DE2014903A1 - Low noise semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
Low noise semiconductor device and method of manufacturing the sameInfo
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Description
Dr. D. Thomsen Dipwng. H. Tiedtke
G. Bühling Dr. D. Thomsen Dipwng. H. Tiedtke
G. Buehling
MÜNCHEN 2 TAL 33MUNICH 2 VALLEY 33
TEL. 0811/226894 295051TEL. 0811/226894 295051
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FRANKFURT (MAIN) FUCHSHOHL 71FRANKFURT (MAIN) FUCHSHOHL 71
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8Ö00 München 2 26. März 1970 case 21334 / T 3556 8Ö00 Munich 2 March 26, 1970 case 21334 / T 3556
Matsushita Electronics Corporation
Osaka, JapanMatsushita Electronics Corporation
Osaka, Japan
Halbleitervorrichtung mit niedrigem Rauschpegel und yerfahren zu deren HerstellungLow noise semiconductor device and method of manufacturing the same
Die Erfindung bezieht- sich auf eine Halbleitervorrichtung mit verbesserten elektrischen Eigenschaften, dieThe invention relates to a semiconductor device with improved electrical properties that
lediglich unter einem sehr niedrigen Rauschpegel oder Geräuschspiegel leidet» Es ist bekannt» daß ,die Rauschkurve ' oder Rauschcharakteristik· einer halbleiterbetriebenen Vorrichtung wie zum Beispiel eines Transistors einen hohen Rauschpegel zeigt, der umgekehrt proportional zur Frequenz im ffiederfrequenzbandbereich ist; dieses Rauschen wird üblicherweise mit >rl/f Rauschen" bezeichnet, Obwohl diesessuffers only from a very low noise level or noise level. It is known that 'the noise curve' or characteristic of a semiconductor device such as a transistor exhibits a high noise level inversely proportional to the frequency in the low frequency band; this noise is usually referred to as > r l / f noise ", although this
η QSMA/JSB βη QSMA / JSB β
1/f Rauschen durch die Weiterentwicklung der Herstellungsverfahren von Halbleitern beträchtlich verringert worden ist» ist die Ursache hierfür noch nicht Jclar. Als Gegenmaßnahme hierfür (eine Gegenmaßnahme zum Erniedrigen des Rauschens) liegt bisher noch keine effektive genau gerichtete Maßnahme vor» Es wurde zum Beispiel bisher angenommen, daß das 1/f Rauschen "in Abhängigkeit vom Zustand eines Trägermaterials unmittelbar unterhalb eines Isolierfilms (gewöhnlich SiO2) verursacht wird; zum Beispiel wurde als Grund für dieses Rauschens eine Vergrößerung des Leckstroms an dem Oberflächen-Emitter-Basisübergang (wie bei einem Transistoraufbau) angenommen, der durch thermische Spannung verursacht wird, welche bei der Herstellung eines Siliciumträgermaterialoberflächenabschnitts durch Thermooxydationsverfahren hervorgerufen wird; oder es werden an der Zwischenfläche zwischen dem Trägermaterial und dem Oxydfilm Kristallfehler gebildet. Es bestanden daher derartige Gegenmaßnahmen.allgemein darin, während der Transistorher- ™ Stellung sehr genau ein derartiges Hochtemperaturerhitzungsverfahren wie thermisches Oxydationsverfahren oder Diffusionsverfahren zu steuern, um die während dieser Verfahren erzeugten thermischen Spannungen zu reduzieren, oder darin, eine derartige Schicht thermischer Spannung durch Atzen nach dem Diffusionsprozess zu entfernen· Alle diese Verfahren haben den Nachteil, daß der Ablauf des Arbeitsvorgangs kompliziert ist und an Reproduzierbarkeit mangelt. Manchmal zeigen einige Erzeugnisse selbst dann einen relativ hohen 1 / f noise has been reduced considerably by the further development of semiconductor manufacturing processes »is not yet the cause of this Jclar. As a countermeasure therefor (a countermeasure for lowering the noise) there is as yet no effective precisely directed action before "It has for example been assumed that the 1 / f noise" directly depending on the state of a substrate below an insulating film (typically SiO 2) for example, the reason for this noise was assumed to be an increase in leakage current at the surface emitter-base junction (as in a transistor structure), which is caused by thermal stress, which is caused in the manufacture of a silicon substrate surface portion by thermal oxidation processes; or it are formed at the interface between the substrate and the oxide film crystal defects. It is therefore passed such Gegenmaßnahmen.allgemein therein while the Transistorher- ™ position very precisely such a high-temperature heating process such as thermal oxidation process or Diffusionsverfa in order to reduce the thermal stress generated during these processes, or to remove such a thermal stress layer by etching after the diffusion process. Sometimes some products show a relatively high even then
