DE2015333A1

DE2015333A1 -

Info

Publication number: DE2015333A1
Application number: DE19702015333
Authority: DE
Priority date: 1969-03-31
Filing date: 1970-03-31
Publication date: 1970-10-08
Also published as: GB1263009A; FR2059999B1; NL7004507A; FR2059999A1

Description

Dr. F. Zumsteln ββη. - Dr. E. Asemann Dr.R.Koenigeberger - Dipl.Phys.R. Holzbauer

Dr. F. Zumstsin.jun.

Patenl.u η ν.· Oi ! t ο

8 ΛΛ ϋ η e !; α η 2, Eriul.auriirsße "'· ' ' ι

9/Eb
44556-3

TOKYO SHIBAURA ELBOTRIO 00.,LTD Kawasaki-shi, Japan

Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen durch Ionen- Implantation von Verunreinigungen, sowie nach diesem Verfahren hergestellte Halbleitervorrichtungen.

Durch Anwendung des Ionen-Implantationsverfahrens anstelle des bekannten Diffusionsverfahrens können Verunreinigungen in einen extrem schmalem Bereich in beträchtlich hoher Konzentration eingeführt werden. Wird daher das Ionen-Implantationsverfahren zur Herstellung des Basisbereiches von Halbleiter-Transistoren angewendet, so ergeben sich Halbleitereinrichtungen, die für hohe Frequenzen geeignet sind, und deren Basisbereich schmal ist und einen niedrigen Widerstand besitzt.

009841 / 1 340

In der bisherigen Form des lonen-Implantationsverfahrens wird, wie in der Pig. 1 der beigefügten Zeichnung dargestellt, zunächst ein Kollektor-Bereich 1 und ein Emitter-Bereich 2 gebildet. Darauf wird aus Verunreinigungen, die durch Ionen-Implantation unter Verwendung einer einzelnen Implantationsenergie eingeführt werden, ein Basisbereich gebildet. Bei Halbleitervorrichtungen eines derartig planaren Aufbaues fällt die Konzentration der den Basisbereich bildenden Verunreinigungen, wie in Fig. 2 gezeigt, an der Oberfläche des Halbleiterkörper stark ab. Es sind daher verschiedene Versuche gemacht worden, die Verringerung der Konzentration von Verunreinigungen an der Oberfläche eines Halbleiterkörpers, die den Basisbereich bilden, zu kompensieren, beispielsweise durch mehrmalige Wiederholung wie in Fig. 3A gezeigt, der Ionen-Implantation von Verunreinig gungen, um durch Veränderung der Art der Implantationsenergie einen Basisbereich auszubilden. Wie ferner in Fig. 3B gezeigt, wurde versucht, bei der Ausbildung des Basisbereiches zusätzlich zur Ionen-Implantation die Diffusion anzuwenden. Bei beiden Verfahren sinkt Jedoch die Konzentration der Verunreinigungen im Basis-Kontaktbereich 4- oder rings um den Umfang des Emitterbereiches 5, der auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers ausgebildet ist, unvermeidlich ab. Es wurde ferner ein Verfahren zur Ausbildung einer Basiskontaktschicht 6 (Fig. 4) durch Ionen-Implantation entwickelt, wobei die Basiskontaktschicht eine hohe Konzentration an Verunreinigungen des gleichen Leitfähigkeitstyps besitzt wie der Basisbereich an dem Teil des Basis-Kontaktabschnittes 4·, der vom Emitterbereich 2 entfernt liegt. Auch hierbei ergibt sich jedoch zwischen dem Emitterbereich 2 und dem Basiskontakt 6 in der Uähe der Oberfläche des Halbleiterkörpers ein Teil 3 des Basisbereiches, wo die Verunreinigungen in geringen Konzentrationen implantiert werden, so daß sich am Emitterbereich 2 und der Basiskontaktschicht 6 ein hoher Widerstand ergibt. Obwohl durch die obigen Ionen-Implantationsverfahren tatsächlich der Widerstand und die Breite der

