DE2003952A1

DE2003952A1 - Halbleitervorrichtung mit einem isolierenden Bereich und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE2003952A1
Application number: DE19702003952
Authority: DE
Inventors: Tetsushi Sakai; Yoshio Watanabe
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1969-01-29
Filing date: 1970-01-29
Publication date: 1972-02-03
Also published as: FR2029636B1; FR2029636A1; GB1287221A; DE2003952B2; NL7001170A; DE2003952C3; JPS4919030B1; NL142825B

Description

NIPPON .TEIjEGKAPH ΑΈΰ TEIiBPHQM PUBLIC CORPORATION

Halbleiter vor richtung mit eimern isolierenden Bereich und. Ver-

£ä0a3?en zu ihrer Herstellung

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Die ErSlwävmg betrifft eime Halbleitervorrlciitimg mit einem isolierertäen Berel'ck vorgeschriebener Begrenzung in einem Halblelterjkristall waä ein Verfaliren zur Herstellung einer

Wenn man von den integrierten D ünnscliiclitkr ei sen mit einem

Isolator als Substrat absieht, sind bislier isolierende Bereiche in Halbleitervorrichtungen grundsätzlicn nach zwei Verfahren hergestellt worden.

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Das eine Verfahren besteht darin, daß der Halbleiterkristall selbst in dem betreffenden Bereich in einen Isolator verwandelt wird. Hierzu dient eine chemische Reaktion, z,B, thermische Oxidation bei höherer Temperatur oder anodische Oxidation von Silizium. Das andere Verfahren besteht darin, daß auf den Halbleiterkristall eine isoliere^β Schicht durch Aufdampfen im Vakuum oder eine Reaktion in der Dampfphase aufgebracht wird.

Das Verfahren der Verwandlung des Halbleiters selbst in einen Isolator mittels einer chemischen Reaktion ist leicht auszuführen und ergibt im allgemeinen gute Isolationseigenschaften, führt aber zu Schwierigkeiten, wenn der Isolator eine größere Schichtdicke haben soll. Verwendet man z.B. die thermische Oxidation eines Siliziumkristalls, so ist zur Bildung eines Oxidfilms von zwei Mikrorr Dicke eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur von mehr als 110O⁰C während eines Mehrfachen von 10 Stunden erforderlich. Selbst trenn aber ein solcher etwa 2yifrdicker Oxidfilm nach diesem Verfahren gebildet ist, treten unweigerlich Risse und Sprünge in der Schicht auf, so daß sie unbrauchbar wird.

Andererseits ist bei anodischer Oxidation der Widerstand gegen Stromfluß umso größer, je dicker die Oxidschicht wird. Um eine konstante elektrische Stromstärke aufrecht zu erhalten, muß die Formierungsspannung ständig gesteigert werden, aber wenn sie einen bestimmten Wert übersehreitet, erfolgt ein dielektrischer Durchbruch, weshalb die Schichtdicke nicht mehr ansteigt. Da die Wachstumsgeschwindigkeit der Oxidschicht proportional zur elektrischen Stromstärke ist, besteht eine obere Grenze in der Dicke einer durch anodische Oxidation gebildeten Oxidschicht. Aus diesem Grunde ist es bereits fa^st unmöglich, eine Schichtdicke von IM, zu erzielen.

Im allgemeinen hat Silizium die Eigenschaft, daß seine Ab-

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_ O

messungen bei der Oxidation zunehmen. So ist die Dicke einer nach dem. obigen Verfahren gebildeten Oxidschicht mehr als doppelt so groß wie diejenige der Siliziumschicht, die an der Reaktion teilgenommen hat. Wenn also in einem Siliziumkristall eine,Oberflächenschicht bis zu einer Tiefe von Λμ, oxidiert wird, so hat die gebildete Oxidschicht eine Dicke von mehr als 2Lb. Da es aus den oben auseinandergesetzten

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Gründen sehr schwierig ist, eine Oxidschicht von mehr als ¹^ IUtDicke zu erzeugen, ist es offenbar ebenso schwierig, eine Siliziumschicht von mehr als 1ü/ Dicke in ein isolierendes Material zu verwandeln.

