DE1811019C3 - Verfahren zum Kontaktieren einer an der Oberfläche einer monolithischen Festkörperschaltung befindlichen Halbleiterzone - Google Patents

Description

Bei der geometrischen Auslegung einer monolithischen Festkörperschaltung ist häufig eine an der Oberfläche des Grundkörpers der monolithischen Festkörperschaltung gelegene Zone mit dem Grundkörper elektrisch zu verbinden. Dabei sollen häufig bestimmte Widerstandswerte eingehalten werden, die im allgemeinen durch in die Oberflächenseite eindiffundierte bandförmige Widerstandszonen mit an den Enden angebrachten Elektroden entsprechend dem gewünschten Widerstandswert verwirklicht werden. Bei den Verdrahtungen der Halbleiterelemente (Transistoren, p-Kapazität, Widerstände, Dioden) ergeben sich häufig komplizierte Verdrahtungsstrukturen mit Kreuzungen, die einen zusätzlichen Bedarf an Halbleiteroberfläche und Aufwand an Arbeitsprozessen zur Führung der Leiterbahnen und Herstellung von Unterführungen erfordert.

Aus den deutschen Auslegeschriften 12 22166 und 12 82 796 ist bekannt, in die eine Oberflächenseite des Grundkörpers einer monolithischen Festkörperschaltung eine hochdotierte Zone vom Leitungstyp des Grundkörpers oder eine Zone vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp in bezug auf den Grundkörper einzudiffundieren, auf diese Oberflächenseite eine epitaktische Schicht von schwächerer Dotierung als die hochdotierte Zone abzuscheiden und in die epitaktische Schicht eine Halbleiterzone einzubringen. Aus der französischen Patentschrift 15 38 402 ist im gleichen Zusammenhang ferner bekannt, in die Oberfläche des betreffenden Grundkörpers eine hochdotierte Zone einzudiffundieren und auf dieser Oberflächenseite eine epitaktische Schicht abzuscheiden, welche mit dem Grundkörper einen pn-übergang bildet. Beim Verfahren der Erfindung werden solche an sich bekannte Verfahrensschritte angewendet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine platzsparende Kontaktierung einer an der Oberfläche eines Grundkörpers in einer epitaktischen Schicht einer monolithischen Festkörperschaltung angeordneten Halbleiterzone vom gleichen Leitungstyp des Grundkörpers, der gegen die epitaktische Schicht einen gleichstrommäßig trennenden pn-übergang aufweist, anzugeben.

Beim Verfahren nach der Erfindung sollen ferner weitere Diffusions-, Aufbringungs-, Maskierungsund Diffusionsprozesse zusätzlich zu den normalerweise erforderlichen Prozessen zum Herstellen der Grundstrukiuren einer monolithischen Festkörperschaltung vermieden werden. Dazu sind zu rechnen: Prozesse zur Diffusion der Emitterzonen, der Basiszonen der normalerweise vorhandenen Planartransistorelemente, der subepitaxial angeordneten Zone und der Isolierringzonen durch die epitaktische Schicht in den Grundkörper, womit die einzelnen

Halbleiterelemente der monolithischen Festkörper- daß dann auf die so vorbereitete Oberflächenseite

-.»haltung durch geichstrommaßig trennende pn- des Halbleiterkörpers die epitaktische Schicht abge-

Übergange geschützt werden. In diesem Zusammen- schieden wird und daß schließlich die Halbleitend

hang wird orientierend beispielsweise atf den Auf- derart in die epitaktische Schicht eindiffundiert wird,

_satz »D!e Planartechnik bei Transistoren und inte- 5 daß das durch den Bereich in die epitaktische Schicht

grierten Schaltungen« m der Zeitschrift »Scientia diffundierende Dotierungsmaterial des Grundkörpers