009840/1558009840/1558
Geräuschpegel, wenn derartige Verfahren angewendet werden, so daß das Rauschen nicht den vorgenannten Ursachen zugeschrieben werden kann. Daher sind diese Verfahren nicht als Universalmaßnahme für die Verringerung des Rauschens geeignet,Noise level when such methods are used so that the noise is not attributed to the aforementioned causes can be. Therefore, these methods are not intended to be a universal measure for reducing noise suitable,
Es wurde aus Untersuchungen an zahlreichen Gegenmaßnahmen für Rauschen festgestellt, daß das 1/f Rauschen von _ Kristallfehlern am Emitterbereich eines Transistors ausgeht und es wurde erfindungsgemäß möglich, den Rauschpegel dadurch beträchtlich herabzumindern, daß ein Herstellungsverfahren für das Entfernen dieser Fehler in Kristallen entwickelt · wurde.It has been found from studies of numerous countermeasures for noise that the 1 / f noise of _ Crystal defects at the emitter region of a transistor and it has become possible, according to the present invention, to reduce the noise level considerably by using a manufacturing method designed for removing these flaws in crystals became.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Halbleitervorrichtung zu schaffen, die lediglich unter sehr niedrigem Rauschen, insbesondere einem Rauschen leidet-» das einen niedrigen 1/f Rauschpegel hat. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mit dem derartige Halbleitervorrichtungen ohne Schwierigkeit und guter Reproduzierbarkeit hergestellt" werden können.The object of the invention is to provide a semiconductor device which only operates under very low noise, especially a noise suffers - »that has a low 1 / f Has noise level. Another object of the invention is to provide a method by which such semiconductor devices can be produced without difficulty and with good reproducibility can be produced ".
5 -2 Bei der Erfindung basiert die nicht größer als 10 cm5 -2 In the case of the invention, it is not larger than 10 cm
betragende Versetzungsdichte-darauf, daß die Versetzungsdichte an der Oberfläche eines Emitterbereichs einer Halbleitervorrichtung mit Transistoraufbau beträchtlich dieamount of dislocation density - that the dislocation density on the surface of an emitter region of a semiconductor device with transistor construction considerably the
- Räuschcharakteristik beeinflußt. " >- Noise characteristics influenced. " >
009840 /1SS8009840 / 1SS8
Erfindungsgemäß wurde der Beziehung zwischen dem Gitteraufbaufehler (Unvollkommenheiten in den Kristallen) an Emitterbereichen und dem Rauschwert oder der Rauschkurve innerhalb des Niederfrequenzbands eines Transistors Aufmerksamkeit geschenkt und im Einzelnen die Beziehung für einen weiten Bereich von Emitterverunreinigungskonzentratio-According to the invention, the relationship between the Lattice construction defects (imperfections in the crystals) on emitter areas and the noise figure or the noise curve within the low frequency band of a transistor Attention is paid to and in detail the relationship for a wide range of emitter impurity concentrations
18 21 3 nen wie 5 χ 10 - 3 χ 10 Atome/cm beobachtet; es wurden die folgenden beachtlichen Tatsachen festgestellt:18 21 3 ns such as 5 10 - 3 χ 10 atoms / cm observed; there were noted the following notable facts:
Cl) Diejenigen mit niedrigem 1/f Rauschen haben wenige Versetzungen und es haben nahezu alle hiervon eine Ver-Cl) Those with low 1 / f noise have few Dislocations and almost all of them have a dislocation
5 —2 setzungsdichte von weniger als 10 cm .5–2 settlement density of less than 10 cm.