Mit dem Verfahren der Aufbringung eines Isolators auf dem Halbleiterkristall kann die Schichtdicke durch entsprechende Wahl der Ablagerungsgeschwindigkeit und Ablagerungszeit ohne weiteres auf mehr als 2M> gesteigert werden. Bei diesem Verfahren treten jedoch gelegentlich Sprünge in der Schicht M auf und außerdem ist die Durchführung etwas komplizierter als beim ersten Verfahren, Ferner wird an der Grenze zwischen dem Ablagerungsbereich des Isolators und demjenigen Bereich, auf dem keine Ablagerung stattfindet, eine Stufe erzeugt., Diese Stufe wird hoher, wenn die Schichtdicke größer gewählt wird. Sie kann bei der nachfolgenden Anbringung von Elektroden und dgl, zu Schwierigkeiten führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, das erstgenannte.Verfahren zur

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Herstellung einer HaIbIeitervorrichtung mit einem isolierenden Bereich, vorgeschriebener Begrenzung in einem Halbleiterkristall derart zu verbessern., daß einwandfreie Isolierschichten beliebiger Dicke ohne Schwierigkeiten hergestellt werden können. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, unter Benutzung dieses Verfahrens eine Halbleitervorrichtung mit einem; isolierenden Bereich vorgeschriebener Begrenzung und beliebiger Schichtdicke in einem Halbleiterkaristall zur Verfügung; zxt stellen.

Die erfindungsgemSße Kalbleitervorrichtung dieser Art ist dadurch gekennzeichnet, daß der isolierende Bereich aus einer porösen, aus dem Halbleiterkristall ausgearbeiteten Zone besteht.

Das erf indungsgemäße Verfahren zur Herstellung ein;«r solchen Halbleitervorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der zu behandelnde Oberflächenbereich des Halbleiterkristalls in einer wässrigen Lösung von Fluorwasserstoff säur*- mit einer Konzentration von mehr als 1050 anodisiert wird, bis er sich in der gewünschten Dicke in eine poröse Substanz verwandelt hat.

Durch eine anschließende Oxidationsbehandlung läßt sich die poröse Substanz in einfacher Weise in einen Isolator verwandeln. Der Lösung können andere Substanzen beigemischt

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werden,, soweit die Wirkung der Fluorwasserstoffsäure dadurch aiicht gestört wird., Die Anodisierung wird in -. . _v bekannter Weise so durchgeführt,daß in ein Bad, das aus . der eirwähaiten Lösung besteht, der zu behandelnde Halbleiterkristall rand eine neutrale Elektrode aus einem säurefesten Material wie Platin oder dgl► eingehängt werden. ¥enn nun eine Sleiclisp.annung' an diese Elektroden derart angelegt

w±r€, daß -der .Halbleiterkristall die positive Spannung ;M

und die andere Elektrode die negative Spannung erhält, tritt eine JElektrodenreaktion ein, durch welche der Halbleiterkristall von seiner Oberfläche aus nach innen schrittweise in eine poröse Schicht umgewandelt wird*

Die Konzentration der Fluorwasserstoffsäure wird vorzugsweise erheblich höher als 10% gewählt. Bei höherer Konzentration ist nämlich die zur Erzeugung einer bestimmten Stromstärke erforderliche Spannung geringer als bei niedrigerer Konzentration. ^

Auch bei geringeren Konzentrationen als 10% kann eine poröse Schicht erzeugt werden, wenn die Spannung nicht zu hoch gewählt wird. Die Bildungsgeschwindigkeit einer solchen Schicht ist aber gering und es ist schwierig, eine dicke Schicht zu , -\ • erhalten. Deshalb kann eine Lösung mit geringer Konzentration ι ■ praktisch nicht verwendet werden. Mit Konzentrationen von etwa 3% läßt sich bei Anlegung einer elektrischen Spannung von mehr ! als 2 Volt eine elektrolytischePolierung durchführen, während

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mit solchen Spannungen im Falle der Konzentration von mehr als 10% eine poröse Schicht gebildet würde. Auch bei den erwähnten Konzentrationen ist aber die Dicke einer bei so geringer Spannung gebildeten porösen Schicht kleiner als iyU/, also bemerkenswert dünn.

