DE2019655A1 - Verfahren zur Halbleiterherstellung und zur Herstellung eines dotierten metallischenLeiters - Google Patents

Verfahren zur Halbleiterherstellung und zur Herstellung eines dotierten metallischenLeiters

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DE2019655A1 DE19702019655 DE2019655A DE2019655A1 DE 2019655 A1 DE2019655 A1 DE 2019655A1 DE 19702019655 DE19702019655 DE 19702019655 DE 2019655 A DE2019655 A DE 2019655A DE 2019655 A1 DE2019655 A1 DE 2019655A1
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Description

2019655 Dr. Horst Schüler 22. April 1970
Patentanwalt
6 Frankfurt/Main 1
Niddastr. 52
144o - RJ) - 2241
GENERAL ELEGTRIG COMPANY
1 River Road
Schenectady, N.Y./USA
Verfahren zur Halbleiterherstellung und zur Herstellung eines dotierten metallischen Leiters.
Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Halbleitervorrichtungen unter Verwendxmg eines neuartigen Diffusionsverfahrens. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Diffusionsverfahren und nach diesem hergestellte Vorrichtungen, wobei ein abgeschiedener metallischer Leiter als Diffusionsquelle der Verunreinigungen benutzt wird, welche den Leitfähigkeitstyp bestimmen.
In der Halbleitertechnik sind verschiedene Verfahren bekannt, welche verwendet werden, un in einen Halbleiter Verunreinigungen einzubringen, um ihm den richtigen Leitfähigkeitstyp und Leitfähigkeitswert zu vermitteln, Einige solcher Verfahren beinhalten das Wachsen eines Kristalls aus einer mit den Verunreinigungen dotierten Schmelze und das epitaxiale Kristallwachstuiii aus einem die Verunreinigung enthaltenden Dampf. Andere Verfahren schließen Festkörperdiffusion
44/17
und Legierung und Umkristallisation ein, Deu Fachmann sin.; viele solcher Verfahren bekannt.
Ein besonders bei der Herstellung von planaren-Huibieitern brauchbares Verfahren verwendet vorteilhafterweise eine Diffusionsmethode, bei der eine Verunreinigun ; in einen ausgewählten Bereich des Halbleiterraaterials eingebracht wird. Wenn es beispielsweise erwünscht ist, Bereiche nit Leitfähigkeitseigenschaften voia n-i'yp unter Verwendung einer Donatorverunreinigung, beispielsweise Phosphor, in einen: der Oberfläche benachbarten "eil eines Üiliziuuplättchens vom p-"yP auszubilden, dann wird das ii.it ein.ni Lluster einer Siliziumoxidschicht versehene Plättchen während einer ausreichenden Zeit beheizt, beispielsweise 1/2 stunde lang, bei einer geeigneten Temperatur, beispielsweise Tooo 0C. Eine Menge eines Donators, beispielsweise Phosphorpentoxid, wird in unmittelbarer Nachbarschaft dazu auf einer Temperatur von 25o 0G gehalten. Das Pp^c ve**dampft und reagiert mit dem, freiliegenden Siliziumplättchen. Das Plättchen enthält dann ge-
di trennte Oberflächenbereiche, die mit üiliziumfcxid bedeckt bzw. mit Phosphor dotiert sind. Das Plättchen wird dann in einer ■ "Eindring"-Ütufe etwa auf 11oo G 4 Stunden lang in InertrL-äsatmosphäre, beispielsweise Argon» erhitzt, um die Diffusion des Phosphors in das Plättchen hinein zu bewirken. Zum Herausarbeiten von Kontaktöffnungen durch die SiOp-ächicht wird ein konventionelles Verfahren- unter Verwendung von Photoresist benutzt. Manchmal kann es notwendig sein, eine zweite Diffusionsstufe anzuwenden, um den Kontaktwiderstand zu verbessern, der infolge der Abreicherung der Verunreinigung (in diesem Falle Phosphor) während der Eintreibstufe entsteht. Ein Kontaktmaterial wird in einen durch ein Photoresistmaterial erzeugten Muster aufgedampft und erhitzt,um den Kontakt fest mit dem Üilizium zu verbinden. Dieses Verfahren hat gegenüber anderen vörbekannten Verfahren den Vorteil, dass es keine individuelle Atzung jedes ilbergangshereich.es nach seiner Ausbildung erfordert. Man erhält leicht äußerst feine lluster, die für komplizierte elektronische Schaltungen notwendig sind.
Q 0 9 8 4 6 / 1 7 9 3 ÄAD
Es wäre äußerst vorteilhaft, ale Ansuhl der bisher für die ;ieryteilung von Halbleitervorrichtungen nach Jiffusionsverfanr ·η notwendi ;en Yeri'alirensachritte zu begrenzen und trotzdem die gleiche Qualität des Erzeugnisses beizubehalten. Es ware außerdem äußerst günstig, ein Verfahren anzuwenden, welches gleichzeitig einen guten thermischen, mechanischen und elektrischen Kontakt mit dem Halbleitermaterial ergibt und auch eine quelle von geeigneten, den Leitfähigkeitstyp bestimmenden Verunreinigungen liefert.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahren für Halbleitervorrichtungen unter Verwendung der Diffusion zu liefern, welches die Anzäil und Kompliziertheit der Verfahrensstufen der bekannten Verfahren verringert, ohne in irgendeiner Weise die Qualität der erzeugten Vorrichtungen oder die Vorteile der Verfahren zu beeinträchtigen.
iJin weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein vereinfachtes Verfahren nit einem einzigen Verfahrensao:";ritt der Diffusion für die Herstellung von Halbleitervorrichtungen und Schaltungen zu liefern.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, verbesserte Methoden zur Ausbildung von ohm1sehen Kontakten an Halbleiterkörpern zu liefern.
Ein weiteres Verfahren der vorliegenden Erfindung besteht darin, verbesserte, selosttäti- genau übereinandergefügte Halbleitervorrichtungen zu erhalten. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine vereinfachte Hersteliungsiuethode für Vorrichtungen unter Verwendung der Diffusem zu erhalten, welche den Aufbau von Halbleitervorrichtungen gestattet, die einen guten thermischen, mechanischen und elektrischen Kontakt zwischen einen Halbleiterkörper und einem Metalleiter besitzen, der sowohl als Elektrode als auch als Quelle für die den Leitfähigkeitstyp bestimmenden
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-4-Verunreinigungen dienen kann.
Kurz gesagt wird gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ein metallischer Leiter, der mit einer oder mehreren den Leitfähigkeitstyp bestimmenden Aktivator-Verunreinigungen dotiert ist, auf einem vorgewählten Teil einer Oberfläche eines Halbleiterkörpers abgeschieden. Der Bedeutungsumfang des hier verwendeten Ausdrucks "metallisch" soll Metalle und Metall-Legierungen·umfassen, er soll jedoch nicht rJetalloide, beispielsweise Germanium, Silizium und Halbleiterverbindungen, einschließen. Die Aktivator-Verunreinigungen werden auf eine vorgegebene Tiefe in den Halbleiterkörper hineindiffundiert und dadurch die elektrischen Eigenschaften des Diffusionsbereiches des Halbleiters geändert. Der metallische Leiter dient als Quelle für das Diffusionsmaterial und anschließend als Elektrode für den Diffusionsbereich, welcher nachstehend als Bereich des Halbleiturkörpers mit veränderter Leitfähigkeit bezeichnet wird. Die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Halbleitervorrichtungen sind gekennzeichnet dadurch, dass sie einen metallischen Leiter mit den Leitfähigkeitstyp bestimmenden Verunreinigungen besitzen, welcher über dem Halbleiter angebracht int und mit ihm in einem Bereich in Kontakt steht,welcher im wesentlichen zusammenfällt mit einem Bereich oder Bereichen in dem Halbleiterkörper, die mit den Leitfähigkeitstyp bestimmenden Verunreinigungen dotiert sind.
Ein besseres Verständnis der Erfindung sowie weiterer Ziele und Vorteile derselben ergibt sich aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen im Zusammenhang mit den Abbildungen.
Pig. 1 ist ein Fließbild zur Darstellung der Ausbildung einfacher Dioden mit p-n-Übergangsbereich gemäß der Erfindung.
Die '
Pig.· 2 a bis 2 i bilden eine Folge von schematischen Dar-
,- .,-λ,,γ **£ 0 098 46/17 93
2019658
Stellungen einfacher p-n-Dioden während des Herstellungsverfahrens entsprechend den verschiedenen Stufen des. Fließbildes der Fig, I.
Pig. 3 ist eine Draufsicht einer Anordnung von einem erfin- · dun jsge^iäß hergestellten Halbleiterplattchen mit Widerstanaselementen mit inhärenter Festlegung ihrer gegenseitigen Lage (self-registered).
Fig. 4 int eine Draufsicht eines erfindungsgemäß aufgebauten lateralen bipolaren Transistors.
Fig.5 ist ein Querschnitt durch einen Teil der Vorrichtung nach Fig. 4 längs der Linie 5-5.
Fig. 6 ist ein Querschnitt eines Teils einer anderen Ausführungsforiii der Erfindung.
Fig. 7 ist ein Querschnitt eines erfindungsgemäß aufgebauten Hochspannungs-Gleichrichters.
Fig. 8 ist ein Querschnitt eines Teils einer alternativen Ausführungsform von erfindungsgemäßen Torrichtungen.
Fig. 9 ist ein Querschnitt eines Teils eines n-p-n-Transistors, der gemäß der vorliegenden Erfindung durch Diffusion hergestellt wurde.. ·
Me ■■■ '/ . ■
Fig.1 σ und 11 zeigen verschiedene Ansichten eines erfindimgsgeiiiäßen. bipolaren Transistors» ■ \
Es vnirde gefunden, dass ein laetullischt.r Leiter, der eine kleine Menge einos den Leitfähigkeibutyp bestimmenden Dotierungsmit tolii enthält, durch geeigne t?. Verfahren auf ßiriem Halbleiberplat fcchen au ;g^bLl.de C werden ^anri, beispielowelse durch kathou ii-scri.' Zr,-rü t,a:Lbun ; iwu ;iner ir.;ra tu.unuri-i^HiLie L Le>
0 0 H 8 iß / 1 7' η τ
• -6-
welehe eine vorgegebene Zusammensetzung aus einem tue tall und dem Dotierungsmittel enthält. Das -Plattchen kann dann erhitzt werden, um das Dotierungsmittel in den Halbleiter hinein zu diffundieren. Das Metall, welches .als Elektrode wirken kann, kann in jeder gewünschten räuinlicnen liOrm gestaltet werden, wodurch man eine große Beweglichkeit bei der Herstellung von diesen Vorrichtungen erhält.
'ieniäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden einfache Dioden ;ai t p-n-übergangabereich dadurch hergestellt, dass ein metalli3ch-.-r Leiter mit eine.· entsprechenden Konzentration der ien leitf;ihigkeitstyp bestimmenden Verunreinigung verwendet wird. Zunächst wird ein Isolationsfilm, beispielsweise Siliziumdioxid, über dera Hauptteil eines Halbleiterplättchens, bsi spielsweise η-Uy ρ Üilisium, ausgebildet. Die Isolationsschicht, welche eine Dicke zwischen 1ooo A und 5ooo κ besitzen kann, wird durcn ein konventionelles Masken- und Ätzverfahren unter Verwendung von i'hotoresist mit einem Muster versehen,, uiu ausgewählte l'eile der darunterliegenden Oberfläche des Halbj-eiterinaterials frei zu legen.
Unter Verwendung von Trioden-Zerstäubungsverfahren wird Deispielsweise ein metallischer Leiter über den Bereichen des !,lusters der Isolationsschicht und in ien Öffnungen in dem Isolationsfilia ausgebildet,. wo. er'in Kontakt mit .ien freiliegenden Oberflächenteilen äes, darunterliegenden Halbleiterplättchens steht. Die Kathode, ;des ;Trioden-Zerstäubungsgerätes besteht aus -eineu metallischen Leiter und einer Aktivatorverunreinigung und. kann entweder, in j?.qrm einer Legierung oder einer feinkörnigen Mischung vorliegen.
Es is b .erwünscht, dass: der verwendete metallische Leiter einen Wt'irmeausdehnungskoeffizienten besitzb, welcher demjenigen den Halblei.termateriala und der Isolationsschicht genügend nahe kommt, Uni di.e öpannuagön ausZusohlLeiipn^dle, sich bilde/n^,,,. können,·" wetin ..die Jtrui:tur er rhi. tzt -. odf;,-; fL,bgt.)kuh,i.t wird, ...Auf
0 MM7 11
SAD
diese Weise wird ein ,^uter mechanischer Kontakt mit der Halbleiteroberfläche gewährleistet. Es ist weiterhin erwünscht, dass der metallische Leiter aus einem hochtemperatur-beständigen Material besteht, so dass er nicht schmilzt und/ oder mit dem Halbleiter eine Legierung in einem solchen Ausmaß bildot, dass die gesteuerte Diffusion ausgeschlossen wird. Da b^i vielen Herstellungsverfahren ein Atzen des Uetal-films, der sich in unmittelbarer Nachbarschaft zu eineia Isolationsfilm, beispielsweise äiliziumdioxid, befindet, vorkommt, ist"in diesen Fällen ein Kriterium für die Auswahl des metallischen Leiters, dass er beständig gegen die Ätzmittel ist, die zum iit^en von Isolationsfilmen verwendet werden. In ähnlicher Weise sollte in diesen Fällen der metallische Leiter durch Atzmittel geätzt werden können, welche Ii5Olation3filme nicht nachteilig beeinflussen.
Xn der nachfolgenden Beschreibun,; wird zui;4 Zwecke der Klarheit und Kürze der Beschreibung und lediglich als Beispiel als Leitermetall Molybdän beschrieben. Selbstverständlich können jedoch andere metallische Materialien, beispielsweise Wolfram, und ebenso Legierungen von Wolfram und Molybdän und metallische Verbindungen und Legierungen verwendet werden, iie ähnliche elektrische Leitfähigkeit, Hochtemperaturverhalten uni Beständigkeit gegen Ataung und physikalische Eigenschaften besitzen, wenn sie den angegebenen Anforderungen und den gewünschten Ergebnissen entsprechen. In ähnlicher Weise wird.zur Verkürzung und Erleichterung der Beschreibung Silizium als verwendetes Halbleitermaterial beschrieben, obwohl andere Halbleiter, beispielsweise Germanium, Galliumarsenid usw. verwendet werden können.
Ebenfalls zur Vereinfachung der Beschreibung wird hier Hör als Verunreinigung beschrieben, obwohl andere Aktivatorverunreinigungen, beispielsweise Phosphor, mit -Silizium ver-« wendet werden können, während Zink oder Zinn mit Galliumarsenid verwendet werden können. Andere Verunreinigungen, sowohl die üblichen Akzeptoren als auch Donatoren, sind
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geeignet in Abhängigkeit von dei.i gewünschten Halbleitertyp und seiner anschließenden Verwendung.
Die Konzentration des Bors in den Molybdän, das beispielsweise als Le^ierun^squelle verwendet wird, hängt von der gewünschten Konzentration in den ausgewählten Bereichen des Halbleiterkörpers ab. Es kann jedoch beispielsweise ein p-n-Übergangsbereich in einem Körper aus η-Typ Silizium gebildet werden, wenn durch Diffusion Bor in diesen Bereich aus einer Molybdän-Bor-Legierung eingebracht wird, die etwa 3 Atom /ο Bor enthält und in innigem Kontakt mit- dem Siliziumkörper verbunden ist. Bej einem solchen Beispiel wird die Schicht aus mit Bor dotiertem Molybdän durch Kathodenzerstäubung auf einem gemusterten Teil einer Isolationsschicht, aufgebracht und kann eine Dicke zwischen 7oo und 1o ooo A aufweisen. Wahlweise können anderu Verfahren verwendet werden und die Kathodenzerstäubung wird nur als Beispiel beschrieben. Das Muster kann stark variieren gemäß dem gewünschten Endergebnis. Bei einem bestimmten Beispiel jedoch können eine Reihe von kre^foiynigen Öffnungen mit einem Durcjrmieqser von etwa 0,075 inm/un.i Mittenabständen von etwa 0,5 mm/angewendet werden«
Um beispielsweise die Diffusion von Bor in beispieL^weise Silizium zu erhalten, wird ein Siliziumkörper mit einen entsprechenden Muster von freigelegten Teilen der Siliziumoberfläche mit beispielsweise einer Molybdän-Bor-Legierung kontaktiert und auf Temperaturen von etwa 1100 0G in einer Inertgas-Atmosphäre erhitzt, wodurch die Atome des Bors in den Bereich der kontaktierten Teile der SiIiziumoberflache hineindiffundieren. Wie dem Fachmann bekannt, hängt bei einer Diffusion bei vorgegebener Temperatur die Zeitdauer der Diffusion im wesentlichen von der gewünschten Tiefe des Diffusionsbereichs ab. Die Diffusionstiefe ist etwa proportional der Quadratwurzel der Diffusionszeit. Diese Beziehungen gelten auch dann, wenn ein Metall, das wenig oder überhaupt nicht mit dem Halbleiter reagiert, als Träger für das dif-
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fundierende Material· verwendet wird.. Die typischen Diffusions-■ zeiten liegen im Bereich von einigen Minuten bis Wochen in Abhängigkeit von dein Verunreinigungsmaterial, von dem Halbleiter und von der Temperatur, tfenn beispielsweise Bor bei · 10-10 0C in Silizium- hineindiffundi rt wird, wird ein etwa 1 Mikron tiefer p-Bereich in etwa 3 Stünden.,ausgebildet.
j.ianehmal kann en erwünscht sein, den Molybdänlei .er vor der Diffusion der Verunreinigung in das Siliziummaterial mit einer Schutzschicht zu versehen, um zu verhindern, dass sich auf . dem Molybdän in Folge der Sau -rstoffspuren in der -Inert-gas at υιό sphäre Oxide ausbilden. Me Schutzschicht sollte .ein Material enthalten,- welches'die für die anschließende Diffusion in dem metallischen leiter zur Verfügung stehende Konzentration der Verunreinigungen nicht wesentlich verringert. Die Schutzschicht sollte auch nach der Diffusion -erwünschten.^ ' falls entfernbar sein. Beispielsweise ist Siliaiumdioxid, das beispielsweise leicht ia.it "gepuffertem Hi*'1 entfernt werden kann, ein geeignetes Material für die Schutzschicht.
Wenn die Diffusion beendet ist, kann die Metallschicht uurch ■Maskieru-ngs- und Ätzverfahren unter Verwendung von Photoresist mit einem Muster versehen werden, um eine Vielzahl von diskreten p-*n-Dioden auszubilden. Alternativ kann das gleiche Ziel dadurch erreicht werden, dass man vor der Diffusion einen metallischen Film in Form eines ilusters ausbildet. Daher ergibt eine einfache aber wirksame Diffusionstechnik eine Quelle für die Diffusion von Verunreinigungen in einen Bereich eines Halbleiters hinein. Zusätzlich dazu liefert die metallische Schicht gleichzeitig einen Kontakt ciit niedriger. Impedanz für den Diffusionsbereich mit geänderter Leitfähigkeit, wenn die Oberflächenkonzentration des in den Halbleiter hineindiffundierten Aktivators genü-,jend hoch ist, d.h. bei Silizium größer als 10 ■* Atome pro Kubikzentimeter. Iu allgemeinen wird dieses Ausmaß der Dotierung erreicht.
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Ein Beispiel für die Ausbiluun·; einer Vielzahl von p-n-Dioden auf einem einzelnen Halbleiterplättchen gemäß der vorliegenden Erfindung wird schematise!:! veranschaulicht durch das Fießdiagramm der Fi.-. 1 und die 'entsprechenden sehematlachen Darstellungen der Fig. ά a bi^ 2 i, welch-; den aufeinanderfolgenden Stufen der Fi,;. T entsprechen und iin Querschnitt die aufeinanderfolgenden Zustände eine.j Teils eines Siliziumhalbleiterplättchons wiedergeben, das erfindungsgemäß zu p-n-Dioden verarbeitet .vird. Zum Zwecke der Kürze der Darstellung werder. die Einzelheiten bei Verwendung von Silizium beschrieb-n, obwohl die vorliegende Erfindung für die Herstellung von Halbleitervorrichtungen auü einer Anzahl von Halbleitern, be:spielsweise germanium, Silizium, Galliumarsenid usw., verwendet werden kann.