00984 1/1 3A0

BAD ORIGINAL

Basisschicht verringert wurden, besitzen"sie jedoch den Nachteil, daß sich rings um den Umfang des Emitterbereiches ein hoher Widerstand ergibt, so daß der Vorteil der Ionen-Implantat! on umgekehrt verringert wird.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher , ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung durch Ionen-Implantation anzugeben, bei der der Basisbereich einen niedrigen Viiderstand und eine geringe Breite besitzt, und bei der die Bereiche rings um den Umfang des Emitterbereiches ebenfalls einen geringen Y/idezstand besitzen, sowie eine nach diesem Verfahren hergestellte Halbleitervorrichtung.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird auf der Oberfläche eines Halbleiterkörpers ein stark konzentrierter Emitt'erbereich des gleichen Leitfähigkeitstyps wie des Körpers ausgebildet, angrenzend an die Seite des stark konzentrierten Emitterbereiches ,eine stark konzentriete Basiskontaktschicht des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps des Halbleiterkörpers ausgebildet, und durch Ionen-Implantation von Verunreinigungen durch die Oberfläche des Halbleiterkörpers nahe an der Unterseite des Emitterbereiches ein Basisbereich ausgebildet, so daß er mit der Kontaktschicht verbunden ist. Das erfindungsgemäße Verfahren kann ebenso ausgeführt werden, indem zunächst durch Diffusion ein niedrig konzentrierter Basisbereich ausgebildet wird, so daß er mit.der Basiskontaktschicht verbunden ist, bevor er durch Ionen-Implantation stark konzentriert wird, oder indem vor der Herstellung eines hoch konzentrierten Emitterbereiches ein hoch konzentrierter Basisbereich durch Ionen-Implantation angrenzend an die Unterseite des Emitterbereiches ausgebildet wird.

Die erfindungsgemäße- Halbleitervorrichtung weist einen Kollektorbereich und einen stark konzentrierten Emitterberelch auf, der auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet ist und den gleichen Leitfähigkeitstyp besitzt wie das Substrat, eine stark konzen-

triete Basiskontaktschicht, die angrenzend an die Seite des stark konzentrierten Emitterbereichs angeordnet ist und den entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp des Substrats aufweist, sowie einen Basisbereich, der angrenzend an die Unterseite des Emitterbereiches durch Ionen-Implantation von Verunreinigungenausgebildet ist.

Anhand der in der beigefügten Zeichnung dargestellten beispielsweisen Ausführungsformen wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigen;
Fig. 1 ein bekanntes Verfahren zur Herstellung einer HalbleitöT-vorrichtung ;

Figuren 2, 3A und 3B Diagramme mit der Darstellung der Verunreinigungsverteilung in einer auf bekannte Weise hergestellten Halbleitervorrichtung; Fig. 4 ein weiteres bekanntes Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung;

Figuren 5A bis 50 und 6A bis 60 das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren unter Anwendung einer dotierten üxydmaske; Figuren 7A bis "JE ein weiteres erfindungßgemäßes Herstellungsverfahren, bei dem der Basisbereich durch Diffusion vor seiner Herstellung durch Ionen-Implantation ausgebildet wird;

Figuren ÖA bis OE ein drittes erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren, bei dem keine dotierte Oxydmaske angewendet wird; und

Figuren 9A bis 9D ein viertes erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren, bei dem der Basisbereich vor der Herstellung des Emitterbereiches durch Ionen-Implantation gebildet wird.

Es ist bisher angenommen worden, daß, wenn angrenzend an einander ein stark konzentrierter Emitterbereich und eine weitere stark konzentrierte Schicht des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps ausgebildet werden, der Nachteil auftritt, daß die Emitter-

0098^1 /13A0

Leistungsfähigkeit abnimmt und die übergängskapazität der · Nachbarschaft des Emitterbereich.es ansteigt. Erfindungsgemäß hat sich jedoch gezeigt, daß, wenn wie oben beschrieben, eine stark konzentrierte Basiskontaktschicht angrenzend an einen stark konzentrierten Emitterbereich ausgebildet wird, der durch den dazwischenliegenden Übergang fließende Strom abnimmt, so daß die Verminderung der Emitter-Leistungsfähigkeit vernachlässigbar ist. Ferner hat sich gezeigt, daß bei Verminderung der Stärke des den Emitterber&ch berührenden stark konzentrierten Abschnittes der Anstieg der Übergangskapazität auf eine zulässige Höhe gesteuert werden kann. '

Bei den in den Figuren 5A bis 50, 6k bis 60, 7A bis 7E und 8A -Uis 8E gezeigten Ausführungsformen wird zunächst ein Emitterbereich· ausgebildet und darauf durch Ionen-Implantation von Verunreinigungen an einem Teil jenseits des Emitterbereiches ein Basisbereich ausgebildet. , .