(2) Umgekehrt haben diejenigen mit hohem 1/f Rauschen viele Versetzungen und es wurden im Emitterbereich und Emitterübergang eine große Anzahl von Versetzungen, nämlich(2) Conversely, those with high 1 / f have noise many dislocations and a large number of dislocations became in the emitter region and emitter junction, viz
10S - 1011 cm "2 festgestellt.10 S - 10 11 cm " 2 noted.
(3) Es besteht eine Korrelation zwischen Verunreinigungsdichte des Emitterbereichs und 1/f Rauschen und es wurde die Tendenz beobachtet, daß diejenigen mit hoher Dichte auch einen hohen Rauschpegel haben (zum Beispiel eine große Rauschzahl). Aus der Analyse dieser Ergebnisse ergaben sich die folgenden Schlüsse:(3) There is a correlation between impurity density of the emitter area and 1 / f noise, and the tendency was observed that those with high density also have a high level of noise (for example, a large noise figure). The analysis of these results revealed the following conclusions:
(1) Um das durch einen Transistor vorgeschriebene 1/f Rauschen niedriger als einen vorbestimmten Wert zu machen, muß die Versetzungsdichte eines Emitterbereichs niedriger als(1) In order to make the 1 / f noise prescribed by a transistor lower than a predetermined value, the dislocation density of an emitter region must be lower than
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5 —2
10 cm sein. 5-2
10 cm.
(2) Die Verunreinigungs- oder Störstellenkonzentration des Emitterbereichs muß so gesteuert werden, daß sie unter den Bedingungen dep Üblichen Diffusionsverfahren wenig-(2) The impurity or impurity concentration of the emitter area must be controlled so that under the conditions of the usual diffusion processes little-
19 20 3 stens innerhalb Ix 10 - 5 χ 10 Atome/cm liegt.19 20 3 is at least within Ix 10 - 5 χ 10 atoms / cm.
(3) Zur Erniedrigung der Versetzungsdichte des Emit-^ terbereichs ist es wirksam, ein neutrales Ladungsmaterial einzufügen, um Fehler oder Unvollkommenheiten in den Kristallen infolge einer Einfügung einer hohen Störstellendichte zu kompensieren (Im Folgenden bezeichnet als Ladung liefernder Störstoff). (3) To lower the dislocation density of the Emit- ^ it is effective to use a neutral charge material to insert flaws or imperfections in the crystals due to the introduction of a high density of impurities to compensate (hereinafter referred to as charge-delivering contaminant).
Bei' einer,herkömmlichen Vorrichtung, zum Beispiel einem Silicium-npn-Planartransistor wird als Störstoff einer ' Emitterdiffusion Phosphor verwendet, wobei die Diffusionstemperatur 9OO-12OO°C ist;in einem solchen Zustand wird In a conventional device, for example a silicon npn planar transistor is used as an impurity of a ' Emitter diffusion uses phosphorus, the diffusion temperature being 900-1200 ° C; in such a state
, - ' οι, - 'οι
Phosphor in hoher Konzentration, d.h., mit etwa 2 χ 10Phosphorus in high concentration, i.e. with about 2 χ 10
Atome/cm in das Silicium eingefügt. Es war daher unvermeidlich, daß in dem Emitterbereich viele Versetzungen und außerdem Spannungen auftreten. Wird Phosphor mit einer hohen Konzentration mit mehr als 5 χ 10 Atome/cm eindiffundiert, so wird mit-Rücksicht auf die. Versuchsergebnisse die Versetzungsdichte mehr als 10 cm " ; es ist deutlich, daß in derartigen Vorrichtungen mit einer hohen Störstellenkonzentration im Vergleich mit" einer bekannten Vorrichtung viele Versetzungen erzeugt werden.Atoms / cm inserted into the silicon. It was therefore inevitable that in the emitter area many dislocations and tensions also occur. If phosphorus is diffused in with a high concentration of more than 5 χ 10 atoms / cm, so will be with-consideration for that. Experimental results the dislocation density more than 10 cm "; it is clear that in such devices with a high concentration of impurities many dislocations can be generated as compared with "a known device.