Bei konstanter Spannung ändert sich die Stromdichte im Verlauf der Reaktion. Die Stromdichte nimmt aber nicht wie bei der anodischen Oxidation proportional zur Schichtdicke zu, denn der elektrische Widerstand der gebildeten porösen Substanz ist gering. Es empfiehlt sich, die Stromdichte geringer als 5mA/mm zu wählen, weil bei höheren Stromdichten die Oberfläche der gebildeten Substanz uneben wird.

Um die Elektrodenreaktionen auf den gewünschten Oberflächenbereich des Halbleiters zu beschränken, sollen die übrigen Stellen der Oberfläche vorher mit einem Isoliermaterial abgedeckt werden, das nicht oder nur wenig in Fluorwasserstoffsäure löslich ist. Solche Materialien sind z.B. säurebeständiges Wachs, eine Silizium-Nitridschicht und dgl. Die Verwendung einer Silizium-Nitridschicht wird gegenwärtig bevorzugt, da eine selektive Aetzung der Silizium-Nitrid schicht durch Verwendung heißer Phosphorsäure mit " hoher Genauigkeit ausgeführt werden kann.

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Die durch Anodisierung gebildete poröse Substanz an einer bestimmten Stelle des Halbleitersubstrats läßt sich durch Erhitzen in einer Sauerstoffatmosphäre oxidieren und dadurch in einen Isolator verwandeln. Die poröse Substanz wird durch Eintauchen in ein Gemisch einer wässrigen Lösug von Fluorwasserstoffsäure und Salpetersäure rasch aufgelöst, so daß sie leicht entfernt werden kann. Infolgedessen kann das erfindungsgemäße Verfahren auch zur Herstellung von

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Halbleitern vom Mesa-Typ verwendet werden. Es ist auch ™

möglich, eine Halbleitervorrichtung mit ebener Oberfläche zu erhalten, die durch die poröse Schicht in beträchtliche Tiefe eindiffundierte Verunreinigungen aufweist.

Die erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtungen haben einen weiten Anwendungsbereich, beispielsweise in integrierten Schaltungen, Transistoren und dgl. Wenn es sich um Halbleitervorrichtungen mit isolierenden Bereichen handelt, so können Elektroden leicht an denselben angebracht werden, M da die Oberflächen des isolierenden Bereichs und des benachbarten Halbleiterkristalls in der gleichen Ebene liegen.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1A bis 1,5 . verschiedene Stufen des erf indungsgeinäßen -·

Herstellungsverfahrens'in'Anwendung auf eine Diode} .

VAGINAL INSPECTED

- ff -

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Fig« 2 eine erfindungsgemäße Halbleitervorrichtung in Anwendung auf eine integrierte Schaltung;

Fig. 3A bis 3E verschiedene- Stufen des erfindumgsgemiaJB-eH Verfahrens in Anwendung auf die Isolierung cäje-r Elemente einer- integriertes Sdbaltiaag ι

Fig. 4Ä bis 4E eine andere Ausffhiiruiigsfoarm äes in Fig. erläuterten Verfahrensί

Fig. 5A bis 5E eine weitere Variante des in Fig» 3 erläuterten Verfahrens}

Fig. 6A bis 6H verschiedene Stufen des erfindungsgemäßen Verfahrens in Anwendung auf die Herstellung eines Transistors and

Fig. 7A bis 7E eine Variante des in Fig. 6 erläuterten Verfahrens.

Fig. 1 zeigt als Beispiel die Herstellung einer Diode.

Eine Oberfläche eines Halbleiterkristalls 1 vom p-Typ mit , einem spezifischen Widerstand von 0,5 Ohm-cm wird spiegelglatt poliert und dann mit einem Aetzmittel (z.B. einem .Gemisch von Fluorwasserstoffsäure und Salpetersäure) leicht

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angeätzt. Dann werden mehrere kreisförmige Inseln .2 aus SiliziiOTi-Nitrid mit «inem Durchmesster von 1 ram;.auf. der Oberfläche ausgebildet ;(Fig. 1·Δ). Dann wird der Kristall als An©de ±n «in Bad .eingebracht, das .aus einer 46%igen wässrigen lösung -von TluOrwasserstoffsäure besteht, und :

2 Mimiten bei .EiTmertemperatur -aniadisiert.Die' Stromdichte gegen Eaaäe der Behandlung beträgt etwa 2mA/mm .. Dadurch wird eine etwa 5^ tiefe poröse Schicht 3 gebildet (Fig. 10).