In den Fig. 1 und 2 a ist ein η-Typ Sillziumplä.ttchen 1o
etwa .Π zoll) dargestellt, das Abmessungen von/2. 5 mm/Durchmesser un.i eine Dicke von etwa 0,25 ma/aufweisen kann. Vorzugsweise ist ao.y Öiliziumplättchen Donokristallin mit einem Paar Hauptachsen, deren Orientierung beispielsweise parallel zur (1,1,1) -Ebene liegen kann. Um eine angemessene Leitfähigkeit des Üiliziumplättchens zu erhalten, ist darin eine geeignete Jonatorverunreinigung enthalten. Beispielsweise ist Phosphor in
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einer Konzentration von 6 χ 10 Atomen pro Kubikzentimeter Silizium ausreichend, um ein η-Typ Plättchen mit einem spezifischen Widerstand von etwa 1 Ohin-Zenti^ueter zu erhalten. Dieses Plättchen kann als Substrat für die Ausbildung von Halbleitervorrichtungen ge...äß der Erfindung verwendet werden. Hierzu wird zunächst das Plättchen mit einem Lluster eines Isolationsfilms über einem Hauptteil der Oberfläche versehen. Dieser Film wird dann als luaske verwendet, um eine selektive Kontaktierung von Teilen dieser Oberfläche mit einem Film eines metallischen Leiters zu gestatten, welcher die gewünschten Verunreinigungen enthält, μλ beispielsweise in den Halbleiterplättchen p-n-Übergangsbereiche auszubilden. Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung des dünnen Isolationsfilms 11 entsprechend Fig.1 und 2 b be-
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»teht auij der trockenen üx:dation ein „τ Hauptfläche des äiliziumplättchens. Zunächst wird das Plättchen in eine Reaktionnkamirier eingeführt und auf ein<3 Temperatur von etwa "1OGO 0O bin 12U0 0C"erhitzt. Eine geeignete Dicke für einen durch thermische Beha.nd.lUn _, aufgebrachten Film aus Silisiumdioxid iat etwa ^uOO Λ .Dies wird dadurch erreicht, das-.·?, die obi.;en Bedingungen etwa" 2 stunden- lang aufrecht erhalten werden.
Obwohl dan oben beacririebene Verfahren der trockenen Oxidation zur Herstellung eines Isolationsfilma bevorzugt wird, ist es manchmal erv/ünsc:it, ein anderes Isolationsmaterial, beispielsweise Siliziumnitrid zu verwenden. Siliziumnitrid besitzt einen größeren Widerstand gegenüber der Diffusion der konventionellen Donatoren und Akzeptoren und' ergibt daher unter Umständen eine bessere Maskierung. Siliziunidioxid anderer-, seits kann leichter geätzt werden, um Öffnungen auszubilden, durch welche die entsprechenden Dotierungsmittel zur Ausbildung von p-n-t)bergang3bereichen, sowie von "Source"- und "Drain^-Bereiehen hindurchdiffundi.irt werden können. Manchmal kann es wünschenswert sein, beide Arten von Isolationsfilmen zu verwenden. Wenn ein Siliziuanitridfilm erwünscht ist, kann er dadurch ausgebildet werden, dass man bei einer .Temperatur von 1000 0C in der Reaktionskammer SiH. und NH, an der Oberfläche des nicht bedeckte-, oder mit Oxid beschichteten SiIisiuiivplättchens zur Reaktion miteinander bringt. Dieses Verfahren kann· die Verwendung eines Partialdrucks von 0,015 Torr des SiH. in einer Aiamoniakgasatinosphäre beinhalten. Unter diesen Bedingungen kann in etwa 1o Minuten ein Siliziumnitridfilai mit einer Dicke von 1000 % gebildet werden.
Ein drittes Verfahren verwendet einen amorphen Film, der, Silizium, Sauerstoff und Stickstoff enthält una im allgemeinen als Silizium-Oxid-Hitrid bezeichnet wird. Kurz ge- ' sagt kann dieser amorphe PiIm, beispielsweise durch pyrolytisch© Reaktion von Silan, Sauerstoff und Ammoniak an der Oberfläche eines Siliziumplättchens gebildet werden, das auf
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einer Temperatur von etwa 1000 biß 1200 0O gehalten wi'rd. Wie bereits zuvor festgestellt, kann der Isolationsfilia eine beliebige Kombination der erwähnten Filmschichten umfassen. Andere Iaolationsfilme, beispielsweise Aluminiumoxid, können durch kathodische Zerstäubung auf die Oberfläche auf gebracht werden. Weiterhin sollten bei Verwendung von Halbleitern mit niedrigem Schmelzpunkt, beispielsweise Germanium, Verfahren mit niedrigen Temperaturen für die HerstelJung der Isolationsschicht verwendet werden.' So kann beispielsweise die kathodische Zerstäubung oder alternativ die Oxidation von SiHA bei niedriger Temperatur verwendet werden, uj.i einen Siliziumdioxidfilm zu bilden.
Nach der Formation des Isolationsfilms 11 auf dem Siliziumplättchen 1o kann in dieser Ausführungsform der Film 11, wie in Fig. 2 c abgebildet, mit einem Muster der gewünschton Form versehen werden. Die Öffnungen 1c1 werden durch dem Fachmann bekannte konventionelle !.laskierungs- und Ätzverfahren unter Verwendung von Photoresist gebildet. Dabei werden Teile der darunterliegenden Oberfläche des Siliziumplättchens 1o freigelegt. Wenn beispielsweise die Isolationsschicht aus Siliziumdioxid oder Silizium-Oxi-Hitrid besteht, dann kann der nicht maskierte Teil derselben leicht Ju^-ch Eintauchen in ein Ätzmittel aus "gepuffertem HF" entfernt werden. Dieses enthält 1 VolUiuenteil konzentrierter HF und 1o Volumenteile einer 4o;oigeri Lösung von NH.F. Dieses Ätzmittel ätzt Siliciumdioxid mit einer -Jeschwindigkeiζ von etwa 1ooo 8. pro Llinute. Das .at-zmittel wird während der Zeitdauer angewendet, die zur Entfernung der ganzen Dicke der Siliziumdioxidschicht in dem nicht abgedeckten Bereich erforderlich ist. Wenn Siliziumnitrid allein verwendet wird, wird üblicherweise als Ätzmittel eine konzentrierte Fluorwasserstoffsäure angewendet (48 VoIp), welche das Silizium nitrid mit einer Geschwindigkeit von etwa 13o bis 15o £ pro Hinute entfernt. Alternativ dazu kann eine 85'^ige Lösung von Phosphorsäure bei 18o 0G verwendet werden, um das Siliziumnitrid mit einer Geschwindigkeit von 6o bis 1oo £ pro idinute
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zu entfernen. Diene letztere Alternative wird bevorzugt, wenn der Isolationsfilm 11 üiOp und Si-Jü» enthält. Kombinationen der verschiedensten Isolationsfilme Können dadurch entfernt werden, dass jeder Film einzeln entfernt wird una das Plättchen vor dei,i nächsten Ätzbad gewaschen· wird.
Nach deii Herstellen des Musters in dem Film 1T wird ein metallischer Leiter 13 über dem Film 11 und den darin enthaltenen öffnungen 12 aufgebracht. Diese Aufbringung wird vorzugsweise nach der bekannten Methode der Trioden-Zerstäubung vorgenommen. Eine Beschreibung dieses Verfahrens wird gegeben in dem vV-erfc "Integrated Circuit Technology" von Üeymor Üchwartz, B. 54-57, veröffentlicht von der McGraw-Hill Book Company, New York, 1967. Kurz gesagt, wird dabei ein Heizfaden mit ein>r Vorspannung von - 3o V versorgt und dient als Elektronenquelle für das Zerstäubungsverfahren. Ein zusauaaengesetztes Quellenmaterial, wie beispielsweise eine Legierung oder ein feinkörniges gepreßtes Gemisch von Molybdän und eine Akzeptorverunreinigung, beispielsweise 3 Atom > Bor, dient als Kathode und wird mit einer Gleichspannung von —3 kV versorgt. Das ganze Verfahren wird in einer ArgonatmoSphäre bei einem Druck von beispielsweise etwa 5 iäikron durchgeführt. Ein Elektronenstrahl mit einem kleinen elektrischen Beschleunigungspotential von beispielsweise 3o Vveranlaßt die Ionisation der Argonatome zu positiven Ionen, welche von der zusammengesetzten Elektrode angezogen werden und auf sie aufprallen. Das Siliziumplättchen mit der mit einem Muster versehenen Isolationsschicht wird benachbart zu der Kathode angeordnet und auf etwa 5oo 0O aufgeheizt, um ein gutes Haften der mit Bor dotierten Molybdänschicht zu fördern. Eine Schicht von etwa 4oo S Mo-ice kann in etwa 5 bis 7 Minuten auf dom Plättchen abgeschieden werden. ILa die richtige Dicke zti gewährluiaten, kann e~ η geeichter Integrator in der-Schaltung dor Kathode verwendet werden.
Ui ü Knthö--Irmquelle seibist wird be i upLeii-swei .e' aus e'nem zu- :j-L L.t'ii-^i : · t.;; t-Ti Pul vor· von ..lolybdan un l etv/M 3 äbom ;.' Bor
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hergestellt. Jas Pulvergemisch wird ,:ii t eint!..i Lösungsmittel, beispielsweise Isopropynol,. gewasenen, um jogiichcjs restliches Molybdänoxid zu entfernen. Die erhaltene Aufschläm-' mung läßt man absetzen, wodurch das Pulver unu-das Isopropynol getrennt werde . Die U1IUsSijk.,it wird abgegossen und day Pulver zunächst getrocknat und lunn zu dcrieiuen ,;eprei5t ,.At
C una i'itin zu ücrieiuen ,;epreiit tU; Al 1/4 Zoll) Λ Xl/8 Zoll) im/Jurciiiiiesser una 0.3/cm Jturke,
Abmessungen von etwa 3,2 cm/Durchmesser una 0,3/c.
