindung, also beim Aufbringen der Epi- dung gleichzeitig mit der Diffusion einer Zone der taxschicht 5, diffundiert. Halbleiterelemente die Isolierzone diffundiert wird,

Anschließend wird gemäß der Fig. 3 gleichzeitig wird ein vollständiger Planardiffusionsprozeß - phodurch das bekannte Planarverfahren sowohl die an- tolithographischer Prozeß mit Ätzprozeß zum Herdere Zone 3 des Halbleiterdiodenelementes als auch 25 stellen der Oxydmaskierung, Reinigungsprozeß, Aufdie Isolierzone 12 eindiffundiert. Wird ein weiterer bringen des Störstellenmaterials und Diffusion Diffusionsprozeß angeschlossen, um innerhalb der eingespart. Es ergibt sich also beim Verfahren nach anderen Zone 3 eine Emitterzone eines Transistor« der vorliegenden Erfindung neben einer Ausbeuteherzustellen, so wird beim Verfahren nach der vorlie- steigerung auch noch eine Kostensenkung durch Vergenden Erfindung, also unterschiedlich zum bekann- 30 minderung des Arbeitsaufwandes.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Herstellen einer an der Oberfläche eines Halbleiterkörpers liegenden Zone, die durch eine pn-Übergangsf lache gegen den übrigen Halbleiterkörper elektrisch getrennt ist und mindestens ein Halbleiterelement einer Festkörperschaltung enthält, bei welchem Verfahren auf eiinen Halbleitergrundkörper an der Stelle der Zone iein 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 Halbleitergrundkörper vereinigt werden, d adurch gekennzeichnet.daß die Oberfläche des Halbleitergrundkörpers (1) einschließlich des hochdotierten Bereichs (9) mit einer Epitaxschicht (5) kleinerer Dotierungskonzentration als die Dotierungskonzentration des Grundkörpers (1) und solcher Dicke abgedeckt wird, daß bei anschließender Diffusion der Isolierzone (12) gleichzeitig mit der Diffusion einer anderen Zone (3) des Halbleiterelements die Isolierzone (12) sich mit der während des 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 als Substrat epitaktisch eine einkristalline Halbleiterschicht vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp wie der 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 Halbleiterelenaente, 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-Übergangsfläche 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.
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Das aus der DT-AS 1 260 029 bekannte Verfahren vermeidet weitgehend den vorstehend genannten Nachteil und zeichnet sich dadurch aus, daß zunächst auf dem Halbleitergrundkörper ein Muster eines Dotierungsmaterials aufgebracht wird, dann eine Halbleiterschicht auf der gleichen Fläche des Grundkörpers epitaktisch ausgebildet wird und das Dotierungsmaterial dann in die epitaktische Schicht entweder während oder nach ihrer Ausbildung durch Erhitzen eindiffundiert wird.

Das Aufbringen des Musters beim bekannten Verfahren der vorstehend genannten DT-AS 1 260 029 hat aber den Nachteil eines zusätzlichen Arbeitsganges, dessen Maskierungsprozeß genau auf den

*5 Maskierungsprozeß ohne die Möglichkeit der optischen Kontrolle ausgerichtet werden muß, der zur Herstellung der oberflächlich zu diffundierenden Isolierteilzone erforderlich ist.

Das bekannte Verfahren zum Herstellen einer an der Oberfläche eines Halbleiterkörpers 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 Halbleitergrundkörper an der Stelle der Zone ein hochdotierter Bereich vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp wie der Grundkörper eindiffundiert wird, daß dann die Halbleiteroberfläche einschließlich des hochdotierten Bereiches mit einer Epitaxschicht vom gleichen Leitfähigkeitstyp wie der hochdotierte Bereich abgedeckt und bei der anschließenden Diffusion einer Isolierzone um den hochdotierten Bereich die 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 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 Ausfühtungsbeispiel 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 getrennt ist. Die Figuren zeigen im Querschnitt ausschnittsweise eine Halbleite rplatte, in welcher - wie die Fig. 3 veranschaulicht — 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 Störstellenkonzentration entsprechend einem spezifischen Widerstand von 0,2 Qcm und p-Leitfähigkeitstyp durch das allgemein bekannte Planarverfahren diffundiert. Gleichzeitig werden, wenn erforderlich,