DE2022551A1 - Verfahren zur Herstellung eines pn-UEbergangs in Planartechnologie - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines pn-UEbergangs in Planartechnologie

Info

Publication number
DE2022551A1
DE2022551A1 DE19702022551 DE2022551A DE2022551A1 DE 2022551 A1 DE2022551 A1 DE 2022551A1 DE 19702022551 DE19702022551 DE 19702022551 DE 2022551 A DE2022551 A DE 2022551A DE 2022551 A1 DE2022551 A1 DE 2022551A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
trenches
semiconductor layer
conductivity type
layer
dopant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19702022551
Other languages
English (en)
Inventor
Joachim Dipl-Phys Dathe
Leo Dipl-Phys Grasser
Wolfgang Dipl-Phys Dr Mueller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE19702022551 priority Critical patent/DE2022551A1/de
Priority to CH510471A priority patent/CH521668A/de
Priority to AT348471A priority patent/AT334978B/de
Priority to GB1366571A priority patent/GB1309228A/en
Priority to FR7116553A priority patent/FR2088436B1/fr
Priority to NL7106312A priority patent/NL7106312A/xx
Priority to SE605571A priority patent/SE360217B/xx
Publication of DE2022551A1 publication Critical patent/DE2022551A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/308Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT ' München 2, den 8,-Mäi Berlin und München Witteisbacherplatz 2
YPA 70/1005
Verfahren zur Herstellung eines pn-Übergangs in Planar-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit einem unter einer maskierenden. Schicht endenden pn-übergang in einer Halbleiterschicht des einen Leitungstyps. ■ .
Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung eines Transistors in Planartechnologie wird auf eine Halbleiterscheibe des einen Leitungstyps epitaktisches Halbleitermaterial des anderen Leitungstyps abgeschieden. Die Zone des einen Leitungstyps dient als Kollektor, die Zone des anderen Leitungstyps als Basis» Nach Anwendung der üblichen Fototechnikwird durch eine Maske in die Basis eine als Emitter dienende Zone des einen Leitungstyps eindif fundiert, so daß beispielsweise ein npn-Transistor entsteht.
Zur elektrischen Isolation von anderen, auf derselben Scheibe angeordneten Bauelementen wird durch Diffusion um den Transistor ein Isolationsrahmen hergestellt. Dieses .Verfahren ist besonders bei Leistüngstransistoren mit dicken epitaktischen Schichten umständlich und bringt viele Nachteile mit sich.
Diese Nachteile können in einer starken Rückdiffusion liegen, wodurch die Dicke und der V/iderstand der epitaktischen Schicht geändert werden. Weiterhin sind lange Diffusionszeiten bei Hohen Temperaturen erforderlich. Dadurch wird dieses Verfahreil einmal aufwendig, zum anderen wird die Lebensdauer der Minoritätsladungsträger in der epitaktischen Schicht abgesenkt. Auch tritt eine störende Eindiffusion von Fremdstoffen auf.
VPA 9/110/0060 Kot/Dx
109848/1619
BAD OkIGlNAl. *
Bei Transistoren in Mesatechnologie endet der pn-übergang zwischen Kollektor und Basis nicht unter der Oxidschicht. Schlechte Sperreigenschaften des Kollektor-Basis-Übergangs sind die Folge.
Demgegenüber will die vorliegende Erfindung ein einfaches Verfahren zur Herstellung planarer Bauelemente angeben, die von benachbarten Bauelementen mechanisch getrennt sind, und bei denen die ι ii-Über^änge unter, der Oxidschicht enden. Insbesondere soll das Verfahren zur Herstellung von Leistungstransistoren geeignet sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in die Halbleiterschicht Gräben bis mindestens nahe zu einer unter der einen Halbleiterschicht des einen Leitungstyps vorgesehenen weiteren Halbleiterschicht des anderen Leitungstyps eingebracht werden, daß von diesen Gräben aus Dotierstoff des anderen Leitungstyps in die den Gräben benachbarten Bereiche eindiffundiert wird, derart, daß der pn-übergang zwischen der Halbleiterschicht des einen Leitungstyps und der weiteren Halbleiterschicht unter der maskierenden Schicht endet.
Bei den nach diesem Verfahren hergestellten Bauelementen enden die pn-Übergänge im Gegensatz zu dem bekannten Mesa-Transistor unter der schützenden Oxidschicht, die die elektrischen Eigenschaften günstig beeinflußt. Die elektrische Isolation des Bauelements ist gewährleistet, Kurzschlüsse oder nachteilige Auswirkungen des Isolationsrahmens können nicht auftreten.
Es ist zweckmäßig, die Gräben mindestens so tief einzuätzen, daß die Summe aus deren Tiefe und aus der Eindringtiefe des Dotierstoffs gleich ist der Dicke der einen Halbleiterschicht. ' Denn nur dadurch wird gewährleistet, daß der pn-übergang untur die maskierende Schicht umgebogen wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß gleichzeitig mit der Dotierung der den Gräben benachbarten Bereiche die eine Halbleiterschicht durch Fenster in der mit den gewünschten