Gewiinschtenfalls können die erhaltenen Scheiben geainte.'t werden, d.h., sie werben in einer Argoηatmosphäre erhitzt, um eine innere Jiffusion des zusammengepressten x'ulvers zu verursachen. Dabei kann si'jh das Volumen aer JcLoibe u;a 2o bis 3o>i verringern und dadurch wird die Jichte erhöht und die Scheibe verfestigt. Da hohe Temperaturen ii:i Bereicu von ^000 bii) 2100 0O bei >;er Herstellung einer gesinterten Scheibe verwendet werden, dürfen die verwendeten Verunx-einigungen in diesem Temperaturbereich keine höheren Dampfdrücke besitzen. ■
Alternativ können anstelle de- kathodischen Zerstäubung gewünschtenfalls die chemische Abscheidun aus einerri Dampf oder andere geeignete AbscrieidungLUiiethoden verwendet v/erden. Unabhängig davon, welcher Abscheidungsprozess verwendet wird, wird das Verfahren durch die den Fachmann an sich bekar.nten Mittel so gesteuert, dass eine Abscheidung der gewünschton Zusanim ^nsetzung und eine Homogenität der abgeschiedenen Schicht gewährleistet wird. Wie bereits festgestellt, kann es erwünscht sein,, vor der Diffusion eine Schutzschicht 14 über dem Film des metallischen Leiters aufzubringen, wie es in Pi^. 2e abgebildet ist. Dia bei der Diffusion verwendete Atmosphäre aus Argon oder anderen Schutzgasen kann geringe Mengen Sauerstoff enthalten, welche mit dem Molybdän unter Bildun; von r.lolybdänoxid reagieren. Uu die Oxidation zu verwendet,, wird auf'der Oberfläcne des ^olybdänfilus ein-; dünne Schicht eines Materials, das mit dem Molybdän nicht rea.;iert, beispielsweise SiO,, aufgebracht. Ein-.; Oi iiziumschicht i.ii t einer .)icko zwischen I000 una l'joo R ki-mn lurch roaktivf,1 .Hod-mi'. ■;£·» t luburu; ίι ι.;'. ·>"» b r'- .α r." ,vraüM. i.'i ι·..; · ι\.- ■.'. l i. vt.-n
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Dio Jenzerstdubu.ng wird in einer Sauerstoffatmosphäre eine Siliziumquelle verwendet. Eine alternative Uoglichkeit der Ausbildung des Fili.is 14 erhält man dadurch, dass man das ganze Gebilde in Anwesenheit einer Strömung von Athyl-Orthoailikat in Argon auf 800 0C erhitzt, uin eine pyrolyti- , sehe Zersetzung desselben zu erreichen, die zu den Aufwachsen einer UiO-, - Schicht auf aen Molybdän führt.
na kann jedoch erwünscht sein, die Ausbildung einer Uolybdänpxidscuiclitohn^ Anwesenheit- einer Schutzschicht zu verhindern. Dies wird dadurch-erzieht, indem man die Reinheit des bei der Jiffusion "verwendeten Argons gewahrleistet. Hierzu wird da^x wahrend der Diffusion verwendete Argon durch eine ■ Kammer geleitet, welche ein-n Jauerstoff-Jetter, beispielsweise Titanspäne, enthalt, der auf etwa 800 °ΰ erhitzt ist. Die Sauerstoffriste in d.e-;« Argon verbinden sich mit dem ^ . Titan-Getter und es bleibt praktxscn reines Argon zurück, das als Schutzatmosphäre wahrend der Diffusion verwendet wird.
Die Pig. 2f zei ;t das Plättchen nach dex' Diffusion des Bors in das "Sili'ziumplättchen. Die Diffusion kann leicht dadurch erreicht werden, dass man das Plättchen etwa 2 Stunden lang auf to5e °C erhitzt. Dies führt zu einer Diffusionstiefe von etwa 1 üikron» auf -.xer ύαβ Bor in das Siliziumplättchen 1o eintritt. Da die Diffusionstief-?n etwa proportional vier Quadratwurzel d-iv Heizdauer sind, kann man größere. Einiringtiefen durch längere Heizdauer erhalten. Die Diffusion erzeugt Bereiche 15 in dem Siliziuuplättchen To, welche den p-Leitfähi^keitstyp aufweise;!, im Segensatz zu dem n-Leitfähigkeitstyp des übrigen Teils des Plättchens 1o.
Die Fig. 2h zeigt das Halbleiterplättchen und die übrige Struktur nach dem Aufbringen aes Iilusters des dotierten Leiterfilms 13 aus Molybdän, wobei man die Ausbildung diskreter p-n-Dioden erhält. Solche Verfahren aer ^tZUn0' unter Verwendung von Photoresist sind in der Fachwelt bekannt und bei-
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si'ielsweise beschrieben in dem Buch "Characteristics and. Operation of MOS Field-Effect Devices" von Paul Richman, S. 85 - 8y, Verlag Lic .Graw-Hill Book Company, New York, 1967. Der Leiterfilm 13 wird mit einem rhotoresist-material bedeckt und mit einem LIuater versehen, wie im Zusammenhang mit der Herstellung des ..tusters auf dem Isolations!" ilm 11 obenstehend beschrieben.
Nach dem Entwickeln wird das Plättchen etwa 1 Stunde lang in einer Stickstoffatmosphäre auf etwa 15o 0C erhitzt, um den Film zu härten. Die freiliegenden Teile des Leiterfilms 13 werden aann einom Ätzverfahren für die ätzung von *.iolybdän unterzogen. Ein geeignetes Ätzmittel kann aus 3o ecm Ortho-Phosphornäure, 3o ecm Essigsäure, 15 ecm Salpetersäure und 75 ecm ',Yasser bestehen. Dieses Ätzmittel entfernt das Molybdän ...it einer iesenwindi keit von etwa 5ooo A pro iäinute. Das Phctoresistmaterial kann bequem dU'nch einen Photcresist-Entferner, beispielsweise den Entfern r '!J-1ooM entfernt werden, der von Indust-Ri-Chem Laboratory in Richardson,Texas bezogen v/erden kann.
Die endgültigen Verfahrensschritte der Herstellung von Dioden mit p-n-Übert;an,.sbereich':n ge^äß der vorließ .nden Erfindun.-führen zu Vorrichtungen, wie si1., in Jcr }Pi _ ?.l abüebilüc3t sind, bei denen Kontakte 16 üna 1-' angebracht wurde . Jas Plättchen v.'ird eingeritzt una disK^.ie Voi-rior.tun^en öler Gruppen votj Vorrichtungen werden ub.^-trennt. Jede;? ..lOüul v/i-a dann :;iit oinem Träjer 17 dadurch fest v.-rb.nden, daos es mit einem in geeigneter Weise, beispiels.,eise in iiese... ^aIIe ^it ' Antimon, dotierten Gold-Löt^ittei 1'3 legiert wird. Die KontaKte 16 können dadurc.. gebildet werder., d/tss sie durc.. i'/ärme un, Druck mit Teilen des Films ; 13 fest verbunden werde:.. Alternativ kann eine joldsohicht über die -lolybdänteile 13 aufgebracht werben, beispielsv/eise durch Aufdampfen und selektives Atzen 01 r jurch selektives elektrodenloses Galvanisieren des freiliegenden Lie tails. Anschließend werden dort dann durch Wärme und Druck Verbindun.jspunkte aufgebracht, um den Vorteil
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der Leichtigkeit solcher Verbindungen mit Gold iiii öegen^at;; ^u der schwierigen Herstellung von Verbindungen aus Molybdän oder ähnlich η Metallen wahrzunehmen. Wenn andererseits iSodule iui t integrierten Schaltungen hergestellt werden, werden die Verfahrensstufen zur Herstellung von einzslnen Kontakten ersetzt iiurch die Aufbringung ausgedehnter filmtei Ie 13 zur Bildung von Verbindungen der Teile der Schaltung'untereinander. ' ' - :
Ein guter elektrischer und mechanischer Kontakt wird nicht nur aurch die Auswahl eines metallischen Leiters mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten, der an den Koeffizienten des Halbleiters angepasst ist, gewährleistet. Er ergibt' 'sich ebenso auch aus der im wesentlichen vollständigen Bedeckung des durch die Isolationsschicht freiliegenden Diffusionsbereichs des Halbleiters durch den metallischen Leiter. So umfaßt eine nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgebaute, in -Pij. 2 i abgebildete Diode mit p-n-Übergangsbereich ein Siliziumplättchen 1o iuit n-Leitfähigkeitstypj
-mit
dessen Hauptoberflache durch eine Isolationsschicht 11/Offnungen 12 bedeckt ist. Der metallische Leiter 13 mit Akzeptor-Verunreinigungen zur Herstellung des Leitfähigiceitstyps ρ bedeckt einen Teil der Isolationsschicht 11. einschließlich der darin enthaltenen öffnungen 12.. Da das dotierte ■ niet all ■ über dem mit Öffnungen versehenen Teil der Isolationsscaichx 11 abgeschieden wurde, wurde im wesentlichen die ganze Oberfläche des Plättchens 1o, welche durch die Öffnungen 12 hindurch zugänglich war, mit dem metallischen Leiterfilm 13 kontaktiert. Da die Größe der Öffnungen 1c" groß sein kann iia Vergleich zur Diffusionstiefe der Akzeptor-Verunreinigungen in'dem-Halbleiterplättchen 1 ο einschließlich der seitlichen Diffusion unter die Isolationsschicht 11, liegen im wesentlichen alle der Oberflächi benachbarten Bereiche mit veränderter Leitfähigkeit unterhalb der Öffnungen 12 und sind daher'im wesentlichen kooxistent mit den Teilen des· metallischen Leiterfilms 13 in den Öffnungen 12.
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In den vorstehenden Abschnitten sina Vorriehtun ,en ic» Typ». beschrieben, bei dem mindestens ein Teil eines leitfühijen Films, der die Aktivator-Verunreinigungen -zur Änderung leo Leitfähigkeitstyps enthält, in Kontakt mit «iner überflache steht, die benachbart zu dem Bereich des Ilaj-bleiterkörpers ist, dessen Leitfähigkeit geändert ist, und der im wesentlichen koexistent zu dieser int, infolge der Tatsacue, dass die Änderung der Leitfähigkeit durch Diffusion den Aktivatcrmaterials aus dem Lederstreifen erfolgte. Jiese Eigenschaft der wesentlichen Koextensivität des Kontaktteils des*leitfähijen Films und des zur Oberfluche benachbarten Bereichs mit veränderter Leitfähigkeit ist eine Art der Selbst justierung (self registration). Bei dieser Art der Selbstjustierung, wie sie beispielsweise im <:usanmenhang mit der Vorrichtung nach Fig. 21 beschrieben ist, ist aer gesamte zur Oberfläche benachbarte Bereich mit veränderter Leitfähigkeit ia wesent-· liehen koextensiv zu dem Teil des leitfähigen Films, der in Kontakt mit dem Halbleiter stehen kann. In der Vorrichtung nach Fig. 2 wird diese Selbstjustierung auch durch die Tatsache erreicht, dass der leitfähige Film siel, .urch eine Of '-nung in einem Oxidfiln hindurch erstreckt, um einen Kontakt mit einem durch die Öffnung begrenzten Teil der Oberfläche des Halbleiterplättchens herzustellen.