Da der Teilj äer durch den Silijziiiin-Nitrid-IJieberzug 2 ge- M

schützt ist» nicht reagiert, bleib-t am Rand d<er porösen Schicht 3 ein 5Mr hoher jmesaartiger.massiver Balbleiter-

teil stehen, - --.---_

Dann wird der Silizium-N"itrid-lIet)erzug 2 durch Eintauchen des Siliziumlcristalls 1 in heiße Phosphorsäure entfernt , ~(Fig. 1C). Wenn nun das Siliziumkriställ 1 30 Minuten lang in einer feuchten Sauerstoffatmosphäre bei 1150⁰G erhitzt wird, oxidiert sich die poröse Schicht 3 und wird.zu einer

Isolatorschicht 5 (Fig. 1D). In diesem Zeitpunkt hat sich ^v~"

auch die Oberfläche des massiven Halbleiterkristalls mit einer dünnen Oxidschicht 4 überzogen,. Die auf der ebenen :

Oberfläche gebildete Oxidschicht 4 wird dann durch mechanisches Polieren entfernt (Fig. TE). Anschließend wird Phosphor nach der Dampfphasenmethode eindiffundiert, so daß in dem Mesa-Teil ein pn-Uebergang gebildet wird (Fig. TF). Hier sind-die gebildete η-Zone β und das Substrat 1 vom p-Typ sichtbar. Da die nicht an der Oberfläche des Mesa-Teils frei-·

liegenden Teile des Halbleiterkristalls mit dem Oxidüberzug bedeckt sind, kann sich nur im Mesa-Teil ein pn-üebergang ausbilden. Schließlich wird Aluminium im Vakuum aufgedampft, so daß Elektroden 7 und 8 auf den Oberflächen der Siliziumbereiche vom η-Typ und vom p-Typ entstehen (Fig. 13).

Das Endergebnis des beschriebenen Verfahrens ist eine Diode W vom Mesa-Typ mit ebenen Oberflächen. Wie Fig. 1G deutlich

erkennen läßt, hat diese Diode sowohl Eigenschaften der Mesa-Dioden, als auch der Planardioden. Die Ausbildung der Elektroden auf der Siliziumscheibe ist so leicht, weil die betreffenden Oberflächen des Siliziumkristalls und der Isolatorschicht sich in der gleichen Ebene befinden. Ferner hat die so erhaltene Diode eine hohe Durchbruchsspannung, da der pn-Uebergang eben ist. Die Durchbruchsspannung der Diode beträgt etwa 23 Volt, ist also größer als diejenige ^P der bekannten pn-Uebergänge vom Planartyp im allgemeinen.

Ein Vergleich der physikalischen Eigenschaften der in der oben beschriebenen Weise erzeugten porösen Substanz und Iso- ': latorschicht mit denjenigen des zugrunde liegenden Silizium-

' halbleiterkristalls ergibt sich aus der nachfolgenden Tabelle

Tabelle

-. ■ ■	2,9 ;	B	C
Spezifischer Wider stand Ohm-cm	11 ;	3,8 . 1O⁹	^>3,8 . 1O⁹
R-lative Dielektrizi tätskonstante	2,33	2,6	1,4
Dichte	0,95

In der Tabelle 1 bedeuten: A -

B -

einen Siliziumkristall vom p-Typ (epitaktisch)

eine auf der Oberfläche dieses Einkristalls in 50%iger wässriger Lösung von Fluorwasserstoffsäure unter einer Spannung von 3V nach 7 Minuten entstandene poröse Schicht und

G- einen durch Erhitzen dieser porösen Schicht in feuchtem Sauerstoff bei 11OO°C in 30 Minuten entstandenen porösen Isolator. "

Die Tnikroskopischen Beobachtungsergebnisse solcher Schichten sind in den beigefügten Photos I und II gezeigt.

Photo I ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme (10 OOO-fache Vergrößerung) der Oberfläche der porösen Schicht,. ¥ie man sieht, ist diese mit zahlreichen Löchern durchsetzt.