Bei dem in den Figuren 5A bis 50 gezeigten Verfahren wird der Teil auf der Oberfläche eines Halbleiterkörpers, der einem Emitterbereich 12 entspricht, mit einer dotierten Maskenschicht 17 abgedeckt, die zur Ausbildung des Emitterbereiches 12 zu diffundierende Verunreinigungen enthält, jedoch die Duf&s'ion der Verunreinigungen in eine stark konzentrierte Basiskontaktschicht 16 hemmt. Die Außenseite der Oberfläche des Halbleiterkörpers, die der Basiskontaktschicht 16 entspricht, ist mit einer Maskenschicht 18 abgedeckt, die nicht mit Verunreinigungen dotiert ist. Danach werden Verunreinigungen eindiffundiert, um die hoch konzentrierte Basiskontaktschicht 16 auszubilden. Durch die mit Verunreinigungen dotierte Maske 17 werden Verunreinigungen des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps gegenüber den Basisverunreinigungen eindiffundiert, so daß der

0 0 9 8 U 1 / 1 3 A 0

stark konzentrierte Emitterbereich 12 ausgebildet wird, wobei die Außenfläche des stark konzentrierten Emitterbereiches 12 angrenzend an die stark konzentrierte Basiskontaktschicht 16 liegt (Pig. 5A). Nach Entfernung der dotierten Maske 17 für den Emitterbereich, wird die Ionen-Implantation von Verunreinigungen durchgeführt, um eine Basisschicht 13 auszubilden, wie in Fig. 5B gezeigt, und zwar angrenzend an die Unterseite der Emitterschicht.12, so daß sie auf der Basiskontaktschicht 16 liegt.

In Fig. 5A ist ein η-leitendes Siliziumsubstrat 20 gezeigt, dessen Widerstand 0,01 Ohm χ cm beträgt. Auf das Substrat 20 ist durch Aufwachsen aus der Dampfphase eine weitere n-leitende Siliziumschicht aufgebracht, deren Widerstand 1 0hm χ cm beträgt und die einen Teil des Kollektors 11 bildet. Das Substrat 20 und ein Teil des Kollektorbereiches 11 bilden zusammen den Kollektorbereich.-Es sei erwähnt, daß nicht stets ein zweischichtiger Aufbau benötigt wird, der sich durch Ausbildung eines Teils des Kollektorbereiches 11 auf dem Substrat 20 ergibt. Der Kollektorbereich 11 kann in einschichtigem Aufbau ausgebildet werden, wobei entweder das Substrat 20 oder ein Teil des Kollektorbereiches 11 eingespart wird. Die Oberfläche des Kollektorbereiches 11 wird zur Herstellung einer Siliziumdioxyds chfccht 18 von 0,4 yu oxydiert. Der Teil der Siliziumdioxydschicht 18, der die Ionen-Implantation behindert und auf dem Teil des Substrat aufgebracht ist, wo ein Emitterbereich und eine Basiskontaktschicht oder ein Basisbereich ausgebildet werden sollen, wird durch fotolithografisches Ätzen entfernt. Der Teil der Oberfläche des Substrates, der dem Emitterbereich 12 entspricht, wird chemisch oder durch Zerstäubung mit einer Siliziumdioxydschicht 17 abgedeckt, die mit η-leitenden Verunreinigungen dotiert ist, beispielsweise mit Phosphor (P). Durch eine Öffnung zwischen der Siliziumdioxydschicht 18 und der dotierten Siliziumdioxydschicht 17 wird als

009841 / 1340

Verunreinigungsquelle Bornitrid (BN) eindiffundiert, so daß sich eine stark konzentrierte p⁺-leitende Basiskontaktschicht 16 von 0,3 /u Tiefe ergibt. Durchr die dotierte Siliziumdiöxydschicht 17 wird Phosphor diffundiert, so daß sich ein stark konzentrierter Gleitender Emitterbereich 12 von 0,2 Ai Tiefe ergibt. In diesem Fall dringen die einander berührenden Enden des η-leitenden Emitterbereiches 12 und des p⁺-leitend.en Basiskontaktbereiches 16 leicht ineinander ein. Der Ausdruck "stark konzentrierte p—leitende Basiskontaktschicht" bezeichnet· hler eine Schicht, deren Oberfläche eine höhere Verunrelnigungskonzentration enthält als die maximale Verunreinigungskonzentration, die durch Ionen-Implantation in den p-leitenden Basisbereich 13 eingeführt wird. Darauf wird, wie in Pig. 5B gezeigt, die Ionen-Impalntation von Boratomen (B) unter Anwendung einer Energie von 40 kV durchgeführt. Dabei bildet sich der Basisbereich 13 mit eln=r Breite von O,ÜÖ au jenseits des Emitterbereiches 12 auf eine Tiefe vonO,28 /u mit einer maximalen Kon-

18 -"5 '
zentration, die auf 5 χ 10 cm _ in der mittleren Implantation eingestellt ist. Damit wird an der Unterseite der 0,28 /U tiefen Schicht der übergang zwischen dem Basis- und Kollektorbereich ausgebildet.