0Ö9840/15580Ö9840 / 1558
Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert«The invention is illustrated in the following with the aid of a schematic Drawings explained in more detail «
Fig. 1 ist eine Schnittansieht durch eine erfindungsgemäße Ausführungsform;Fig. 1 is a sectional view through one according to the invention Embodiment;
Fig, 2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für Rauschkurven einer erfindungsgemäßen Ausführungsform im Vergleich mit einem Beispiel derFIG. 2 is a diagram showing an example of noise curves of an embodiment of the present invention in comparison with an example of FIG
^ Rauschkurven einer herkömmlichen Vorrichtung^ Noise curves of a conventional device
derselben Art zeigt.same kind shows.
Gemäß Fig, 1 ist auf einem η-leitenden Siliciumträgermaterial 1 durch thermisches Oxydationsverfahren ein Siliciumoxydfilm 2 mit'einer Dicke von 0,6 μ gebildet worden j in dem Oxydfilm 2 wird durch Photoätzen ein Fenster ™ geeigneter Form für den Diffusionsbasisbereich geöffnet; in diesen Abschnitt wird als Diffusionsquelle Bor zum Beispiel aus Borbromid CBBr«) abgesetzt; dann wird durch das Hochtemperaturdiffusionsverfahren ein Basisbereich 3 bis zu einer Tiefe von 3,5^ gebildet. Bei der Bildung dieses Basisbereichs 3 wird die Störstellenkonzentration an derReferring to FIG, 1 is on a η-type silicon substrate 1 by thermal oxidation process, a silicon oxide film 2 formed mit'einer j thickness of 0.6 μ in the oxide film 2, a suitable form ™ window is opened for the diffusion of base region by photoetching; Boron, for example from boron bromide CBBr «), is deposited in this section as a diffusion source; then a base region 3 is formed to a depth of 3.5 ^ by the high temperature diffusion process. When this base region 3 is formed, the impurity concentration at the
18 3 Oberfläche auf etwa 5 χ 10 Atome/cm gesteuert, und zwar in Übereinstimmung mit dem Verfahren, um aus der Diffusions-18 3 surface controlled to about 5 χ 10 atoms / cm, namely in accordance with the procedure to get out of the diffusion
009840/1558009840/1558
"■■"■" . 7_ . . 20U9 03"■■" ■ ". 7 _.. 20U9 03
quelle unter vorbestimmten Bedingungen des Diffusionsverfahrens Störst'off in das Trägermaterial einzuführen. Dann wird in diesem Basisbereich 3 ein Emitterbereich U mit Phosphorstörstoff in einem. Tiefenbereich von 1,0 - 3,OjU gebildet. Bei der Bildung dieses Emitterbereichs *+ wird Phosphor als Störstoff quelle aus einem SiO2-P2Og Ge" mischfüm Uefetjder Phosphor in der Form des Oxyds PoO,- enthält, wobei -das Mischungsverhältnis von P0Or auf etwa 30 Gew.-% gewählt wird. Der Diffusionsprozess wird bei einer vorbestimmten Temperatur von beispielsweise 10500C durchgeführt; dann erfolgt bei einer langsamen Kühlgeschwindigkeit von etwa 1°C pro Minute eine Abkühlung von der Diffusionstemperatur auf 8000G, um die Bildung von Versetzungen zu verhindern.source to introduce Störst'off into the carrier material under predetermined conditions of the diffusion process. Then, in this base region 3, an emitter region U with phosphorus impurity in one. Depth range from 1.0 - 3, OjU formed. In the formation of this emitter region * + is phosphorus as the impurity source of a SiO 2 -P 2 Og Ge "mischfüm Uefetjder phosphorus in the form of the oxide PoO, -, said -the mixing ratio of P 0 Or 30 wt .-% to about is selected, the diffusion process is carried out at a predetermined temperature, for example 1050 0 C;. then takes place at a slow cooling rate of about 1 ° C per minute, cooling from the diffusion temperature to 800 0 G, to the formation to prevent dislocations.