Dieses Konzept der Selbstjustierung ist jedoch nicht auf Vorrichtungen beschränkt, wie sie in Fig. 2 abgebildet sind, bei denen die Größe des im wesentlichen koextensiven, zur Oberfläche benachbarten Bereichs mit veränderter Leitfähigkeit im wesentlichen in der Stufe bei-der Herstellung aer Vorrichtung festgelegt wird, bei der die öffnungen im Isolator ausgebildet werden. Bei anderen Vorrichtungen, wie sie beispielsweise in Fig. 3 dargestellt sind, werden andere wichtige Herstellungsstufen dazu benutzt,ul der Vorrichtung diese neuen und einzigartigen„ bisher nicht erreichbaren Eigenschaften zu vermitteln, Go ist beispielsweise in der Vorrichtung nach Fig. 3 über dem Halbleitei'plättchün ein dünner Isolationsfilm 11 ausgebildet, der durch die BiI-
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iun ; einer i;.i wesentlichen rechteckföruigen Öffnung \2 durcnbroehen wird. Kin leitfahi^er Filinaur. eineia metallischen Leiter 13» welcher ein/jn geringen Anteil eines geeigneten Donators o-ii-T Akzeptors entiiält, wird dann über deu ganzen Plättchen aufgebracht. Der Leitfähig Film wird dann beispielsweise .κ> uit ein-.-i.i- i*uf5ter vergehen, dass eine Viel- απιΛ von parallelen Jtreifen 2o uit einer hohen Dichte und einer feinen Auflösung ausgebildet wird. Jan Plättchen kann dann mit einer Isolationsschicht bedeckt werden. Dies kann beispielsweiise in Form eines dünnen Films von Siliziumdioxid mit einer Jtürke von 1oo 8 geuchehen, welcher, wie zuvor . btiSCnrieDon, hergestellt wi.\I. Anschließend kann die ganze Vorrichtung.■wahrend eines genügend langen Zeitraums, bei-Bpielsweine -ι Stunden lang, einer ausreichenden Jiffusionotemperaturn beispielsweise 1o5o 0C, ausgesetzt werden, uiu. einen zur Oberfliicht: benachbarten Bereich 15 zu bilden, der bei apielsweino eine Stärke von 1 -..Iikrön besitzt, und welcher Leitfähi-keitceigenschaften besitzt, die im allgemeinen entgegengesetzt, mindestens Jedoch verschieden sind von den Leitfähigkeitiieigenschaften des Haupttello de3 Halbleiterkörpers 1o. Jer Beroiuh 15 wiru bewirkt iurch die Diffusion von Aktivator-Verunreinigungen aus den nicht entfernten Teilen ,leü leixfuhi-;en Films 13, dessen tieometrie die seitlijhe Ausjehnun; des Diffusionsb'erei;hi3 beütinuut, so dass die in ihrer Lf5 Itf:\hi JKeit geänderten Bereiche iri wesen*jliühen kcoxtenniv zu .ion vorbleibenuen u'iter;.^reifen sind. rj?ypi3cher- .;/ei -e k.irir Ίΐ·. Jt f fusion bi;i ^u οίητ Tiefe von etwai;.1 ^ikron st.ittf inien.
Nac!.. der. Jifi'uaion kann ein iuittlerer Teil 19 des zuletzt aufgebrachten Isolatora und des ..lusters des leitfähigen Metalls entfernt werden. Dadurch wird eine öffnung 19 gebildet, welche aie in ihrer Leitfähigkeit geänderten Oberflächenteile und die ungehinderten dazwischenliegenden Streifen -frei-4 legt, weiche eine Matrix von Widerstandselementen mit hoher Auflösung und hoher Flajhenüichte bilden und zu denen ein Kontakt an der Peripherie der öffnung 19 an den Endtellen el
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der Streifen 2o hergestellt wird. Diese Vorrichtung, obwohl sie eine Abwandlung der in Fig. 2i dargestellten Vorrichtun jen i.iit vollständiger Selbst justierung ist, enthält ebenfalls eine Verwirklichung dieses Konzeptes der Selbstjustierung. Sie erzielt dadurch einen großen Vorteil, da die Teile des Films, welche nichc entfernt werden und als Kontaktteile für die einzelnen V/iderstandsstreifen dienen, selbst justiert bezüglich der Y/iuerstandsstreifen an den Endteilen 22 derselben sind.
Eine weitere Auuführun ;sfonu enthält dieses Konzept und ein weiteres Konzept. Es wird dabei, eine ähnliche Matrix i.iit hoher Flächendichte und hoher Auflösung gebildet, welche aus einer Vielzahl von »/iderstandsstreifen oder ähnlichen Vorrichtungen luit einen Huster paralleler Teile oder anderen Teilen i:at einer vorgegebenen Konfiguration bestellt. Dies geschieht durch die Abscheidung des dotiertun leitfähigen Films unmittelbar auf ,ter Überfläche das Halbleiterplättchens. Bei dieser Ausführungsform wird der metallische lei„-fiihi.je Film nach deu vorgegebenen i.lu.ster gestaltet, beispielsweise in Form des vorgeschriebenen 1/Iunters. nun parallelen Streifen und nit hoher Dichte oder beispielsweise dui'C-, eine Vielzahl von konzentrischen Hinguustern oder in irgendeineni anderen gewünschten ..Iu.;ter. Jie zurückbleibenden leitfähigen Fußteile werden dann ;..it einem geeigneten Isolationsmaterial, -beispielsweise Siliziumdioxid ,.-it einer Dicke von 3oo Ä bedeckt. Nach -der Abdeckung mit dem Isolationsmaterial wird 4ie Vorrichtung auf eine geeignete Temperatur, beispielsweise 1o5o 0C während einer ausreichenden Zeitdauer, beispielsweiie 4 Stunden lang, erhitzt, um uie Diffusion de3 eingeschlossenen Aktivators, typischerweise Bor oder Phosphor, auf eine Tiefe von beispielsweise 1 Mikron in das Halbleiterplättchen hinein auszulösen und dadurch die Bildung von oberflächennahen Bereichen mit geänderter Leitfähigkeit zu veranlassen, welche die gleiche Form und das gleiche Muster wie das Lluster des leitfähigen metallischen Film:? aufweisen.
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Jas bei dieser Ausführun^sform für die Vorrichtung ange- · -wendete Konzept kann in gleicher »Veise auch bei Vorrichtungen nach Fig. 2i angewendet werden. Beispielsweise kann wie hier der leitfähi...je Film selbst mit ei nem !.raster versehen sein anstatt das Muster des leitfähigen Films, welches üiit der Oberfläche des Halbleiters in Berührung steht, durch einen mit Muster versehenen Isolator herzustellen.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Methode der Diffusion aus einem dotierten leitfähigen Film gemäß der Erfindung dazu verwendet werden, um einen neuartigen und hoch wirksamen bipolaren lateralen Transistor herzustellen. Eine solche Vorrichtung ist in der Fig. 4 dargestellt. Das Halbleitersubstrat 1o besteht hier bequemerweise aus n-Tyρ Silizium mit einem spezifischen Widerstand von 1 Ohm*cm und wird zunächst mit einer dünnen Schicht 11 eines thermisch gewachsenen Siliziumdioxids mit einer Stärke von 3ooo S beschichtet . Wie bei vorhergehenden Ausführungsformen wird eine beträchtliche Öffnung 12, beispielsweise ein Quadrat mit etwa
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o,o5 bis o,25 mm/Kantenlänge, in den isolierenden Film 11 geätzt. Das beschichtete Plättchen wird dann mit einem Film eines metallischen Leiters bedeckt, der eine geringe Menge eines geeigneten Akzeptor-Aktivators enthält, beispielsweise 3 ktow/o Bor. Der Film wird dann mit einem Muster versehen, so dass ein Paar in engein Abstand angeordnete elektrisch isolierte Elektroden 25 und 26 ausgebildet werden. Die Elektroden haben jeweils eine lange Umrißlinie, beispielsweise in Form eines ineinander verzweigten Musters, wie in Fig. 4 abgebildet, in der eine Emitterelektrode 25 mit einem Emitterkontakt 27 und eine Kollektorelektrode 26 mit einem Kollektorkontakt 28 gebildet sind. Nach der Musterbildung in dem Film 13 wird die Anordnung erneut mit einem Isolationsfilm 14 beschichtet, der bequemerweise aus einer 3ooo Ä dicken Siliziumdioxidschicht besteht. Die Anordnung wird dann erhitzt, beispielsweise auf eine Temperatur von 1o5o 0G, während einer Zeitdauer von beispielsweise 3o Minuten,, um zu veranlassen, dass das hör. in das Silizium auf eine Tiefe von beispielsweise
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etwa'0,3 nikron eindringt, una dab i Eiaitterber jict\■·. voil p-Typ und p-n-Uber^rtngsbereiche zwischen den ^- Bereichen und den Basenber-ichen vom η-Typ des Plättchens' 1o au3biluet. i.Iit der unceren Überfläche des Plättch-ina 1o wird ein Basinkontakt 29 hergestellt. Abweichend von den υ .mannten lateraler. Transistoren sind die der Oberfläche benachbarten Bereich·.-mit geänderter Leitfähigkeit koextensiv mit den an ihnen angebrachten Kontakten und können viel kleiner sein und haben eine größere Auflösung als die durch aas bekannte Oxidmaskenverfahren hergstellten.
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Die vorstehenden Ausführun^sformen veranschaulichen nur einige der verschiedensten Arten, in Jenen das Selbstjustierungskonzept der vorliegenden Erfindung bei der Ausbildung von Vorrichtungen angewendet werden kann, bei denen eine wesentliche Koextensitat zwischen dem als Diffusionsquelle dienenden elektrischen Kontakt und dem an die Oberfläche angrenzenden Bereich mit modifizierter Leitfähigkeit erzielt wird. Viele andere Arten von Strukturen können hergestellt werden, und diese iilöglichkeiten sind für den Facnmann bei Verwendung der technischen Lehre der vorliegenden Erfindung offensichtlich.