Die Oberfläche des Halbleiterkörpers wird, wie in Fig. 50 gezeigt, mit einer Siliziumdioxydschicht 19 abgedeckt. Nachdem das Bor durch Wärmebehandlung aktiviert ist, wird- eine Öffnung in die Teile der Siliziumdiöxydschicht 19 gebohrt, die dem Emitterbereich und der Basiskontaktschliht 16 entsprechen. Dadurch ergeben sich Emitter- und Basiselektroden 21 bztf. 22, sowie an der Unterseite des Halbleitersubstrats 20 eine Kollektorelektrode 23.

Bei einer nach diesem Verfahren hergestellten Halbleitervorrichtung (Fig. 50) liegen der n-leltende Emitterbereich 12 und die p⁺-leitende Basiskontaktschicht 16 angrenzend aneinander

00984 1 / 1 3 40

— σ —

und der Basisbereich 13 wird durch Ionen-Implantation mit extrem geringer Breite und hoher Verunreinigungskonzentration ausgeführt .

Beim herkömmlichen Diffusionsverfahren wird der Basisbereich 13 mit einer Breite von 0,2 /u und einer Spitzenkonzentration von 5x10 ' cm ^J ausgebildet. Dagegen besitzt beim erfindungsgemäßen Implantationsverfahren dieser Bereich eine Breite von

•I Q -I

0,08 αχ und eine Spitzenkonzentration von 5 x 10 cm . Darüberhinaus kann durch das erfindungsgemäße Verfahren die Basisbreite bis zu 0,05 /u verringert werden. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren liegen forner der Emitterbereich 12 und der Basiskontaktbereich 16 angrenzend aneinander und der Basisbereich 12 liegt nicht In der Nähe der Oberfläche des Halbleiterkörpers, so daß der Widerstand rings um den Umfang bzw. die Außenfläche des Emitterbeieiches nicht in merklichem Maße ansteigt. Ein auf diese Weise hergestellter Transistor besitzt so extrem gute Eigenschaften, daß die Grenzfrequenz f^ bei 10 GHz und der Basiswiderstand bei 20 0hm liegt. Bei diesem Transistor hat der Hochfrequenzbereich einen sehr geringen Basiswiderstand und die Emitter-Leistungsfähigkeit wird nicht verringert, bzw. die Emitterkapazität wird nicht erhöht. Ein Transitor mit solchen Eigenschaften konnte durch das herkömmliche Diffusionsverfahren oder ein anderes Ionen-Implantationsverfahren nicht hergestellt werden.

Anhand der Figuren βλ bis 60 soll nunmehr eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden. Der Teil der Oberfläche des Halbleiterkörpers, der der Basiskontaktschicht 16 entspricht, wird mit eira: Maskenschicht 18 abgedeckt (Pig. 6A). Auf dem Teil der Oberfläche des Halbleiterkörpers, der der Basiskontaktschicht 16 entspricht, der bereits mit de^Maskenschicht 18 abgedeckt ist, wird ferner eine weitere Maskenschicht 24 aufgebracht, die mit Basisverunreinigungen dotiert

00 9 8 Λ 1 / 1 3AO

ist, so daß die Emitterverunreinigungen abgedeckt sind. Darauf wird die Ionen-Implantation der Basisverunreinigμngen durchgeführt. Der erforderliche Teil der Oberfläche des Halbleiterkörpers außerhalb des Teils, der der Basiskontaktschicht 16 entspricht,wird zur Ausbildung -eines Emitterfensters 25 weggeätzt. Die Basisverunreinigungen werden aus der dotierten Maskenschiöht 24 zur Ausbildung einer stark konzentrierten Basiskontaktschicht 16 diffundiert und die Emitterverunreinigungen werden durch das Emitterfenster 25 diffundiert, so daß sich ein stark konzentrierter Emitterbereich 12 bildet, dessen Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt ist dem der Basiskontaktschicht· 16. Dabei liegt die Außenfläche des stark konzentrierten Emitterbereiches 12 angrenzend an die stark konzentrierte Basiskontaktschicht 16. Wie in Pig. 6B gezeigt, werden durch das Emitterfenster 25 durch Ionen-Implantation jenseits des Emitterbdreiches 12 Basis- *;ereunreinigungen eingeführt, so daß sich der Basisbereich 13 bildet.