/110/0060 10 9 8 4 β Λ. 1.6 1 9
BAD
Strukturen versehenen maskierenden Schicht mit dem Dotierstoff des anderen leitungstyps teilweise dotiert v/ird (Dmitterdiffusion) .·Damit wird beispielsweise eine einfache und schnelle Herstellung eines !Transistors ermöglicht. Der Basis-Kollektor-Übergang des Transistors endet unter der Oxidschicht.
Die Verwendung von Phosphor als Dotierstoff des anderen Leitungstyps (η-leitend) hat sich "beispielsweise für die Herstellung eines npn-Transistors als vorteilhaft erwiesen. Bor ist als Dotierstoff geeignet, wenn ein pnp-Transistor gewünscht ist. Zum Ätzen der Gräben ist ein Gemisch aus Salpetersäure und Flußsäure zweckmäßig.
Weitere Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren 1 - 4-, in denen die Herstellung eines npn-Leistungstransi-rr stors in Schnitten dargestellt ist.
In den Figuren 1-4 werden für sich entsprechende Teile die gleichen Besugszeichen verwendet.
Auf ein η -leitendes Silicium-Halbleitersubstrat 1 wird eine hoherohmige p-leitende Silicium-Halbleiterschicht 3 epitaktisch aufgebracht. Das Halbleitersubstrat I dient bei dem fertigen Bauelement als Kollektor, die Halbleiterschicht 3 als Basis. Die Halbleiterschicht 3 wird nit einer maskierenden Schicht 5 versehen, in die mit Hilfe <?.er Fototechnik Gräben 7,9 eingebracht werden (Fig. 1), so daß ein nicht mit der maskierenden Schicht 5 bedecktes Raster au:r der Halbleiterschicht 3 entsteht. Die maskierende Schicht 5 besteht aus einem thermisch erzeugten Oxid, zum Beispiel aus Siliciumdioxid.
Die derart strukturierte Schicht 5 c'ient als Maske für den nachfolgenden Ätapx'ozeß, durch den die Gräben 7,9 bis zum Substrat 1 vertieft werden (Fig. 2). Als At:-:Eittel wird ein Gemisch aus SaIpetersäur3 und Flunsäure vsi'wenoet, dessen Ätzrate für Silicium um ein Vielfaches grüßer ist als für Siliciumdioxid. Dadurch wird gewährleistet, daß einerseits die p-lcitenue HaIb-
-',■■ O/-.1G iV-.-.r- 109848/1619 __ , __
BAD
lederschicht 3 durchtrennt wird, daß aber andererseits eine für die später durchzuführende IDmitterdiffusion ausreichende maskierende Schicht 5 zurückbleibt.
Mit Hilfe eines weiteren fotolithografischen Prozesses wird das 2mitterfenster 11 in der maskierenden Schicht 5 freigelegt. Dann wird Phosphor durch das Fenster 11 in die Halbleiterschicht 3 eindiffundiert, so daß eine Emitterzone 13 entsteht. Gleichzeitig diffundiert der Phosphor auch von den Gräben 7,9 in die Bereiche der p-leitenden Halbleiterschicht 3, die den Gräben 7,9 benachbart sind. Schließlich findet hier eine Umdotierung statt, so daß η-leitende Zonen 17,19 entstehen, die mit dem η-leitenden Halbleitersubstrat 1 zusammenhängen, was in der Figur 3 durch gestrichelte Linien 21 und eine engere Schraffur der Zonen 17,19 angedeutet wurde'. Der pn-übergang zwischen Basis und Kollektor endet damit unter der maskierenden Schicht 5, da die Zonen 17,19 wegen ihrer gleichen Dotierung dem Kollektor zuzurechnen sind. Während dieses Diffusionsvdrganges bildet sich auf der Oberfläche der Anordnung eine Phosphorglasschicht 23. Gleichzeitig entstehen in den Gräben 7,9 und im Emitterfenster 11 zwischen der Phosphorglasschicht 23 und dem Halbleitermaterial Siliciumdioxidschichten 24, 25, 29.
In die maskierende Schicht 5 werden Kontaktfenster 27,28 und in die Siliciumdioxidschicht 29 ein Kontaktfenster 30 mit Hilfe der üblic'ien Fobotechnik eingebracht. Gleichzeitig wird die Siliciumdioxidschicht 24 am Boden der Gräben 7,9 durchgeätzt. Die Fenster 27, 28, 30 werden mit Kontaktmetall 37, 38, 40 gefüllt. Dies kann mit Hilfe der Maskierungstechnik oder durch ganzflächige Bedampfung unter Anwendung der Fototechnik oder galvanisch geschehen.
Schließlich wird das Halbleiters\ibstrat in den Gräben 7,9, deren Boden schon zuvor von der Siliciumdioxidschicht freigelegt wurde, durch Ätzen oder mechanisch durchtrennt, was in der Figur 3 durch strichpunktierte Linien 35 angedeutet wurde.
VPA 9/110/0060 ' _5_
109848/1619 BAD ORIGINAL
Die Gräben 7»9 erfüllen also bei diesem Verfahren in vorteilhafter Weise gleichzeitig zwei Funktionen; Einmal dienen sie zur Bildung der Zonen17,19»die den Basis-Kollektor-Übergang unter der maskierenden Schicht 5 enden lassen. Zum anderen ermöglichen sie eine einfache Durchtrennung des'Halbleitersubstrats 1 längs der Linien 55 zur Bildung einzelner Bauelemente.
8 Patentansprüche
4 Figuren
VPA 9/110/0060
109848/1619