Electrica«, Bd. X, Fase. 4 (1964), S. 97 bis 119, ver- die Halbleiterzone erreicht und damit kontaktiert,

wiesen. Die Erfindung wird im folgenden an Hand der in

Aus der deutschen Auslegeschnft 12 60 029 ist fer- der F i g. 1 bis 4 dargestellten Ausfiihrungsbeispiele ner ein Verfahren zum Kontaktieren einer an der io erläutert. Die Figuren entsprechen im Schrägschliff Oberfläche einer monolithischen Festkörperschaltung Ausschnitten von Festkörperschaltungen, so ciaß die befindlichen Halbleiterzone bekannt, die in einer Querschnitte senkrecht zur Halbleiteroberfläche zur epitaktischen Schicht auf dem mit der Halbleiterzone besseren Veranschaulichung stark gedehnt sind. Bei zu kontaktierenden Grundkorper der monolithischen den Ausführungsbeispielen der Figuren sind ferner Festkörperschaltung eingebracht ist und die den glei- i₅ p-fcitende Grundkörper verwendet worden. Es könchen Leitungstyp wie der mit der epitaktischen nen naturgemäß auch η-leitende Grundkorper bei Schicht einen pn-übergang bildende Grundkörper entsprechender Änderung des Leitungstyps der Dotiebesitzt. Bei diesem Verfahren wird in der iinen Ober- rangen in den Zonen verwendet werden,
flächenseite des Grundkörpers in dem für die Kon- I_n der F i g. 1 ist eine Widerstandsgeometrie dartaktierung vorgesehenen Bereich zunächst eine hoch- zo gestellt, deren Minuspol mit dem Grundkorper durch dotierte Zone vom gleichen Leitungstyp wie der Diffusion verbunden ist. Die Herstellung erfolgt da-Grundkörper eindiffundiert, dann auf die so vorbe- durch, daß zunächst in einen p-leitenden Grundreite te Oberflächenseite die epitaktische Schicht vom körper 1 von etwa 0,1 bis 0,2 Ohm · cm eine Planarentgegengesetzten Leitungstyp bezüglich der hoch- diffusion mit Antimon als Dotierungsmittel mit Ausdotierten Zone abgeschieden und schließlich die Halb- a₅ nähme des Bereiches 2 durchgeführt wird. Beim leiterzone derart in die epitaktische Schicht eindiffun- Ausführungsbeispiel wurde eine Diffusionstiefe von diert, daß das durch den für die Kontaktierung vor- 2 bis 3 μπι bei einem Flächenwiderstand von 10 bis gesehenen Bereich diffundierende Dotierungsmaterial 50 Ohm/D eingestellt. Auf den Grundkorper wurde der hochdotierten Zone die Halbleiterzone errocht anschließend in bekannter Weise eine n-leitende und damit kontaktiert. ₃₀ Schicht 4 epitaktisch aufgebracht und die Silicium-

Aus der französischen Patentschrift 14 28 799 ist Halbleiterplatte einer vierstündigen Temperaturferner ein Verfahren zum Kontaktieren einer an der behandlung bei etwa 1200" C in "trockenem Sauer-Oberfläche einer monolithischen Festkörperschaltung stoff unterworfen. Bei diesem Prozeß diffundiert die befindlichen Halbleiterzone mit einer hochdotierten Dotierung des Grundkörpers, beim Ausführungs-Zone gleichen Leitungstyps bekannt, die in einer epi- 35 beispiel Bor, bis etwa 3 μπι unter die Halblekerobertaktischen Schicht auf einem Grundkorper der mono- fläche. Während di; epitaktische Schicht 4 am Konlithischen Festkörperschaltung eingebracht ist und taktierungsbereich 2 umgewandelt wird, bleibt dor die den gleichen Leitungstyp wie die epitaktische Leitungstyp des übrigen Teiles der epitaktischen Schicht aufweist. Bei diesem Verfahren wird in der Schicht 4 auf Grund der stark dotierenden Wirkung einen Oberflächenseite des Grundkörpers zunächst 40 der Schicht 3 erhalten. Bei der anschließenden Planureine hochdotierte Zone vom Leitungstyp der epitak- diffusion einer entsprechend dem erwünschten Widertischen Schicht eindiffundiert und dann auf die so stand bandförmig ausgebildeten Zone 5, welche vorbereitete Oberflächenseite die epitaktische Schicht gleichzeitig mit den Basiszonen von im allgemeinen vom gleichen Leitungstyp wie, jedoch mit schwäche- noch vorhandenen Planartransistorclementen diffunrer Dotierung ah die Zone abgeschieden. 45 diert werden sollte, wird die Bandzone 5 einseitig.