Im folgenden soll nunmehr die in den Figuren 6 A bis 60 darge..-steilte Ausführungsform beschrieben werden. In Fig. 6A wird ein η-leitendes Siliziumsubstrat 20 mit einem Widerstand von 0,01 0hm cm verwendet. Auf das Substrat 20 wird ferner durch Aufwachsen aus der Dampfphase eine η-leitende Siliziumschicht mit einem Widerstand von 1 0hm cm bis zu einer Stärke von 5/u aufgebracht, die einen Kollektorbereich 11 bildet. Die Oberfläche des Kollektrobereiches 11 wird oxydiert, so daß sich eine Siliziumdioxydschicht t.8 von 0,4 yu Stärke bildet. Die Teile der Siliziumdioxydschicht 18, die einem Emitterbereich 12 und einer Basiskontaktschicht 16 entsprechen, werden durch fotolithografisches Atzen entfernt. Dort wird durch chemisches Abdecken oder Aufstäuben eine weitere Siliziumdioxydschicht 24 aufgebracht, die mit Boratomen dotiert ist. Darauf wird der Teil der dotierten Siliziumdioxydschicht 24, der dem Emitterbereich 12 entspricht, durch fotolithografisches Ätzen entfernt. Der so

00 9841/1340

hergestellte Halbleiterkörper wird 135 Minuten lang bei einer Temperatur von 110O⁰O aufgeheizt, so daß die Boratome bis zu einer Oberflächenkonzentration von 6x10 cnf^ und bis zu einer Tiefe von 0,6 >u eindiffundiert werden. Dadurch bildet sich eine start konzentrierte p⁺-leitende Basiskontaktschicht 16. Durch ein Emitterfenster 25 werden in der D_ampfphase I5 Minuten lang bei einer Temperatur von 85O⁰O in einer Oberflächenkonzentration von 5 χ 10 cm ^ und bis zu einer Tiefe von 0,13 /u Verunreinigungen ein'dif fundiert, die aus Phosphoroxychlorid (POOl,) bestehen. Dadurch bildet sich ein Stark konzentrierter Emitterbereich 12. Dabei tritt unvermeidlich, wenn auch schwach, ein Oxydfilm auf- dem Emitterbereich 12 auf, der durch eine Lösung aus saurem Ammoniumfluorid entfernτ wird. Durch die Diffusion der Emitterverunreinigungen kann der nleitende Emitterbereich 12 etwa 0,1 /u tief von unterhalb der mit Bor dotierten Siliziumdioxydschicht 2.4 i_n a_en oubstratkörper eindringen. Ferner dringt die stark konzentrierte ρ -leitende Basiskontakts chi cht 16, die aus der mit Bor dotierten Siliziumroxydschlcht 24 diffundiert ist, an dessen Ende in den Emitterbereich 12 um etwa 0,5 /U ein, so daß der stark konzentrierte n-leitende Emitterbereich 12 und die stark konzentrierte p⁺-leitende Basiskontaktschicht 16 in engen Kontakt miteinander gebracht werden. Es sei erwähnt, daß die hier verwendete stark konzentrierte Basiskontaktschicht 16 von der gleichen Art ist wie die anhand der Figuren 5L bis 50 beschriebene.

Darauf werden, wie in Fig. 6B gezeigt, durch das Emitterfenster 25 mit einer Energie von 40 kV mittels Ionen-Implantation Boratome bis zu einer Tiefe von 0,28 /u mit einer Spitzenkonzentration von 3 χ 10 cm in der mittleren Implantation eingebracht. Dadurch wird an der Unterseite des Emitterbereiches 12 ein p-leitender Basisbereich 13 ausgebildet. Dieser Basisbereich ist, wie dargestellt, mit der

009841/1340

ihn umgebenden Basiskontaktschicht 16-verbunden. Der Kollektorübergang zwischen dem Kollektorbereich 11 und dem Basisbereich 15 wird in einer Tiefe von 0,28/u von der Oberfläche des Substratkörpers ausgebildet, so daß der Basisbereich 13 eine Breite von 0,15 /u besitzt. Nachdem das Bor durch Wärmebehandlung aktiviert ist, werden, wie in Fig. 60 gezeigt, ein Emitteranschluß 21, ein Basisanschluß 22 und ein Kollektoranschluß

23 angebracht. Das Herstellungsverfahren gemäß den Figuren 6A bis 60 hat die gleichen Auswirkungen wie das der Figuren 5A bis 50.

Anhand der Figuren 7A bis 7E seil nunmehr eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben werden. Die mit den Figuren 6A bis 60 übereinstimmenden Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Eine Beschreibung der gleichen Verfahrensschrit⁺e erübrigt sich. Wie in Fig. 7A gezeigt, wird aus einer mit Bor dotierten Siliziumdioxydschicht

24 Bor in einen Kollektorbereich 11 eindiffundiert, so daß sich eine Basiskontaktschicht 16 bildet. Durch das Emitterfenster