Claims (8)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit
    einem unter einer maskierenden Schicht endenden pn-übergang in einer Halbleiterschicht des einen Leitungstyps,
    dadurch gekennzeichnet, daß in die Halbleiterschicht Gräben bis mindestens nahe zu einer unter der einen Halbleiterschicht des einen Leitungstyps vorgesehenen weiteren Halbleiterschicht des anderen Leitungstyps eingebracht werden, daß von diesen Gräben aus Dotierstoff des anderen Leitungstyps in die den Gräben benachbarten Bereiche eindiffundiert v/ird, derart, daß der pn-übergang zwischen der Halbleiterschicht des einen Leitungstyps und der weiteren Halbleiterschicht unter der maskierenden
    Schiclit endet.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Gräben mindestens so tief eingeätzt werden, daß die Summe aus deren Tiefe und aus der
    Eindringtiefe des Dotierstoffs des anderen Leitungstyps in die Halbleiterschicht des einen Leitungstyps gleich ist der Schichtdicke der Halbleiterschicht des einen Leitungstyps.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1:=, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit der Dotierung der den Gräben benachbarten Bereiche die eine Halbleiterschicht durch ein Fenster in der mit den gewünschten Strukturen versehenen maskierenden Schicht mit dem Dotierstoff des anderen Leitungstyps teilweise dotiert v/ird.
  4. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3,
    dadurch gekennzeichnet, daß als
    Dotierstoff des anderen Leitungstyps Phosphor verwendet
    wird.
    VPA 9/110/0060 -7 -
  5. 5· Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3» d a du rc h g e k e tin ζ eich η e t , daß als Dotierstoff des anderen Leitungstyps Bor verwendet wird.
  6. 6. Verfahren zur Herstellung eines Leistungstransistors nach • einem oder mehreren der Ansprüche 1 -5, d a du r c h
    ' g e k e η η ζ e i c h η e t , daß die eine Halbleiterschieht als Basis und die weitere Halbleiterschicht als Kollektor verwendet wird, daß nach Ätzung der Gräben durch die strukturierte maskierende Schicht die Emitterdiffusion, und gleichzeitig mit demselben Dotierstoff die Diffusion der den Gräben benachbarten Bereiche durchgeführt wird, derart, daß der Basis-Kollektor-Übergang unter der maskierenden Schicht endet, wobei sich während dieser Diffusion in den Penstern der maskierenden Schicht und in den Gräben eine Oxidschicht bildet, daß nach Öffnung der Kontaktfenster die gewünschten Metallisierungen vorgenommen werden, und daß schließlich die weitere Halbleiterschicht des anderen Leitungstyps in den Gräben mechanisch oder durch Ätzen durehtrennt wird. -
  7. 7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 3 und 6, dadurch ge k e η η ζ eic h η e t ,. v daß die eine Harbleiterschicht auf ein Halbleitersubstrat epitaktisch abgeschieden wird.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 7, d a d u r c h
    g e k e η η ζ ei c h η e t , daß zum Ätzen der Gräben ein Gemisch von Salpetersäure mit Flußsäure verwendet wird.
    Leerseite
DE19702022551 1970-05-08 1970-05-08 Verfahren zur Herstellung eines pn-UEbergangs in Planartechnologie Pending DE2022551A1 (de)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19702022551 DE2022551A1 (de) 1970-05-08 1970-05-08 Verfahren zur Herstellung eines pn-UEbergangs in Planartechnologie
CH510471A CH521668A (de) 1970-05-08 1971-04-07 Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements
AT348471A AT334978B (de) 1970-05-08 1971-04-22 Verfahren zur herstellung mehrerer halbleiterbauelemente
GB1366571A GB1309228A (en) 1970-05-08 1971-05-07 Production of semiconductor components
FR7116553A FR2088436B1 (de) 1970-05-08 1971-05-07
NL7106312A NL7106312A (de) 1970-05-08 1971-05-07
SE605571A SE360217B (de) 1970-05-08 1971-05-10