Photo II zeigt im Schrägschliff die innere Beschaffenheit der

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OBtGlNAU INSPECTED

porösen Isolatorschicht C in Tabelle 1. Man erkennt den ungestörten Kristall 1, eine auf die SiIiziumoberflache aufgedämpfte Aluminiumschicht 2, eine auf der Siliziumoberfläche ausgebildete Siliziumoxidschicht 3, einen porösen Isolator 4 und die Kreuzungsstelle 5 der schrägen Schliffläche mit der Oberfläche des Siliziumkristalls. In dieser Aufnahme beträgt die Tiefe des porösen Isolators etwa 15///.

Da es mit dem beschriebenen Verfahren möglich ist, die Isolatorschicht tiefer als bisher in den Halbleiterkristall hineinragen zu lassen, läßt sich dieses Verfahren zur Herstellung neuer Typen integrierter Schaltungen, Transistoren und dgl. anwend en.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungstei spiel in Anwendung auf die Isolation einer integrierten Schaltung.

Die einzelnen Bauelemente der Halbleiterschaltung sind mit 8, 8' und 8" bezeichnet. Sie werden durch poiüse Isolationsschichten 5 voneinander getrennt. Auf der Halbleiteroberfläche ist ein Oxidfilm 4 ausgebildet. Die einzelnen Bauelemente enthalten je eine p-leitende Schicht 1 und eine η-leitende Schicht 6. Die Ausbildung der porösen Isolationsschichten tritt hier einfach anstelle der bekannten Diffusion zur Trennung der einzelnen Bauelemente.

Fig. 3 zeigt ein anderes Verfahren zur gegenseitigen Isolierung

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der einzelnen Bauelemente einer integrierten Schaltung.

Es wird ausgegangen von einer Siliziumschicht 6 vom n-Typ. Darauf wird eine n+-Schicht 9 ausgebildet und darauf wieder eine poröse Isolatorschicht 10 (Fig. 3A).

Nun wird die so behandelte Oberfläche durch Aetzen oder dgl. unter Verwendung einer Abdeckung aus Silizium-Nitrid, einem , Wachs oder einer anderen, nicht von-'Fluorwasserstoffsäure, Salpetersäure und dgl. angegriffenen Substanz mit Mesas versehen. (Fig. 3B). Die ganze Oberfläche mit den Mesas wird nun epitaktisch mit einer Siliziumschicht 1 vom p-Typ in einer Dicke zwischen:einigen 10 und einigen 1QO Mikron überdeckt (Fig. 3C). Dann wird das Substrat β bis zu der Stelle abgeschliffen, wo die Grundflächen der einzelnen Mesas freigelegt sind (Fig. 3D"). Zuletzt wird nur der untere Teil der im Schritt D freigelegten Teile der Siliziumschicht 1 vom p-Typ, nämlich bis zur Höhe des isolierenden Ueberzugs |O, in eine poröse Isolationsschicht 5 verwandelt (Fig. 3E). In diesem Falle benötigt die Anodisierung des Siliziums vom p-Typ keinerlei Abdeckung der -übrigen Teile, da Silizium vom p-Typ viel leichter als Silizium vom η-Typ porös gemacht herden kann.

Auf diese Weise können-die einzelnen Halbleiterbauelemente 6 mittels der porösen Isolatorschicht 10 und der Trennschichten 5 vollständig voneinander isoliert werden. Die Isolatorschicht 10'

j. V.-

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braucht nicht porös zu sein, sondern kann auch aus Silizium-

Nitrid oder Siliziumdioxid bestehen.

Fig. 4 zeigt eine weitere Möglichkeit der Isolierung der einzelnen Bauelemente einer integrierten Schaltung. Gemäß Fig. 4A wird auf einem Substrat 1 aus p-leitendem Silizium ein Ueberzug 2 aus Silizium-Nitrid gebildet und dann durch