25 werden, wie in Fig. 7B gezeigt, Boratome aus der Dampfphase bis zu einer Tiefe von 0,22 ax in aktiver Basiskonzentration von 1 χ 10 '"■ cm ·* eindiffundiert, so daß sieh eine Basisschicht 26 bildet, die vor der Ionen-Implantation mit der Basiskontaktschicht 16 verbunden werden muß. Yfie in Fig. 70 gezeigt, wird durch das Emitterfenster 25 Phosphor aus der Dampfphase bis zu einer Tiefe von 0,12 /u eindiffundiert, um einen nleitenden Emitterbereich 12 auszubilden. Der η-leitende Emitterbereich 12 dringt leicht von unterhalb der mit Bor dotierten Siliziumdioxydschicht 24 in den Halbleiterkörper ein, so daß der stark konzentrierte η-leitende Smitterbereich 12 und die stark konzentrierte p⁺-leitende Basiskontaktschicht 16 angrenzend aneinander^liegen können.Sine gemäß Fig. 70 ausgebildete

00 98 4 1 / 134 0

Halbleitervorrichtung besitzt, wie oben beschrieben, noch zu starke Konzentrationen an Basisverunreinigungen. Deshalb werden, wie in Fig. 7D gezeigt, durch das Emitterfenster 25 durch Ionen-Implantation Boratome eingeführt, um die Verunreinigungskonzentrationen an der Unterseite des Eraitterbereiches 12 zu heben. Dabei bildet sich ein Basisbereich 13, dessen Konzentration an Basisverunreinigungen auf 3x10 cm eingestellt ist. Darauf werden, wie in Fig. 7E gezeigt, Anschlüsse 21, 22 und angebracht. Bei einer derart hergestellten Halbleitervorrichtung können die p⁺-leitende Basiskontaktschicht 16 und der Basisbereich 13 durch die eindiffundierte Basisschicht 26 einander voll berühren. Damit wird der Basiswiderstand auf 10 Ohm 131 ϊι G11

oder/merklich niedrigeren Wert als bei den vorhergehenden Ausführungsformen verringert. Die Grenzfrequenz liegt bei 10 GHz. Bei den vorstehenden Ausführungsformen wird eine dotierte Maske verwendet. Durch Verwendung einer dotierten Oxydmaske erübrigt sich eine Haske.nausrichtung, so daß die Maßhaltigkeit, mit der der Basis-_> der Emitterbereich und die Anschlüsse ausgebildet werden, erhöht wird. Jedoch braucht die dotierte Oxydmaske beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht unbedingt verwendet zu werden.

Anhand der Figuren ÖA bis ÖD soll nunmehr ein Herstellungsverfahren beschrieben werden, bei dem keine dotierte Oxydmaske verwendet wird. Hit den Figuren 7A bis 70 übereinstimmende Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, die Beschreibung der gleichen Verfahrensstufen ist weggelassen. Die Oberfläche eines Halbleiterkörpers (Fig. ÖA) wird mit einr Siliziumdioxydscnicnt 18 maskenartig abgedeckte Der Teil der Silizlumdioxydschlcht 18, dor der Basiskontaktschicht 16 entspricht, wird durchfotolithografisches Ätzen weggeätzt. Durch ein so ausgebildetes Fenster wird Bor in der Dampfphase eindiffundiert, so daß sich eine Hasiskontaktschicht 16 ausbildet. Darauf wird, wie in Fig. 8b gezeigt, der Teil der Siliziumcioxydschicht 18 entfernt, der dem Emitterbereich 12 entspricht. Darauf wird aus der Dampfphase Bor in die Teile der Siliziumdioxydschicht 18 eindiffun-

009841/13 40

diert, die der Basiskontaktschicht 16 und dem Emitterbereich 12 entsprechen. Dabei bildet sich dne diffundierte Basisschicht 26, die wiederum mit der Basiskontaktschicht 16 verbunden ist. Die Überfläche der Basiskontaktschicht 16, wird, wie in Pig. '80 gezeigt, mit einer Siliziumdioxydschicht 26 maskenartig abgedeckt. Durch das Emitterfenster 25, das durch wegätzen von Teilen der Siliziumdioxydschicht 26 ausgebildet ist, wird aus der Dampfphase Phosphoroxychlorid (POOl-,) eindiffundiert, so daß sich angrenz end'an die Basiskontaktschicht 16 der Emitterbereich 12 bildet. Wie in Flg. 8d gezeigt, wird durch Ionen-Implantation Bor eingeführt, um die Verunreinigungskonzentration der an der Unterseite des Emitterbereiches 12 ausgebildeten diffundierten Basisschicht zu erhöhen. Darauf werden, wie in Pig. SE gezeigt, die Anschlüsse 21', 22 und 23 angebracht. Der nach diesem Verfahren hergestelltenTHalbleitervorrichtung fehlt ί,Λϊΐβ dotierte Oxydsehicht, so daß die Maskenausrichtung unbefriedigend ist. Die Grenzfrequenz fy liegt bei 8GHz und der Basiswiderstand steigt auf 15 Ohm.