Es ist wichtig, zu beachten, dass der Temperaturbereich, bei dem Jie Diffusion durchgeführt wird, beträchtlich niedriger ist als die Temperaturen, bei denen aioh die verwendeten metallischen"Leiter mit dem Halbleiter legieren. Beispielsweise legiert sich Molybdän mit Silizium bei einer Temperatur von etwa 139o 0C. Wie oben erörtert, wird dagegen die Diffusion bei niedrigeren Temperaturen, beispielsweise bei etwa 1100 0G durchgeführt.
Obwohl während der Diffusion Spuren einer intermetallischen Verbindung, welche durch Reaktion zwischen dem Metall und dein Halbleiter entsteht, gebildet werden können, die selbst b«i diesen niedrigen Temperaturen durch eine Festicörperreaktion
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ohne uchi.iel.zt: auftritt, wurde gefunden, dass diese Reaktion minimal ist und koine bedeutungsvolle Auswirkung auf die Eigenschaften der zuvor borrchri ebenen p-n-Uberganysbereiche bes-ltzt. In diesem Falle kann eine dünne Restoxidschicht von einer Jicke von 1o Ä oder weniger, die auf der .freigelegten-Oberfläche vorhanden sein kann,.'die Festkö'rperreaktion verhindern und gleichzeitig ^uton elektrischen Kontakt i.iit aeti Jiff.uaion-a-be:".."iohen durch "Elektronentunnel" (electron tunneling) -;*e.statten-. Die Ve-unreiniifun;;3atome diffundi ;reh .. leicht Mirch solche dünmjn Schichten hindurch. Solche dünnen üxiaachichten sind auf Siliziumplättchen von Natur aus vorhanden. L., Falle anderer Halbleiter, bui denen solche ^umschichten nicht naturgemüii auftreten, kann ihre Ausbildung leicht erreioiit werden,uu uie Ausbildung^ unerwünacht -r interiätitalliacher Vo^biniun.-ien zwischen ueiu Haibliiiur und deja uetulli3chen Loiter zu verhindern. ■■
Jie vorliegende Erfindung kann auch angewendet werden, um Bereiche eines Siliziumplättchens selektiv unter Verwendung von metallischen Abacheidungen, die ^it den verschiedenen Dotierungawitteln dotiert aind,- zu diffundieren. ^a wurde gefunden, u-uia neben der Er^öglichung aer besseren Ausbildung vor. p-n-Üborgangabereichdn die vorliegende Erfindung in idealer i!;i:e geeignet iet far iie Ausbilaun.-; von verbesserten Kont .ktor., die keine Jleichrichterwirkung besitzen oder eine nleurige Impedanz aufweisen.
Die Fig. 6 stellt in dem Endzustand ein Siliziumplättchen 3o vor. η-Typ dir, dessen Hauptoberfläche durch die Isolationsschicht 31 bedeckt ist. Ein metallischer Leiter33, beispielsweise mit einer Akzeptor-Verunreinigung, beispielsweise Bor, dotiertes Molybdän, ist auf einer Isolationsschicht 31 über einem Bereich derselben aufgebracht worden, der eine öffnung trägt, welche einen Teil der darunterliegenden Hauptoberfläche des Siliziumplättchens 3o frei läßt und wird in diesen hineindiffundiert. Ein metallischer Leiter 34,
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welcher mit einem Donator dotiertes molybdän sein kann,-·-, der für Silizium beispielsweise aus Phosphor, bestehen kann, wird über diesem abgeschieden. Die Phosphorkonzentrati'ori ist 30 hoch, dass sie an der Oberfläche des Halbleiters eine ausreichende Konzentration, d.h. für Silizium
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mehr als 1o Atome pro ecm, liefert und eine ausreichend dünne Oberflächengrenzschicht bildet, um das Hindurchdringen von Elektronen durch sie hindurch zu gestatten und dadurch einen Kontakt mit.niedriger Impedanz zu erreichen. Die Aktivator-Verunreinigung wird auf der entgegengesetzten Hauptfläche in das Plättchen 3o hinein diffundiert. Dauurch wirkt der metallische Leiter 33 als eine yueile einer Verunreinigung und steht in Kontakt nat einer Hauptoberfläche und der metallische Leiter 34 wirkt als zweite Quelle einer Verunreinigung des entgegengesetzten Typs und steht in Kontakt mit der entgegengesetzten Hauptoberfläche. Der der Oberfläche benachbarte diffundierte Bereich 35 vom p-Typ ergibt wie zuvor nit dem oiliziumplättchen 3o einen ρ -n-Übergang;3-bereich. Der der Oberfläche benachbarte Bereich 26, der mit Donatorverunreinigung dotiert wird, bildet jedoch einen Kontakt mit niedriger Impedanz und ohne Gleichrichterwirkung mit dem Plättchen 3o, welcher ebenfalls vo:;. η-Typ ist, obwohl sogar das Halbleiterplättchen 3o einen hohen Widerstand besitzen kann, um eine verbesserte Arbeitsweise bei hohen Spannungen zu ermöglichen. Der Bereich 36 stellt" einen Kontakt niedriger Impedanz mit dem metallischen Kontakt 39 dar, da er stark dotiert i;;t.
Die Herstelluhgsstufen ni"t Verwendung von Photoresist-Verfahren, die für die Herstellung der Halbleitervorrichtung nach Pig. 6 erforderlich sind, sind im wesentlichen die gleichen wie die bei der Erörterung der Fig. 1 und 2 beschriebene!Verfahren. Die !..etallschicht 34 kann jedoch im weseritlichen das ganze Plättchen bedecken und die angrenzende Isolatorschicht kann weggelassen werden. Da die Diffusion in die Bereiche 35 und 36 vorteilha-fte'r-
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weise gleichzeitig durchgeführt wird, ist nur der zusätzliche Verfahrenssehritt der Aufbringung eines zweiten dotierten metallische'n Leiters erforderlich. Es'. kann jedoch gewünschtenfalls eine Durchführung der beiden Jiffusionsvorgänge nacheinander erfolgen. Die auf diese V/eise hergestellten Halbleitervorrichtungen sind ebenfalls charakterisiert dadurch, dass Teile des metallischen Leiters 33 lh den Öffnungen koextensiv mit dem oberflächennahen Bereich 35 sind. In ähnlicher Weise kann beispielsweise ein uiliziuiu-Hochspannungsgleichrichter, ähnlich der Vorrichtung nach Pig. 6, herge- . stellt werden wit der Ausnahme, dass beide i.ietallschichten 33 und 34 -in wesentlichen die ganzen jeweiligen Hauptoberflächen des Plättchens bedecken. Nach der Diffusion wird der Teil der Oberfläche des Plättchens mit. der darauf aufgebrachten Metallschicht 33 abgeschrägt, wie es üblicherweise zur Verringerung der elektrischen Feldstärke an der Oberfläche durchgeführt wird, um den Betrieb bei hoher Spannung zu gestatten. Hierdurch wird der Übergangsbereich freigelegt. Der frei liegende Teil des Übergangsbereiches kann jedoch später durch eine Isolationsschicht bedeckt werden, beispielsweise durch ein bei Zimmertemperatur durch die Feuchtigkeit der Atmosphäre verdampftes Polyorganosiloxan-ElastomerjWie es beispielsweise von der General Electric Goinpany, Waterford, New York, erhältlich und als RTV bezeichnet ist.
Bei dieser Ausführungaform der Erfindung sind weder Verfahrensstufen unter Verwendung von Photoresistmaterial noch Isolatoren erforderlich, welche die Diffusionstemperaturen aushalten können. Eine solche Vorrichtung ist in Fig. 7 abge-r bildet, wo gleiche Bezugszeichen"zur Identifizierung der gleichen Teile wie in Pig. 6 verwendet werden. Ein Elastomer 32 bedeckt den jiffuslonsbereich 35 un4 seinen p-n-Übergang. Die Vorrichtung.nach Fl;. 7 wird mit Hilfe einer metallischen Schicht 38 an einem Block zur //ärnieabfuhr oder einer
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Basis 37 befestigt.
In ähnlicher «/eise können komplizierte integrierte !Schaltungen unter Verwendung der vorliegenden Erfindung hergestellt werden,indem auf der gleichen Oberfläche eineö gegebenen Plättchens Diffusionsbereiche vom p-Typ und η-Tyρ ausgebildet werden. In diesem Falle wird beispielsweise ein erster Film von mit Aktivator dotiertem Molybdän auf den Plättchen abgeschieden und mit einem cluster versehen. Ein zweiter Film, der beispielsweise aus Molybdän besteht, und mit einer'Donator-Verunreinigung dotiert ist, kann dann abgeschieden und mit ;,iuster versehen werden. Diese metallischen Filmteile können dann dazu dienen, in ihrer Leitfähigkeit geänderte Bereiche vom η-Typ und vom p-Typ in den an verschiedene Teile der gleichen Oberfläche angrenzenden Teilen des Plättchens zu erzeugen und gleichzeitig dazu dienen, diese Bereiche mit gutem mechanischen und elektrischen Kontakt zu kontaktieren. Teile dieser Filme, welche von dem Substrat elektrisch isoliert sind, können auch verwendet werden, um gewünschtenfalls verschiedene Bereiche miteinander zu verbinden.
In Fig. 8 wird eine solche Vorrichtung dargestellt und gleiche Bezugsziffern beziehen sich auf gleiche Teile. In der Fig. sind die Bereiche 35 bzw. 36 in ihrer Leitfähigkeit modifizierte Bereiche vom p-Typ bzw. η-Typ, die durch Diffusioa aus getrennt gebildeten metallischen leitfähigen Filmteilen 33 und 34 entstanden sind.
Die vorliegende Erfindung kann für den Aufbau von Halbleitervorrichtungen mit n-p-n- und p-n-p- Formen oder beliebigen Kombinationen derselben angewendet werden. Beispielsweise kann bei der praktischen Durchführung der Erfindung eine " hohe Konzentration eines einen bestimmten Leitfähigkeits— typ bewirkenden Aktivators aus einem dotierten metallischen Leiter in einen Bereich hineindiffundiert werden, der vorher den entgegengesetzten Leitfählgkeitatyp besitzt, um einen
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doppelt diffundierten planaren Transistor zu bilden. Bei einer weiteren Ausführun ;sform kann die Erfindung dazu verwendet werden, einen Transistor durch gleichzeitige Diffusion von Donatoren und Akzeptoren aus dem gleichen metallischen Leiter in ein^r ähnlichen räumlichen Form herauszudiffundieren.