Die Versetzungsdichte im Emitter.bereich der so erhaltenenThe dislocation density in the emitter area of the thus obtained
5 -2 Vorrichtung war kleiner als 10 cm . Die Versetzungsdichte im Emitterbereieh, dieser Vorrichtung wurde mittels Elektronenmikroskop an Mustern bestimmt, die aus einem Überwachungsbereich desselben Trägermaterials oder mehreren einzelnen Elementen auf demselben Trägermaterial ausgewählt wurden. Ferner werden gemäß Fig. 1 durch gewöhnliche Maßnahmen eine Basiselektrode 5 und eine Emitterelektrode 6 gebildet.5-2 device was smaller than 10 cm. The dislocation density in the emitter area of this device was determined by means of an electron microscope on samples which were selected from a monitoring area of the same carrier material or several individual elements on the same carrier material. Furthermore, as shown in FIG. 1, a base electrode 5 and an emitter electrode 6 are formed by ordinary measures.
In Fig, 2 ist eine Beziehung zwischen dem Stroman- - stieg (hpg) und dem Rauschen des Transistors im Vergleich mit einer herkömmlichen Vorrichtung derselben Art gezeigt, wobei die Kennwerte unter den folgenden Bedingungen gemes- sen wurden: Frequenz 100 H2, Kollektorspannung VCß 5 V,In Fig. 2, there is shown a relationship between the current rise (hpg) and the noise of the transistor in comparison with a conventional device of the same kind, the characteristics being measured under the following conditions : frequency 100 H 2 , collector voltage V Cß 5 V,
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Emitterstrom 0,2 mA und Raumtemperatur etwa 20 C. In der Figur zeigt eine Kurve A die Charakteristik der herkömmlichen Vorrichtung und eine Kurve B die Charakteristik der Vorrichtung nach dieser Ausführungsform. Wie man aus Fig. 2 erkennt, zeigt der Rauschpegel der Vorrichtung nach dieser Ausführungsform bei 100 H ein gutes Ergebnis, da·Emitter current 0.2 mA and room temperature about 20 C. In the figure, a curve A shows the characteristic of the conventional one Apparatus and a curve B show the characteristics of the apparatus according to this embodiment. How to get out 2 recognizes that the noise level of the device according to this embodiment shows a good result at 100 H, since
itit
die Rauschzahl kleiner als M- dB ist; außerdem ist ihre Reproduzierbarkeit gut»the noise figure is less than M-dB; also is their reproducibility Well"
Es wird ein η-leitendes Silxciumträgermaterial 1 thermisch oxydiert, um auf der Oberfläche des Substrats einen SiO « Film 2 mit einer Dicke von 0,6 ja zu bilden; dann wird in diesen SiO? Film ein Fenster geeigneter Form für das Eindiffundieren des Basisbereichs geöffnet. Anschliessend wird auf dem Trägermaterial durch thermische Dekomposition eines gemischten Dampfs aus Äthylsilikat und Trimethylborat ein Film eines SiO« - ^2^3 Gemisches gebildet. Dieser Film wird als Diffusionsquelle für Störstoff benutzt, wobei im Diffusionsverfahren in einer Stxckstoffatmosphäre bei einer Temperatur von beispielsweise 1200 C ein eindiffundierter Basisbereich 3 mit Bor mit einer Tiefe von 3,5yu gebildet wird. Die Störstellenkonzentration des Basisbe-An η-conductive silicon carrier material 1 is thermally oxidized in order to form an SiO 2 film 2 with a thickness of 0.6 yes on the surface of the substrate; then in this SiO ? Film opens a window of suitable shape for the diffusion of the base area. Subsequently, a film of a SiO 2 2 3 mixture is formed on the carrier material by thermal decomposition of a mixed vapor of ethyl silicate and trimethyl borate. This film is used as a diffusion source for impurities, a diffused base region 3 with boron having a depth of 3.5 yu being formed in a material atmosphere at a temperature of, for example, 1200 ° C. in the diffusion process. The impurity concentration of the basic