flp Photoätzung teilweise wieder entfernt. Die freiliegende

Fläche des Siliziumsubstrats 1 wird nun anodisiert und oxidiert, so daß eine poröse Isolatorschicht 5 gebildet wird, woraufhin der restliche Silizium-Nitrid-Ueberzug 2 entfernt wird (Fig, 4B), Dann läßt man eine Siliziumschicht 6 vom p+-Typ in einer Dicke von mehreren 100 ίμ epitaktisch aufwachsen und schleift das Siliziumsubstrat 1 auf eine Dicke von etwa 10/^ ab. (Fig. 4C). Nun wird auf der Unterseite der Siliziumschicht 1 ein Ueberzug aus Silizium-Nitrid aufgebracht,

a · der anschließend abgesehen von denjenigen Stellen, die der

porösen Isolatorschicht 5 gegenüberstehen, durch Photoätzen wieder entfernt wird. (Fig. 4D). Schließlich werden nur diejenigen Teile des Siliziumsubstrats 1 , die nicht vom Siiizium-Nitrid-Ueberzug 2 bedeckt sind, durch Anodisieren .und Oxidieren in eine poröse Isolatorschicht 5¹ verwandelt, welche die Siliziumschicht 1 vollständig durchdringt, d.h. bis zu dem p-Silizium 6 reicht. Zuletzt wird der Silizium-Nitrid-Ueberzug 2 entfernt (Fig. 4E).

Die verbleibenden Halbleiterbereiche 1, in denen dann ent-

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sprechende pn-üebergänze ausgebildet werden können, sind mittels der porösen Isolatoren 5 und 5' vollständig voneinander getrennt.

Fig. 5 zeigt eine weitere Möglichkeit der Isolation der einzelnen Bauelemente einer integrierten Schaltung. Sie unterscheidet sich von der vorhergehenden Beispielen darin, daß von vornherein eine Anzahl von Mesaabschnitten auf dem

SiIiζiumsubstrat 6 ausgebildet wird. Es werden also die H

Mesas in einer Höhe von etwa 10 bis einigen ΛΟΙλ/ durch Aetzen, selektives epitaktisches Wachstum oder dgl. auf dem Siliziumkristall 6 vom η-Typ ausgebildet. (Fig. 5A). Dann wird eine n+-leitehde Siliziumschicht 6' von einigen xc bis mehreren 10 U* Dicke durch ep/itaktisches Wachstum auf dem Siliziumkristall 6 ausgebildet (Fig. 5B). Danach wird die n+-Schicht 6' nach dem oben beschriebenen Verfahren teilweise in eine pisröse^ Isolatorschicht 10 verwandelt, die eine Dicke von einigen/*' bis einigen 10/tx> aufweist (Fig. 5C). Anschließend M wird eine polykristalline Siliziumschicht 11 mit einer Dicke von mehreren Λ00 Ur < durch epitaktisches Wachstum auf der porösen Isolatorschicht 10ausgebildet (Fig.5D). Schließlich wird der Siliziumkristall 6 abgeschliffen, so daß nur die Mesaabschnitte übrig bleiben (Fig. 5E). So ergeben sich Kalbleiterbereiche 6, die durch die poröse Isolatorschicht 10 vollständig voneinander getrennt sind.

Hun sollen noch zwei Ausführungsbeispiele in Anwendung,auf die

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Herstellung von Transistoren beschrieben werden.

Bei dem Beispiel nach Fig. 6 wird von einer epitaktischen Schicht 1 aus p-leitendem Silizium ausgegangen, die sich auf einem Kristall T aus p+-leitendem Silizium befindet. (Fig. 6A). Dieses Material wird dann durch Photoätzen teilweise mit einer Oxidschicht 4 auf der Oberfläche versehen (Fig. 6B). Nun wird in den Aussparungen der Oxidschicht durch

™ Diffusion aus der Dampfphase eine Verunreinigung vom n-Typ in die Schicht 1 eindiffundiert. Der entsprechende Bereich ist in Fig. 6C mit 6 bezeichnet. Der Oxidüberzug 4 auf der Oberfläche wird dann entfernt (Fig. 6D) und anschließend der nicht durch Diffusion η-leitende Teil des Oberflächenbereichs durch Anodisieren in der oben beschriebenen Weise in eine poröse Schicht 3 verwandelt (Fig. 6E). Durch thermische Oxidation wird nun auf der Schicht 3 ein Oxidüberzug 4' ausgebildet, um als Maske für die Emitterdiffusion zu dienen.