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19702022551 DE2022551A1 (de) 1970-05-08 1970-05-08 Verfahren zur Herstellung eines pn-UEbergangs in Planartechnologie

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2022551A1 true DE2022551A1 (de) 1971-11-25

Family

ID=5770606

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19702022551 Pending DE2022551A1 (de) 1970-05-08 1970-05-08 Verfahren zur Herstellung eines pn-UEbergangs in Planartechnologie

Country Status (7)

Country Link
AT (1) AT334978B (de)
CH (1) CH521668A (de)
DE (1) DE2022551A1 (de)
FR (1) FR2088436B1 (de)
GB (1) GB1309228A (de)
NL (1) NL7106312A (de)
SE (1) SE360217B (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116487413B (zh) * 2023-04-13 2024-04-12 锦州辽晶电子科技股份有限公司 一种低放大倍数变化率的功率晶体管及其制作方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3328651A (en) * 1963-10-29 1967-06-27 Sylvania Electric Prod Semiconductor switching device and method of manufacture
US3491434A (en) * 1965-01-28 1970-01-27 Texas Instruments Inc Junction isolation diffusion

Also Published As

Publication number Publication date
FR2088436B1 (de) 1976-05-28
CH521668A (de) 1972-04-15
AT334978B (de) 1977-02-10
SE360217B (de) 1973-09-17
GB1309228A (en) 1973-03-07
FR2088436A1 (de) 1972-01-07
NL7106312A (de) 1971-11-10
ATA348471A (de) 1976-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1614283C3 (de) Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung
DE1764464C3 (de) Verfahren zur Herstellung eines lateralen Transistors
EP0071665B1 (de) Verfahren zum Herstellen einer monolithisch integrierten Festkörperschaltung mit mindestens einem bipolaren Planartransistor
DE1944793C3 (de) Verfahren zur Herstellung einer integrierten Halbleiteranordnung
DE1295093B (de) Halbleiterbauelement mit mindestens zwei Zonen entgegengesetzten Leitungstyps
DE2655400A1 (de) Halbleitervorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung
DE2441432B2 (de) Verfahren zur Herstellung eines VMOS-Transistors
DE2032201A1 (de) Integnerbare Planarstruktur eines Transistors, insbesondere fur integrier te Schaltungen verwendbarer Schottky Sperr schicht Transistor
DE1764155C3 (de) Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelementes aus einem Siliciumkörper
DE1959895A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung
DE2133979C3 (de) Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung
DE2109352C2 (de) Verfahren zum Herstellen eines lateralen bipolaren Halbleiter-Bauelements
DE1964979B2 (de) Halbleiterbauelement mit wenigstens einem lateralen transistor und verfahren zu seiner herstellung
DE1764570B2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit zueinander komplementären NPN- und PNP-Transistoren
DE1297762B (de) Sperrschicht-Feldeffekttransistor
DE1964837B2 (de) Verfahren zur Herstellung einer lichtemittierenden Halbleiterdiode
DE1644028A1 (de) Verfahren zum Eindiffundieren von Stoerstellen in einen begrenzten Bereich eines Halbleiterkoerpers
DE2364753A1 (de) Halbleitervorrichtung
DE1439758A1 (de) Verfahren zur Herstellung passivierter Transistoren mit nichtdiffundierter Basiszone in einem Halbleiterkoerper
DE2039091A1 (de) Transistor mit minimaler Seiteninjektion in einem monolithischen Halbleiterkoerper und Verfahren zur Herstellung dieses Transistors
DE1802849B2 (de) Verfahren zum herstellen einer monolithischen schaltung
DE1803026C3 (de) Halbleiterbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2022551A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines pn-UEbergangs in Planartechnologie
DE2403816A1 (de) Halbleiteranordnung und verfahren zur herstellung einer derartigen anordnung
DE1464305B2 (de) Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen sowie nach diesem Verfahren hergestellte Bauelemente

Legal Events

Date Code Title Description
OHJ Non-payment of the annual fee