17 reichs muß notwendig auf dem Bereich von 5 χ 10 - 1 χ Atome/cm begrenzt werden, wobei die Menge an B2O3 in diesem SiO_ - B3O5 Gemischfilm auf 0,1 - 5 Gew.% und in diesem fall auf 0,3 Gew.-% gesteuert 'wird, wobei die Störstellen-17 empire must necessarily be limited to the range of 5 10 - 1 χ atoms / cm, the amount of B 2 O 3 in this SiO_ - B 3 O 5 mixture film to 0.1-5 wt.% And in this case is controlled to 0.3 wt .-% , the impurity
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konzentration an der Oberfläche des Basisbereichs aufconcentration on the surface of the base area
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5 χ 10 Atome/cm gebracht wurde. Dann wird in diesen Basisbereich durch übliches Verfahren ein Emitterbereich 4 auf eine Tiefe von 1-3yu eindiffundiert, wobei auf dem Trägermaterial als der Diffusionsstörstoff ein Film aus SiO0- P0O- Gemisch durch thermische Zersetzung eines Mischdampfs aus Äthylsilicat und Trimethylphosphat an der Oberfläche des Substrats gebildet wird, das auf etwa 4000C erhitzt ist; aus dem Film wird Phosphor als Störstoff gelie- λ fertWird bei diesem Verfahren die Menge an P2Or in diesem Film auf 1-30 Gew.-% gesteuert, kann die Störstellenkonzentration im Emitterbereich auf einen niedrigen Wert von 5 χ 10 atoms / cm was brought. An emitter region 4 is then diffused into this base region to a depth of 1-3yu by the usual method, with a film of SiO 0 - P 0 O mixture on the carrier material as the diffusion impurity by thermal decomposition of a mixed vapor of ethyl silicate and trimethyl phosphate on the surface the substrate is formed heated to about 400 ° C .; from the film, phosphorus is controlled in impurity gelling λ fertWird in this method, the amount of P 2 Or in this film to 1-30 wt .-%, the impurity concentration in the emitter region to a low value can range from
19 20 319 20 3
1 χ 10 - 5 χ 10 Atome/cm reduziert werden. Bei dieser Ausführungsform wurden bei einer P0O1. Menge von 5% und 15% Versuche ausgeführt, um Halbleitervorrichtungen mit Emitter-1 χ 10 - 5 χ 10 atoms / cm can be reduced. In this embodiment, at a P 0 O 1 . Amount of 5% and 15% Attempts carried out to produce semiconductor devices with emitter
19· 20 Störstellenkonzentrationen von 5 χ 10 und Ί χ 10 Atome/cm zu bilden, wobei Vorrichtungen gemäß Fig. 1 gemacht wurden.19 · 20 impurity concentrations of 5 χ 10 and Ί χ 10 atoms / cm to form, devices according to FIG. 1 being made.
Die Vorrichtungen in dieser Ausführungsform hatten sehr „IThe devices in this embodiment had very "I.
niedrige Geräuschpegel, die den Kurven C und D in Fig. 2 entsprechen» Die Bedingungen der Messungen waren dieselbenlow noise levels corresponding to curves C and D in Fig. 2 correspond »The conditions of the measurements were the same
wie bei der Ausführungsform 1. ,as in embodiment 1.,
Ausf ührunpsform 3 ■ -. Ausf ührunpsform 3 ■ -.
Nach der Bildung eines ,vorbestimmten p-le it enden Basisbereichs 3 in einem η-leitendem Siliciumträgermaterial 1 wurde in folgender Weise durah-Eindiffundieren von Stör-After the formation of a predetermined p-type base region 3 in an η-conductive silicon carrier material 1, the diffusion of interfering material was carried out in the following manner.
0098^0/15580098 ^ 0/1558
- ίο -.- ίο -.