Anhand der Figuren 9A bis 9D soll nunmehr der Fall beschrieben werden, in dem vor der Ausbildung des Emitterbereiches durch Ionen-Implantation von Verunreinigungen ein Basisbereich hergestellt wird. Dieses Verfahren ist zwar bei sämtlichen Ausführungsformen, der Figuren 5A bis 50, 6A bis 60, 7A bis 7E und 8A bis 8E anwendbar, soll jedoch anhand des Verfahrens der Figuren 6A bis 60 beispielsweise beschrieben werden. Die mit den Figuren 6A bis 60 übereinstimmenden Teile der Figuren 9A bis 9D sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und die Beschreibung der gleichen Verfahrensschritte wird weggelassen. In Fig. 9A wird aus einer mit Bor dotierten Siliziumdioxydschicht 24 Bor eindiffundiert, so daß sich eine p⁺-leitende Basiskontaktschicht 1 6 bildet. Danach wird, wie in Fig. 9B gezeigt, durch ein Emitterfens.ter 25 Bor implantiert, um den p-leitenden Basisbereich 13 zu bilden. Ferner wird, wie in Fig. 90 gezeigt, Phosphoroxychlorid (POOL) aus der Dampfphase eindiffundiert,

0Q9841/1340

so daß sich ein η-leitender Emitterbereich 12 bildet. Darauf werden, wie in Fig. 9D gezeigt, die Anschlüsse 21, 22 und 23 angebracht. Auch in disem Fäll liegt die Grenzfrequenz f^ bei 8 GHz und es ergeben sich im wesentlichen die gleichen Auswirkungen wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen.

009841/1

Claims

PAT S H. 3? AESP Rl) O H E . -

1-.■ !Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen, bei ^-' dem ein Halbleitersubstrat hergestellt wird, das ein Kollektorbereich eines Leitfähigkeitstyps bildet, bei dem auf der Überfläche des Halbleitersubstrats ein Emitterbereich des gleichen Leitfähigkeitstyps wie des Kollektorbereiches ausgebildet wird, bei dem eine Basiskontaktschicht des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps gegenüber dem des Emitterbereiches ausgebildet wird und bei dem durch Ionen-Implantation von Verunreinigungen durch die überfläche des Halbleitersubstrat es ein Basisbereich des entgegengesetzten Leltfähigkeitstyps gegenüber dem des Emitterbereiches ausgebildet wird, dadurch g e k e η η ζ e1 c h η e t , daß der Emitterbereich auf eine starke Konzentration gebracht wird, daß die Basiskontaktschicht so ausgebildet wird, daß sie eine hohe Konzentration besitzt und angrenzend an die Seite des Emitterbereiches liegt, und daß der Basisbereich so ausgebildet wird, daß er angrenzend an die Unterseite des.JLmitterbereiches liegt und mit/der Basiskontaktschicht verbunden 1st.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e .η η ζ e ic h net, daß bei der Ausbildung des Emitterbereiches und der Basiskontaktschicht diejenigen Teile der Oberfläche des Halbleitersubstrats, die außerhalb der Teile liegen, die der Basiskontaktschicht und dem Emitterbereich entsprechen, mit einem Isoliermaterial, das die Ionen-Implantation von Verunreinigungen behindert, abgedeckt werden, daß der Teil der Oberfläche des Halbleitersubstrats, der dem Emitterbereich entspricht, mit einem Isoliermaterial abgedeckt wird, das zur Ausbildung des Emitterbereiches einzudiffundierende Verunreinigungen enthält, daß die Emitterverunreinigungen aus der dotierten Maske zur Ausbildung des ümitterbereiches diffundiert werden und die Basisverunreinigungen aus dem Teil

009841/1 3AO

der Oberfläche des Halbleitersubstrats·, die der Basiskontaktschicht entsprechen, diffundiert werden, so daß die Basiskontaktschicht angrenzend an die Seite des JBmitterbereiches ausgebildet wird, und daß durch Ionen-Implantation durch den Teil der Oberfläche des Halbleitersubstrats, der dem Bmitterbereich und der Basiskontaktschicht entspricht, Verunreinigungen eingeführt werden, nachdem die dotierte Maske zur Ausbildung des ilmitterbereiches entfernt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ausbildung des jtnmitterbereiches und der Basiskontaktschicht der Teil des Halbleitersubstrats, der der Basiskontaktschicht entspricht, mit einem Isoliermaterial abgedeckt wird, das mit Basisverunreinigungen dotiert 1st und die Ionen-Implantation behindert, daß aus der dotierten Maske Basisverunreinigungen und aus d°m i'eil der überfläche' des Halbleitersubstrats, der dem Emltt.erbereich entspricht, Emltterverunrelnigungen diffundiert werden, so daß die Basiskontaktschicht angrenzend an die Seite des Emitterbereiches ausgebildet wird, und daß durch Ionenimplantation durch den Teil der Oberfläche des Halbleitersubstrats der dem Bmitterbereich entspricht, Basisverunreinigungen eingeführt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ausbildung des Smltterbereiches und der Basiskontaktschicht der Teil der Oberfläche des Halbleitersubstrats, der der Basiskontaktschicht entspricht, mit einem Isoliermaterial maskenartig abgedeckt wird, das mit Basisverunreinigungen dotiert ist und die Ionen-Implantation behindert, mit einem eingebrachten Emitterfenster, dalß die Basisveranreinigungen durch das Emitterfenster diffundiert werden, so daß eine Basisschicht ausgebildet wird, und daß durch das Emitterfenster auf eine geringere Tiefe als die eindiffundierten Basisverunreinigungen Emitter-