Kurz gesagt wird dabei eine dotierte Schicht aus Halbleitermaterial auf eine Überfläche eines geringen dotierten Substrats aus Halbleitermaterial gebildet. Auf .der dotierten Jehieht des Halbl'vj terffiaterials wird dann eine Isolationsschicht ausgebildet. Dann wird ein Loch durch die Isolationsschicht und die dotierte Halbleiterschieht hinüurehgeätzt unter Verwendung von konventionellen ätzverfahren und Photoresist. In der eingeätzten Bohrung wi;*d ;eiaüö der vorliegenden Erfindung ein metallischer Leiter gebildet, der eine vorbe^tii;»iüte Konzentration sowohl^ von Donator- als aueh Akzeptor-Verunreinigungen enthält. Die Konzentration der Verunreinigungen wird so vorgegeben, dass- die Verunreinigung mit UeL4 gleichen Leitfähigkeitstyp, wie der Leitfähigkeitstyp der Halbleiterschicht und des oubqtrats, schneller diffundiert und in einer geringeren Konzentration vorhanden ist, als die Verunreinigung des entgegengesetzten Leitfähigkeitatyps. Jie ganze Anordnung wird dann erhitzt, um die Jiffusion der Verunreinigung in yorbestiiaiate Tiefenbereiehe des KalbleiterKörpers zu veranlassen. Die schneller diffundierende Verunreinigung dringt in eine größere liefe ein als die andere Verunreinigung und bildet dadurch einen schmalen dotierten Bereich eines Leitfähigkeitstyps unterhalb eines stärker dotierten Ber^ehä"-'-; des: entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps in dein Halbleiterkörper, Auf diese Weise wird benachbart zu der. Bohrung eine n-p-n-Struktur oder eine p-n-p-SSruktur ausgebildet. Eine 'solche Struktur ist in Fig;: 9 dargestellt. ; Jas Siliziuinplättchen 4o vom n-"yp hat an seineE,Überfläche eine stark dotierte SchicMt 42» Jie metallische Leiterschicht 44:, welche sowohl Bor als- Antigen, enthält» >wiri in der
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die Isolationsschicht 41 und die dotierte Schicht 42 hindurchreichenden Bohrung 43 abgeschieden. Während der Diffusion werden sowohl der n-Typ-Emitterbereich 46 als auch der p-Typ-Basisbereich 48 unterhalb des Leiters 44 gebildet. Die Schicht 42 bildet einen Basiskontakt und der metallische Leiter 44 stellt ein.η Emitterkontakt dar. Das Siliziumplättchen 4o ist der Kollektor. Durch Umkehrung der Leitfähigkeitstypen und Verwendung von geeigneten schnell diffundierenden Donatoren Und langsam diffundierenden Akzeptoren kann ein p-n-p-Transistor gebildet werden.
Die Fig. 1o und 11 stellen eine Draufsicht und eine Schnittansicht eines bipolaren Transistors 49 dar., der unter Verwendung der beiden grundlegenden Diffusionstechniken der Erfindung hergestellt wurde. In den Fig. Ίο und 11 weist ein Plättchen 5o aus η-Typ Silizium einen ersten diffundierten Basisbereich 51 auf, der durch Diffusion aus einem Muster eines leitfähigen Metellfilms gebildet wurde, welcher unmittelbar auf einem Teil der Überfläche des Plättchens 5o abgeschieden wurde. Ein zweiter diffundierter Emitterbereich 52 wird in dem Basisbereich dadurch gebildet, dass ein darüberliegender üxidfiii;. 57 mit einem Muster versehen wird und .!er metallische Leiter zur Ausbildung des clusters darin abgeschieden wi?-d. Der Haupt teil des Plättchens 5o dient als Kollektor. In Fig. 1o ist der uittlere Teil des Siliziumdioxidfilms 57 unterbrochen, um die darunterliegenden Teile zu zeigen.
Der Transistor 49 wird dadurch hergestellt, das3 zunächst ein Oxidfilm. 56 auf thermische if/eise über der aktiven Hauptoberfläche 53 des Plättchens 5o aufgewachsen wird. Eine mittlere öffnung wird dort eingeätzt und mit einem Filmteil von mit Bor dotiertem Molybdän gefüllt. Das Bor wird diffundiert, um den Basisbereich 51 zu bilden. Das 'Molybdän* wird dann von dem Plättchen durch Ätzen entfernt mit Ausnahme des Teils 59» der den hutförmigen Basiskontaktbereich 54 entsprechend Fig. 1o bedeckt. Ein zweite'r
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dünner Film 57 aus Siliziumdioxid wird auf dem ganzen blättchen abgeschieden und in der Mitte zwischen den beiden Füßen des omegaförmigen Basisbereichs mit einer Öffnung versehen, wobei eine laterale Isolation verbleibt und ein Muster für ein Eiüitterbereich definiert wird. In ähnlicher Weise wird eine Öffnung 58 eingeätat. um den Kontakt mit der Molybdän-Basiselektrode 54 herzustellen.
In der Öffnung in dem Siliziumdioxidfilm im Emitterbereich wird ein Film 55 aus mit Phosphor dotiertem Molybdän abgeschieden. Die Vorrichtung wird erhitzt und ler Emitter 52 in die Basis hineindiffundiert. Dann werden Kontakte zu dem Kollektor, dem Basiskontakt 59 und dem Emitterkontakt 55 hergestellt.
Die obige Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine äußerst kleine Größe infolge der SelbstJustierung des Emitters und seines Kontaktes. Dies ergibt eine fein ineinander verzweigte Struktur, welche für Vorrichtungen für hohe Leistungen und/oder hoher Frequenzen notwendig ist.
Im allgemeinen ist zu beachten, dass die hierin beschriebenen Vorrichtungen nur Beispiele für die Anwendungen der vorliegenden Erfindung sind. Beispielsweise ist zu be-' merken, dass die Ausdrücke "planar" und "im wesentlichen planar", wie sie in der vorliegenden Beschreibung verwendet werden, gemäiS der in der Fachwelt verwendeten Terminologie auf Vorrichtungen und Schaltungen angewendet werden, die durch Diffusion von Verunreinigungen in ein Halbleiterplättchen oder durch epitaxiale Abscheidung von Schichten auf ein Halbleiterplättchen hergestellt werden, das eine im wesentlichen planare Oberfläche hat. Die geringfügigen Änderungen, die durch Epitaxie oder durch die Umwandlung . in ein Oxid und die Entfernung desselben in ausgewählten Bereichen eingebracht werden, erzeugen tatsächlich nur eine Variation eines Bruchteils eines Mikrons bei einer
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Vorrichtung, die sonstige Abmessungen in der virößenordnung von vielen i'.likrons besitzt und sind daher ohne Bedeutung. Weiterhin soll die Erfindung auch Vorrichtungen und Schaltungen umfassen, welche eine Diffusion in zwei im wesentlichen parallele Oberflächen eines einzelnen Plättchens hinein beinhalten.
In der vorstehenden Beschreibung wurde eine neuartige und vorteilhafte Methode zur Herstellung verschiedenster Klassen von Halbleitervorrichtungen offenbart, die darin · besteht, dass ein mit vorgegebenen Konzentrationen von Aktivator-Verunreinigungen dotierter metallischer Leiter auf entsprechenden stellen von Halbleitermaterial aufgebracht wird. Der metallische Leiter ergibt nicht nur einen guten theruischen und mechanischen Kontakt nit dem Halbleitermaterial und mit damn fest verbundenen Zuleitungen sondern dient auch als Quelle für das Diffusionsinaterial bei der anschließenden Verfahrensstufe der Eindiffusion von Verunreinigungen. Da der metallische Leiter sowohl als Quelle für die Diffusion von Material in einen für die Diffusion ausgewählten Bereich hinein und als Elektrode dienen kann, sind die erfindungsgemäß hergestellten Halbleitervorrichtungen dadurch charakterisiert, dass bei ihnen im wesentlichen der gesamte oberflächennahe Bereich mit geänderter Leitfähigkeit koextensiv mit eineu LIetallkontakt ist, der mit den Verunreinigungen dotiert ist, welche den Leitfähigkeitstyp bestimmen. Die Vorrichtungen sind daher vorteilhaft insofern, dass der ganze Teil der Hauptoberfläche des Halbleiterkörper, durch den hindurch die Diffusion stattfindet, in Kontakt mit dem dotierten metallischen Leiter steht. Auf diese Weise wird den oberflächennahen Bereichen ein guter elektrischer Kontakt vermittelt* Durch Auswahl eines passenden Metalls für den metallischen Leiter wird auch ein stabiler thermischer und mechanischer Kontakt gewährleistet» Ande» HalbleitervorriöatungeK können dadurch hergestellt werden, dass der dotierte Metalleiter auf einer Isolationsschicht aufgebracht wird und dann die
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Verunreinigungen in Bereiche auf aera darunterliegenden Halbleiterkörper eindiffundiert werden, wodurch öich ' oberflächennahe Bereiche itoextensiv zu der Halbleiteroberfläche ausbilden, durch die die Verunreinigungen diffundiert sind. Wie bereit:- vorstehend offenbart, schliessen Vorrichtungen nach der vorliegende.! Erfindung die Dioden ι.,ίΐ p-n-Übergangsbereich, bipolare Translatoren, Hochspannungsgleichrichter und iVid«xv5tandoelemente ein. Anuere Vorrichtungen können jedccn gemäß der Erfindung vorteilhaft hergestellt werden. iSinigt; andere solche Vorrichtungen sind dpanmingSuieSstreifer., Feldeffekt-Transistoren und Tunneldioden.