Stoff in das Trägermaterial ein Emitterbereich 4 gebildet. Zunächst wird gemäß folgender Erläuterung ein Reaktionsgas hergestellt: man läßt Stickstoff-N2) als Trägergas mit einer Geschwindigkeit von 1 l/min auf eine Äthylsilicatlösung strömen, die auf einer Temperatur von 70 C gehalten wird; man läßt Stickstoff mit einer Rate von 1 l/min über eine Trimethylphosphatlösung strömen, die bei einer Temperatur von 800C gehalten wird; man läßt Stickstoff mit einer Rate von 1 l/min über eine Zinntetra-n-butyllösung strömen, die bei einer Temperatur von 900C gehalten wird; nach dem Mischen dieser strömenden Gase läßt man gemeinsam mit dem Mischgas Sauerstoffgas mit einer Rate von 2 l/min strömen. Dieses Reaktionsgas wird mit der Oberfläche des Trägermaterials in Berührung gebracht, das auf einer Temperatur von 4QOQC erhitzt worden ist, um einen gemischten Oxydfilm von SiO0 - Po0C ~ SnO0 mit einer Dicke von etwa 0,5 μ abzusetzen. Der Mischoxydfilm wird zu einem erwünschten Emittermuster bearbeitet und in Sauerstoffgas bei einer Temperatur von 80Q0C für etwa 30 Minuten gesintert; dann wird in Stickstoffgas bei einer Temperatur von 10500C für etwa 7 Stunden das Diffusionsverfahren durchgeführt, wobei ein Emitterbereich 4 mit einer Diffusionstiefe von 3,3 ju, einerSubstance an emitter region 4 is formed in the carrier material. First, a reaction gas is produced as explained below: nitrogen-N 2 ) is allowed to flow as a carrier gas at a rate of 1 l / min onto an ethyl silicate solution which is kept at a temperature of 70 ° C .; nitrogen is allowed to flow at a rate of 1 l / min over a trimethyl phosphate solution which is kept at a temperature of 80 ° C .; is allowed to nitrogen at a rate of 1 l / min flow via a tetra-n-butyllösung, which is maintained at a temperature of 90 0 C; after these flowing gases are mixed, oxygen gas is allowed to flow together with the mixed gas at a rate of 2 l / min. This reaction gas is brought into contact with the surface of the substrate, which has been heated to a temperature of 40 ° C to deposit a mixed oxide film of SiO 0 - Po 0 C - SnO 0 with a thickness of about 0.5 μ . The Mischoxydfilm is machined to a desired emitter pattern, and sintered in oxygen gas at a temperature of 80Q 0 C for about 30 minutes; then the diffusion method, a is carried out in nitrogen gas at a temperature of 1050 0 C for about 7 hours with an emitter region 4 ju with a diffusion depth of 3.3
20 3 Phosphoroberflächenkonzentration von 7 χ 10 Atome/cm und20 3 phosphor surface concentration of 7 10 atoms / cm and
19 319 3
einer Zinnoberflächenkonzentration von 5 χ 10 Atome/cm gebildet wird. Es wurde die Anzahl der Versetzungen in diesem Emitterbereich 4 untersucht, wobei jedoch keine Versetzungen festgestellt werden konnten, so daß keine Versetzungen eingeführt sein konnten· Wurde dasselbe Verfahren bei einema tin surface concentration of 5 10 atoms / cm is formed. It became the number of dislocations in this one Emitter region 4 was examined, but no dislocations could be found, so that no dislocations could be introduced
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SiO2 — P2°5 F^m ausgeführt, der nur Phosphor enthielt,SiO 2 - P 2 ° 5 F ^ m carried out, which only contained phosphorus,
8 ""2 wurden Versetzungen von etwa 10 cm festgestellt.8 "" 2, dislocations of about 10 cm were found.
Bei einem n-p-n*-leitendem Transistor für kleine Signale, der den Aufbau gemäß Fig. 1 hat und durch das vorbeschriebene Verfahren gebildet worden ist, waren der Leckstrom und der minimale Frequenz-Rauschpegel gegenüber einem herkömmlichen Transistor um etwa 1/5 bzw. 1/3 vermindert.With an n-p-n * transistor for small Signals, which has the structure shown in FIG. 1 and by the above Process has been formed were the leakage current and the minimum frequency noise level versus one conventional transistor reduced by about 1/5 or 1/3.