φ Gleichzeitig wird die poröse Schicht 3 oxidiert, so daß sie sich in eine Isolatorschicht 5 verwandelt (Fig. 5F). Nun wird eine Verunreinigung vom p-Typ in die Schicht 6 eindiffundiert, um so den Emitterbereich 12 zu bilden (Fig. 6G). Zuletzt wird der Siliziumdioxid überzug 4' durch Photoätzen oder dgl. teilweise entfernt und es werden Metallelektroden 7,7' und 8 angebracht (Fig. 6H), um den Transistor fertigzustellen.

Auf diese Weise ist es möglich,einen Transistor herzustellen, der gleichzeitig Merkmale von Transistoren vom Mesatyp und

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vom Planartyp aufwei st.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7 wird von einem Siliziumkristall 1 vom p-Typ ausgegangen, indem durch Eindiffundieren einer Verunreinigung vom η-Typ eine Basisschicht 13 ausgebildet wird. Darauf wird ein Oxidüberzug 14 aufgebracht (Fig. 7a), Nun wird ein Silizium-Nitrid-Ueberzug 2 als Maske aufgebracht und die Basisschicht 13 an den freiliegenden Stellen in der ^ oben beschriebenen Weise teilweise in eine .poröse Schicht 3 Ψ umgewandelt (Fig. 7B), Dann wird eine Diffusion mit einer Verunreinigung vom η-Typ derart durchgeführt, daß die Oberflächenkonzentration der Basisschicht 13 an den durch die poröse Schicht verti-eften Qberf lächenstellen im wesentlichen wieder erreicht wird. Anschließend wird die poröse Schicht durch Oxidation in eine Isölatorsehicht 5 umgewandelt und der Silizium-Nitrid-Ueberzug 2 entfernt (Fig. 7C). Nun wird durch Bind if fusion einer Verunreinigung vom p.-Typ. eine Emitterschicht 12 gebildet und anschließend durch Oxidation φ ein Oxidüberzug 4' auf der Schicht 12 ausgebildet (Fig, 7D). Zuletzt wird eine Elektrode 7 an der Basisschicht 13 durch Metallaufdampfung und Photoätzung angebracht (Fig. 7E).

Das zuletzt beschriebene Ausführungsbeispiel zeichnet sich . vor allem dadurch aus, daß eine Diffusion durch die poröse Schicht 3 hindurch in die-Basisschicht 13 stattfindet. Dadurch kann eine Verunreinigung von der Oberfläche des HaIbleitefmater'ials in eine beträchtlicjhe Tiefe eindringen. Es ist

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ggf. sogar möglich, einen pn-Uebergang an einer tiefliegenden S-teHe des Halbleiters auszubilden.

Dank des anhand der Fig. 7 beschriebenen Verfahrens hat der fertige Transistor keinen erhöhten Basiswiderstand infolge der Einschnürung unterhalb des Emitters und die Streukapazität der Emittergrenzschicht wird verringert.

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Claims

MtENTANVALT

I)R₁HEINRICHHERMELINk München, den ?8

29/OO5-Dr.Hk/p

NIPPON TELEGRAPH AND TELEPHONE PUBLIC CORPORATIO

1,003952

P a t en ta η Sprüche

Halbleitervorrichtung mit einem isolierenden Bereich vor-

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geschriebener Begrenzung in einem Halbleiterkristall, ^

dadurch gekennzeichnet, daß der isolierende Bereich (5) aus einer porösen, aus dem Halbleiterkristall (1) ausge-, arbeiteten Zone besteht.
2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende poröse Zone von der Oberfläche des Halbleiterkristalls in eine Tiefe von mehr als 1/*¹ reicht.
3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder t, dadurch gelcenn zeichnet, daß der Halbleiterkristall aus Silizium besteht.
4. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorgeschriebener Oberflächenbereich des Halbleiterkristalls in einer wässrigen Lösung von Fluorwasserstoffsäure mit einer Konzentration von mehr als 10% anodisiert wird, bis er sich in der gewünschten Dicke in eine poröse Substanz verwandelt

hat. -

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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Substanz nachträglich in einen Isolator verwandelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dafi die poröse Substanz nachträglich oxidiert wird.

^
7. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 4 bis auf die Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3.

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