Die Erfindung betrifft dagegen ein Verfahren zum wie aus der Fi g. 1 ersichtlich, mit dem am Minuspol Kontaktieren einer an der Oberfläche einer mono- liegenden Grundkorper 1 kontaktiert. Das andere lithischen Festkörperschaltung befindlichen Halb- Ende der als Widerstand verwendeten Zone 5 wird leiterzone, die in einer epitaktischen Schicht auf dem an der Elektrode 6 angeschlossen,
mit der Halbleiterzone zu kontaktierenden Grund- 50 Zur Feineinstellung des Widerstapdswertes können körper der monolithischen Festkörperschaltung ein- die betreffenden Diffusionszeiten variiert werden. So gebracht ist und die den gleichen Leitungstyp wie der wird beispielsweise ein niederohmiger Kontakt ermit der epitaktischen Schicht einen pn-übergang bil- halten, wenn die Dotierungen der Zone 5 und die dende Grundkorper besitzt, bei dem in der einen Dotierungen des Grundkörpers 1 durch den Dotie-Oberflächenseite des Grundkörpers zunächst eine 55 rungsbereich 2 stärker ineinander diffundiert werden. hochdotierte Zone vom entgegengesetzten Leitungs- Um eine noch niederohmigere Kontaktierung der typ eindiffundiert wird und dann auf die so vorbe- Zone S zu erreichen, wird der im allgemeinen ohncreitete Oberflächenseite die epitaktische Schicht vom hin erforderliche Planardiffusionsprozeß zur Hergleichen Leitungstyp wie, jedoch mit schwächerer stellung von die Halbleiterelemente einer Festkörper-Dotierung als die Zone abgeschieden wird. 60 ₃jhaltung isolierenden Ringzonen vom Leitfähigkeits-

Die vorstehend genannte Aufgabe einer platzspa- typ des Grundkörpers dadurch ausgenutzt, d;iß glcichrenden Kontaktierung der an der Oberfläche der zeitig der Kontaktierungsbereich 2 durch eine kontakmonolithischen Festkörperschaltung befindlichen tierende Diffusion von der Oberflächenseite der Fest-Halbleiterzone mit dem Grundkörper wird erfindungs- körperschaltung her erreicht wird, wie durch die gegemäß dadurch gelöst, daß zunächst in die Oberflä- 65 strichelte Linie 9 in der F i g. I angedeutet ist.
chenseite des Grundkörpers mit Ausnahme des für Die Fig. 2 betrifft die Herstellung einer relativ die Kontaktierung der Halbleiterzone vorgesehenen niederohmigen Kontaktierung über eine Zone 5, die hochdotierte Zone eindiffundiert wird, welche symmetrisch zum Kontaktierungsbereich 2

eindiffundiert wird. Es werden die der Fig. 1 entsprechenden Bezugszeichen verwendet. Eine Variation in der Widerstandsbemessung kann dadurch erfolgen, daß die Zone 5 als Ringzone um einen Kern 7 ausgebildet wird, wie die F i g. 3 veranschaulicht. Im Bedarfsfalle kann die Ringzone5 der Fig.3 mit der Kernzone 7 durch eine gemeinsame Elektrode kurzgeschlossen werden.

Das Ausführungsbeispiel gemäß der Fig.3 kann ais /?C-Glied dadurch weitergebildet werden, daß in die Kernzone 7 eine n⁺-Diffusion erfolgt. Das Verfahren nach der Erfindung kann, wie die beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen, allgemein zur Kontaktierung beliebiger Zonen einer monolithischen Festkörperschaltung mit dem Grundkörper angewendet werden. Dabei ergibt sich eine erhebliche Einsparung an Platz der sonst erforderlichen Leitungsbahnen und häufig eine Vermeidung von Unterführungen, die bei Kreuzung von Leitungsbahnen erforderlich wären. Grundsätzlich ergibt sich eine besonders niedcrohmigc Kontaktierung, wenn eine der Isolationsdiffusion zur Herstellung der gleichstrommäßig elektrisch trennenden Ringzonen an Stelle der Basisdiffusion ausgenutzt wird.