""■■■' ■- ■■■■■"" ■■■ ■■"■■' i "" ■■■ '■ - ■■■■■ "" ■■■ ■■ "■■' i
Bei der vorbeschriebene Ausführungsform kann das ~ Reaktionsgas durch Reihenanordnung von Kesseln reguliert werden, die jeweils eine Äthylsilicatlösung mit einer Temperatur von 70°, eine Trimethy!phosphatlösung bei einer Temperatur von BO-0C und eine Zinntetra-n-butyllösung bei einer Temperatur von 90 C enthalten, wobei ein Trägergas sukzessiv über diese Lösungen geführt wird; auf diese Weise kann im wesentlichen dasselbe regulierte Sas erhalten werden. Bei Verwendung dieses Verfahrens ist die industrielle Steuerung von Trägergas ohne Schwierigkeit möglich. Wenn . (| ferner als Halbleiterträgermaterial Silicium verwendet wird,· können durch die Verwendung von Germanium anstelle von Zinn dieselben vorteilhaften Ergebnisse erhalten werden.In the embodiment described above, the reaction gas can be regulated by a series arrangement of vessels, each containing an ethyl silicate solution at a temperature of 70 °, a trimethyl phosphate solution at a temperature of 0 ° C. and a tin tetra-n-butyl solution at a temperature of 90 ° C, a carrier gas being successively passed over these solutions; in this way, essentially the same regulated Sas can be obtained. Using this method, industrial control of carrier gas is possible without difficulty. If . (| Furthermore, silicon is used as the semiconductor carrier material, · the same advantageous results can be obtained by using germanium instead of tin.
Wie man aus den vorbeschriebenen Ausführungsformen ersieht, führt die erfindungsgemäße Vorrichtung beträchtlich zur Verringerung des Niederfrequenzrauschens, das als das Hauptproblem bei den Transistorkennwerten angesehen wurde, As seen from the above-described embodiments, the apparatus of the invention performs significantly reduce was considered to be the main problem with the transistor characteristics of the low-frequency noise,
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wobei die.Vorrichtung dadurch in der Brauchbarkeit besser ist, da es für praktische Zwecke ohne Beeinträchtigung im Herstellungsverfahren hergestellt werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nicht auf einen Transistor beschränkt, wie er in den Ausführungsformen erläutert isti die Erfindung kann im Prinzip auf Dioden, Thyristoren, intregierte; Schaltelemente: unter Einschluß von Transistoren und bei druckempfindlichen Halbleitervorrichtungen mit Transistoraufbau verwirklicht werden. Wird ein * fe Bereich einer Diode oder eines Thyristors nach dem vorbeschriebenen Emitterbildungsverfahren hergestellt, besitzt dieser Bereich wenige Versetzungen, wodurch eine Vorrichtung mit einem niedrigen Leckstromniveau erhalten wird.whereby die.Vorrichtung thereby better in the usability is as it is used for practical purposes without prejudice can be produced in the manufacturing process. The device according to the invention is not based on a transistor limited as it is explained in the embodimentsi the invention can in principle on diodes, thyristors, integrated; Switching elements: including transistors and in pressure sensitive semiconductor devices can be realized with transistor construction. Becomes a * fe area of a diode or a thyristor according to the above Produced emitter formation process, this area has few dislocations, thereby making a device is obtained with a low level of leakage current.
Wird die Versetzungsdichte in einem Emitterbereich, der durch Eindiffundieren in eine aktive Halbleitervorrichtung gebildet wurde, zum Beispiel einer Vorrichtung, die die Wirkung eines Transistors liefert, so gesteuert, daß sieBecomes the dislocation density in an emitter region formed by diffusion into an active semiconductor device was formed, for example a device that provides the action of a transistor, controlled so that it
5 2
_ nicht mehr als etwa 10 /cm beträgt, wird das Rauschen bei niedriger Frequenz, in der Hauptsache das sogenannte 1/f
Rauschen auf einem niedrigen Pegel verringert. Ein derartiger Transistor läßt sich dadurch erzielen, daß man die Störstoffkonzentration
in dem Emitterbereich herabsetzt oder daß man in den Emitterbereich zusammen mit einem die Leitfähigkeit
bestimmenden Störstoff ein neutrales Ladungsmaterial wie Sn oder Pb einfügt, um auf dicce Weise Gitteraufbaufchlcr
in dem Emitterbereich zu beseitigen.5 2
_ is not more than about 10 / cm, the noise at a low frequency, mainly the so-called 1 / f noise, is reduced at a low level. Such a transistor can be achieved by reducing the concentration of impurities in the emitter region or by inserting a neutral charge material such as Sn or Pb in the emitter region together with an impurity which determines the conductivity, in order in this way to eliminate lattice build-up in the emitter region.
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- 1970-03-27 FR FR7011131A patent/FR2037280B1/fr not_active Expired
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|---|---|---|---|
| 8230 | Patent withdrawn |