009841/1340

verunreinigungen diffundiert werden, und daß zur Ausbildung des Basisbereiches durch Ionen-Implantat!on Basisverunreinigungen durch das Emitterfesnter eingebracht werden, die auf • der diffundierten Basisschicht an der Unterseite des Emitterbereiches liegen. '
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichh ej; » daß zur Ausbildung des Emitterbereiches und der Basiskontaktschicht die Oberfläche des Halbleitersubstrats •mit einem Isoliermaterial maskenartig abgedeckt wird, daß in den Teil der Isoliermaterialmaske, der der Basiskontaktschicht entspricht, ein Fenster eingebracht wird, um durch dieses Basisverunreinigungen zu diffundieren, daß der Teil der Isoiiermaterialmaske, der dem Emitterbereich entspricht, entfernt wird, um in den Teil Basisverunreinigungen einzudiffundieren, der der Basiskontaktschicht und dem Emitterbereich entspricht, um so eine Basisschicht auszubilden, daß die- Übrigen Teile der Oberfläche des Halbleitersubstrats außerhalb denen, die dem Emitterbereich entsprechen, mit einem Isoliermaterial maskenartig abgedeckt werden, das die Ionen-Implantation behindert, daß Emittervärunreinigungen in eine geringere Tiefe als die eindiffundierte Basisschicht diffundiert werden, und daß zur Ausbildung der Basisschicht durch Ionen-Implantation Basisverunreinigungen durch die Oberfläche des Halbleitersubstrats eingebracht werden, so daß sie auf der diffundierten Basisschicht liegen, um so auf der Unterseite des Emitterbereiches einen Basisbereich zu bilden.
6. Halbleitervorrichtung, hergestellt gemäß dem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einem Halbleitersubstrat, das aus einer Kollektorschieht des gleichen Leitfähigkeitstyps wie dem des Substrats besteht, einem auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildeten Emltter-

0 09 8U 1 / 13 40

bereich, einer Basisicontaktschicht des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps wie dem des Halbleitersubstrats, und einem durch Ionen-Implantation gebildeten Basisbereich, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitterbereich eine hohe Konzentration besitzt, daß die Basiskontaktschicht eine hohe Konzentration besitzt und angrenzend an die Seite des .Emitterbereiches liegt, und daß der Basisbereich an der Unterseite des Emitters, liegt und mit der Basiskontaktschicht verbunden ist.
7. Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen, bei f dem ein Halbleitersubstrat eines Leitfähigkeitstyps hergestellt wird, das einen Kollektorbereich bildet, bei dem eine Basiskontaktschicht des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps des Kollektorbereiches ausgebildet wird, bei dem vor der Ausbildung eines Emitt^rbereiches durch Ionen-Implantation Basisverunreinigun^en durch die Oberfläche des Halbleitersubstrats bis zu einer vorgeschriebenen Tiefe eingebracht werden und bei dem Emitterverunreinigungen durch die Oberfläche des Halbleitersubstrats eindiffundiert werden, um einen Emitterbereich zu bilden, dessen Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt ist dem der Basiskontaktschicht, dadurch gekennzeichnet , daß die Basiskontaktschicht mit hoher Konzentration ausgebildet wird, daß der Basisbe- - reich so ausgebildet wird, daß er mit der Basiskontaktschicht verbunden ist, und daß der Emitterbereich so ausgebildet wird, daß er eine hohe Konzentration besitzt und angrenzend an die Seite der Basiskontaktschicht und die Oberseite des Basisbereiches liegt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung der Basiskontaktschicht der Teil der Oberfläche des Halbleitersubstrats, der der Basiskontaktschicht entspricht, mit einem Isoliermaterial masken-

QQ984 1 / 1340

artig abgedeckt wird, das mit Basisverunreinigungen, dotiert ist und die Ionen-Implantation mit einem eingebrachten Emitterfenster behindert.

0098A1/1340