I„. Vorstehenden sind -Jie erfinaun:rsgeiaäßen Verfahren und die danach hergestellten charakteristischen Vorrichtungen ii.v Zusaumenhang luit deiti Aufbau bestiiiuuter spezifischer Funktionen ausführenden Halbleitervorrichtungen beschrieben worden. Für den Facruuann is'., es jedocli offensiclitlich, dass andere verschiedene Halbleitervorrichtungen luit den obensteh nd erläuterten Zigenscnaiten durch Anwendung des erfindungsgenäßen Verfahrens hergestellt werden könn n. 3äbe::sc ist es ersichtlich, dass der iachiuann die verschiedensten l.»cdifikationun und änderungen vornehmen kann.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1. Verfahren zur Diffusion eines Verunreinigungsaktivators zur Änderung des Leitfähigkeitstyps in einen oberflächennahen Bereich eines Halbleiterkörpers mit einer im wesentlichen planaren, aktiven Hauytoberflache und zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes zu diesem Bereich, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:
    a) Über einem im wesentlichen planaren, aktiven Teil .der Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers wird ein metallischer Leiter aufgebracht, der einen geringeren Anteil einer ausgewählten Aktivator-Verunreinigung enthält,
    b) der Körper wird während einer vorgewählten Zeitdauer auf eine vorgewählte Temperatur erhitzt, die ausreichend ist, um zu veranlassen, dass üie Aktivator-Verunreinigung in den oberflächennahen Bereich des Halbleiterkörpers hineindiffundiert, und werden die Leitfähigkeitseigenschaften desselben modifiziert und es wird ein ^uter elektrischer Kontakt zwischen dem oberflächennahen Bereich und dem metallischen Leiter hergestellt.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Aktivator-Verunreinigung aus dem metallischen Leiter in den oberflächennahen Bereich des Halbleiters in einem vorgewählten Küster hineindiffundiert wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Muster dadurch gebildet wird, dass über der Oberfläche de« HaIblelterko-rpers ein Film eines Isolatormaterials gebildet und Teile des Isolationsfilms entsprechend
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    dem xiuster entfernt werden und dann der■ metallische : Leiter darüber so aufgebracht wird, dass der metallische Leiter die aktive Hauptoberfläche nur an den Plätzen entsprechend diesem fluster kontaktiert, wobei der Isolationsfilm eine ausreichende Dicke hat, um als Diffusionsniaske für die Aktivatorverunreinigung zu dienen.
    4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e -
    . -k e η η ζ ei ch η e t, dass der metallische Leiter unmittelbar auf einem freiliegenden Teil der aktiven Hauptoberfläche aufgebracht wird und Teile des Leiters entfernt werden, um das Muster auszubilden .
    5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,, dass der metallische Leiter und der Halbleiterkörper vor der Diffusion der Aktivatorverunreinigung mit einem zur Stabilisierung dienenden Isolatorfilm bedeckt werden.
    6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e kennzeichnet, dass nach der Diffusion der metallische Leiter selektiv teilweise in einem zweiten vorgegebenen Muster entfernt wird,, um ein Modul herzustellen, bei dem ausgewählte Bereiche des metallischen Leiters in elektrischem Kontakt mit mindestens einem der in seiner Leitfähigkeit modifizierten oberflächennahen Bereiche des Halbleiters stehen und von vorgewählten anderen solchen in ihrer Leitfähigkeit modifizierten oberflächennahen Bereichen des Halbleiterkörpers elektrisch isoliert sind. r,
    7. Verfahren nach Anspruch 4» d a d u r c h gekennzeichnet, dass nach der Diffusion
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    ein zweites Muster aus deia bereits zuvor, iuit einem Muster versehenen metallischen Leiter durch selektive Entfernung vorbestimmter Teile des metallischen Leiters gebildet wird.
    8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass erste und zweite zur Änderung der Leitfähigkeit dienende Aktivator-Verunreinigungen gleichzeitig in die Teile der aktiven Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers eindiffundiert werden.
    9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass erste und zweite Aktivator-Verunreinigungen in "dem gleichen metallischen Leiter vorhanden sind und in den gleichen Teil der aktiven Hauptoberfläche eindiffundiert werden, wobei die erste Aktivatorverunreinigung einen höheren Diffusionskoeffizieiaten besitzt als die zweite Aktivatorverunreinigung und tiefer in den Halbleiterkörper hineindiffundiert wird und ein Übergangsbereich mit asymmetrischer Leitfähigkeit mit dem oberflächennahen Bereich des Halbleiters gebildet wird, dessen elektrische Eigenschaften vorwiegend durch die zweite, langsamer diffundierende Aktivator-Verunreinigung bestimmt werden,
    1o. Verfahren nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiter aus der Gruppe Germanium und Silizium und der metallische Leiter aus der Gruppe Wolfram und Molybdän ausgewählt werden und die erste und zweite Aktivator-Verunreinigung aus der Gruppe Antimon, Phosphor, Arsen, Wismuth, Aluminium, Bor, Gallium und Indium ausgewählt werden.
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    11. Verfahren nach Anspruch 8, dad u r c h g e - ■ k e η η ζ e i c h η e t„ dass die erste und die zweite Akt!vator-Verunreinigung in verschiedenen jaetallisehen Leiterteilen vorhanden sind und in verschiedene Teile der aktiven Hauptoberfläche eindiffundiert werden und verschiedene in ihrer Leitfähigkeit modifizierte oberflächennahe Bereiche des Halbleiterkörpers ausgebildet werden.
    12. Verfahren nach Anspruch 1, da durch g e k e η η a e i c h η e t , dass der metallische Leiter aus der Gruppe bestehend aus Molybdän und Wolfram, ausgewählt wird.
    13. Verfahren zur Herstellung eines Kontaktes.mit niedriger Impedanz zu eineir. Teil eines Halblei- ■ terkörpers, der eine erste Konzentration einer Aktivatorverunreinigung zur Modifizierung des Leitfähigkeitstyps nit einem ereten Leitfähigkeitstyp besitzt, g e k e ή π ζ e i c h η e t durch die Verfahrensschritte:
    a) in Kontakt mit einem Oberflächenteil dieues Teils de3 Halbl-iterkörpers wird ein metallischer Leiter aufgebracht, der als geringeren Bestandteil eine Aktivatorverunreinigung des obigen Leitfähigkeitstyps besitzt,
    b) der Halbleiterkörper wird erhitzt und dadurch iie Aktivatorverunreinigung in dem metall!-" sch-~n Leiter dazu veranlasst, in diesen Teil des Halbleiterkörpers e"nsudiffundieren und . dadurch die Konzentration aes diesen LeIt-.>„.;,'.-fähi^keitstyp erzeugenden Aktivators in, ein^ja..-'. oberflächennahen Bereich erhöht, mit dem der -..-. metallische Leiter in elektrischem Kontakt steht.
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    14. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich mit asymmetrischer Leitfähigkeit ein p-n-Übergangsbereich ist.
    15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurchgekennzeichnet , dass d-ie vergrößerte Konzentration der Aktivatorverunreinigung für diesen
    1 ή Leitfähigkeitstyp den Wert 1o -1 Atome pro ecm des Halbleiters übersteigt und der Halbleiter öiliaum ist.
    16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet , dass die Diffusion bei einer Temperatur von mehr als 1ooo C durchgeführt wird und der Halbleiter Silizium ist.
    17. Halbleitervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst:
    a) einen Halbleiterkörper 1o mit einem oberflächenflahen Bereich 15 eines Leitfähigkeitstyps benachbart zu einer Hauptoberfläche des Körpers und
    b) einen metallischen Leiter 13 mit .Verunreinigungen entsprechend einem Leitfähigkeitstyp, der über und im wesentlichen koextensiv zu diesem Bereich 15 einer Leitfähigkeit angeordnet ist und mit diesem Bereich einen nicht-gleichrichtenden Kontakt bildet. ■
    18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Paar oberflächennaher Bereiche 25,26, mit gleicher Leitfähigkeit nahe zueinander angeordnet sind und sich in einer solchen räumlichen Lage zu den metallischen Leiter 25,26 bd-
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    finden, dass sie Emitter- und Kollektorbereiche eines lateralen Transistors bilden.
    19. Vorrichtung nach Anspruch 17, dad ure h gekennzeichnet, dass abwechselnde Bereiche einer Vielzahl von ineinander verzweigten Bereichen als Emitter und eine zweite Vielzahl von ineinander verzweigten Bereichen als Kollektor eines lateralen Transistors verbunden sind.
    20. Vorrichtung nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Isolatorschicht 11 über mindestens einem Teil der Hauptoberfläche enthält und aer metallische Leiter 13 die Isolatorschicht überlagert.
    Λ . Halbleitervorrichtung nach Anspruch 17 mit einer Isolatorschicht auf der Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers, d a du rc h ge k e η η ζ ei ch η e t , dass
    a) die Isolatorschicht 11 eine Öffnung 12 aufweist, durch die ein Teil der Hauptoberfläche, welche im wesentlichen koextensiv mit dem Bereich 15 einer Leitfähigkeit ist, freiliegt, und
    b) der metallische Leiter 13 einen Kontakt mit diesem durch die Öffnung freiliegenden Teil der Hauptoberfläche bildet.
    22. Halbleitervorrichtung, dadurch gekennz e ic h η e t , dass sie die folgenden Teile umfasst:
    a) einen monokristallinen Halbleiterkörper 1o
    b) einen dünnen Film 11 eines Isolators, der über einer Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers liegt,
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    BAD
    ■ c) eine Vielzahl von in ihrer Leitfähigkeit geänderten oberflächennahen Bereichen 15 in deu Halbleiterkörper und
    d) metallische Leiterteile 13 in elektrischem Kontakt mit mindestens zwei Teilen jedes dieser Bereiche, die an diesen Kontaktteilen ait denselben zusammenfallen.
    23. Bipolare Transistorvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie die folgenuen Bestandteile umfasst:
    a) ein mono.kristallines Plättchen 5o eines Halbleitermaterials mit einem Teil, der einen Leitfähigkeitstyp aufweist,
    b; einen oberflächennahen, in seiner Leitfähigkeit modifizierten Bereich 51 dieses -Teils, der eine Aktivator-Verunreinigung des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps enthält und diesen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp aufweist,
    c) einen metallischen Leiter 59, der ÄktivatorTerunreinigungen des entgegengesetzten Leii:fähigkeitstyps enthält und über einem Teil des Bereichs 51 mit entgegengesetztem Lextfähigkeitstyp liegt und mit diesem einen nicht—gleichrichtenden Kontakt herstellt,
    d) einen oberflächennahen Bereich 52 eines Leitfähigkeit styps, in dem Bereich 51 entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps, der Aktivatoren dieses Leitfähigkeit styps enthält,
    e) ein metallischer Leiter 55, welcher Aktivator^runreinigungen dieses einen Leitfähiglceitstyps enthält und diesen Bereich 52 des eißea Leltfähigkeits-
    BAD ORIGINAL
    type passend überdeckt, wob ;i er iu wesentlichen koextensiv mit diesem Bereich ist und ein nicht-gleichrichtender elektrischer Kontakt zwischen dein Bereich und dem Leiter vorhanden ist.
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