Die Fig.4 veranschaulicht die Kontaktierung cinci als Basiszone eines Planartransistorelementcs verwendeten Zone 5 mit dem Grundkörper 1. Die Emitterzone 8 ist durch die Emitterelektrode 10 und die

ίο Kollcktorzone mit der Kollektorclektrode 11 an cinci Kontakticrungszone 12 kontaktiert. Durch das Verfahren der Erfindung ist, wie aus der F i g. 4 ersichtlich, eine platzsparende Geometrie erzielbar, welche als Lcistungstransistor verwendet werden kann, wcnr die Basiskontaktierung durch mehrere streifenförmig« Kontaktierungsbcrciche 2 erfolgt. Es ergibt sich die Möglichkeit der Reduzierung der Basiszuleitungs widerstände und der Sättigungswiderstände de: Planartransislorclementcs.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Kontaktieren einer an der Oberfläche einer monolithischen Festkörperschaltung befindlichen Halbleiterzone, die in einer epitakiischen Schicht auf dem mit der Halbleitcrzone zu kontaktierenden Grundkörper der monolithischen Festkörperschaltung eingebracht ist und die den gleichen Leitungstyp wie der nit der epitaktischen Schicht einen pn-übergang bildende Grundkörper besitzt, bei dem in der einen Oberflächenseite des Grundkörpers zunächst eine hochdotierte Zone vom entgegengesetzten Leitungstyp elndiffundiert wird vnd dann auf die so vorbereitete Oberflächenseite die epitaktische Schicht vom gleichen Leitungstyp wie, jedoch mit schwächerer Dotierung als die Zone abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst in die Oberflächenseite des Grundkörpers (1) mit Ausnahme des für die Kontaktierung der Halbleiterzone (5) vorgesehenen Bereichs (2) die hochdotierte Zone (3) eindiffundiert wird, daß dann auf die so vorbereitete Oberllächenseite des Halbleiterkörpers die epitaktische Schicht (4) abgeschieden wird und daß schließlich die Halbleiterzone (5) derart in die epitaktische Schicht cindiffundiert wird, daß das durch den Bereich (2) in die epitaktische Schicht diffundierende Dotierungsmaterial des Grundkörpers die Halbleiterzone (5) erreicht und damit kontaktiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiter/one (5) in Form eines Streifens in die Oberflächenwelle des Grundkorpers eindiffundiert wird und daß die Halbleiterzone (5) zur Verwendung als Widerstand am einen Ende über den Kontaktierungsbereich (2) und am anderen Ende über eine Elektrode (6) an der Oberfläche der epitaktischen Schicht kontaktiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Festkörperschaltung mit mindestens einer in der epitaktischen Schicht (4) befindlichen isolierenden Ringzone vom Leitungstyp des Grundkörpers (1) gleichzeitig mit der Diffusion dieser Ringzone bzw. Ringzonen eine die Bereiche (2) kontakticrende Diffusion von der Oberflächenseite der Festkörperschaltung her in die epitaktische Schicht erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halb'eitcrzone (5) symmetrisch zum Kontaktierungsbereich (2) in die epitaktischc Schicht (4) eindiffundiert wird und daß zur Ausbildung der Halbleiterzone (5) als Widerstand deren eines Ende durch einen Kontaktierungsbereich (2) und deren anderes Ende mit einer an der Oberfläche der Festkörperschaltung befindlichen Elektrode (6) kontaktiert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterzone (5) als Ringzone um eine Kernzone (7) vom Leitungstyp der epitaktischen Schicht (4) eindiffundiert wird (Fig. 3).

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringzone mit der Kernzone (7) durch eine gemeinsame Elektrode kurzgeschlossen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone (5) vom Leitungstyp des Grundkörpers (1) als Basiszone eines Transistors verwendet wird, in welche eine Emitterzone (8) eindiffundiert wird (Fi g. 4).

8. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone (5) als Basiszone eines Planartransiatoretementes durch mehrere Kontaktierungsbereiche kontaktiert wird.