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"verfahren Zinn Herstellen einer Halbleiteranordnung Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung, bei dem Halbleitermaterial
auf einem Halbleiterkörper abgeschieden wird. Die Erfindung besteht bei einem solchen
Verfahren darin, daß vor dem Abscheiden auf bestimmten Stellen der einen Oberflächenseite
eines einkristallinen Halbleiterkörpers eine Naterlaischicht strukturiert aufgebracht
wird, die die Eigenschaft hat, daß auf ihr abgeschiedenes Halbleitermaterial eine
polykristalline Struktur erhält daß auf dieser Naterialschicht sowie auf dem unbeschichteten
Teil dieser Oberflächenseite des Halbleiterkörpers Halbleitermaterial abgeschieden
wird, so daß sich auf dem unbeschichteten Teil dieser Oberflächenseite des Halbleiterkörpers
einkristallines, auf dem beschichteten Teil dagegen polykristallines Halbleitermateriai
bildet, und daß dann in das polykristalline Halbleitermaterial
Störstellen
eindiffundiert werden Die Erfindung eignet sich beispielsweise sehr gut zur Herstelluny
von Separationszonen bei integrierten Schaltungen, die zur Separation der einzelnen.Bauelemente
dienen, sowie zur Herstellung einer elektrisch gut leitenden Verbindung mit Halbleiterzonen
im Innern eines Halbleiterkörpers0 Solche Halbleiterzonen sind beispielsweise die
sogenannten vergrabenen Schichten, die im Angeisächsischen bekanntlich als "buried
layer" bezeichnet werden Bei der Herstellung von Separationszonen nach der Erfindung
wird die Separationszone in das polykristalline Halbleitermatrial eindiffundiert.
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Die Materialschicht kann beispielsweise aus einerIsolierschicht wie
z,Bp einer Oxydschicht oder Nitridschicht bestehen. Gute Ergebnisse werden beispielsweise
mit Sillziumdioxyd als Materiai für die Materialschicht erzielt Es empfiehlt sich,
die Störstellen in das polykristalline Halbleitermaterial mit Hilfe der Diffusionsmaskentechnik
so einzudiffundieren, daß die Diffusion auf das polykristalline Halbleitermaterial
beschränkt bleibt.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird die Materialschicht derart
ausgebildet, daß die in das polykristalline Halbleiterrnatc.ria1 eindiffündierten
Störstellen durch die Materialschicht hindurch in den Halbleiterkörper gelangen.
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Dies ist beispielsweise dann wichtig, wenn eine elektrisch leitende
Verbindung mit einer Halbleiterzone (z.B. buried layer) hergestellt werden soll,
die sich nicht in der aufgebrachten einkristallinen Halbleiterschicht, sondern im
Halbleiterörper, d,h, also im Substrat, befindet. Eine Durchdiffusion durch die
Material schicht wird beispielsweise erzielt, wenn die Materialschicht mit entsprechenden
Löchern versehen ist, durch die die Störstellen :n den Halbleiterkörper gelangen
können. Diese Löcher dürfen allerdings nur so groß sein, daß über der Isoli.erschicht
die Abscheidung einer polykristallinen Halbleiterschicht gewährleistet bleibt. Eine
weitere Möglichkeit besteht darin, einzelne Isolierschichtbereiche nebeneinander
und/oder hintereinander derart anzuordnen, daß die Störstellen durch die Fugen zwischen
den Isolierschichtbereichen gelangen können, so daß also die Löcher in der Isolierschicht
durch Fugen zwischen einzelnen Isolierschichtbereichen ersetzt werden.
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Natürlich gilt auch in diesem Fall wieder die Bedingung, daß der Abstand
zwischen den einzelnen Isolierschichtbereichen
und den Fugen eingenommene
Fläche trotz den Fugen polykristallines Halbleitermaterial abgeschieden wird.
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Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Das Grundprinzip der Erfindung besteht, wie bereits erläutert, darin,
daß auf die eine Oberflächenseite eines Halbleiter]cörpers eine Materialschicht
strukturiert aufgebracht wird, die die Eigenschaft hat, daß abgeschiedenes Halbleitermaterial
sich auf ihr polykristallin ab scheidet, während sich auf den übrigen Bereichen
des Halbleiterkörpers, die nicht von der Materialschicht bedeckt sind, einkristallines
Halbleitermaterial abscheidet, wenn man von einem einkristallinen Halbleiterkörper
ausgeht, Dieses Grundprinzip ist beispielsweise in den Figuren l bis 4 erläutert.
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Die Figur l zeigt einen einkristallinen Halbleiterkörper 2, der als
Substrat für die abzuscheidende Halbleiterschicht dient. Auf die eine Oberflæhenseite
dieses Halbleiterkörpers 1 ist strukturiert eine Materialschicht 2 aufgebracht,
die beispielsweise aus Siliziumdioxyd oder aus Siliziumnitrid besteht. Unter strukturierter
Aufbringung der Materialschicht ist die Tatsache zu verstehen, daß die Materialschicht
nur auf einen oder mehrere bestirnmte Bereiche des
Halbleiterkörpers
aufgebracht wird. Im Ausführung sbei spiel der Figuren 1 bis 4 hat die Materialschicht
2 beispielsweise eine ringförmige Struktur, die ihrerseits wieder eine Rechteckform
oder eine Kreisform aufweisen kann.
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Solche ringförmigen Bereiche sind beispielsweise erforderlich, wenn
ein Halbleiterbauelement in einer integrierten Schaltung von den seitlich davon
angeordneten Halbleiterbauelementen separiert werden soll.
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Die Figur 2 zeigt den einkristallinen Halbleiterkörper 1 nach dem
Abscheiden einer Halbleiterschicht 3. Während die Halbleiterschicht 3 in demjenigen
Reich, in dem sie unmittelbar an den Halbleiterkörper 1 grenzt, einkristallin ausgebildet
ist, hat sie in demjenigen Bereich, der über der strukturierten Materialschicht
2 liegt, eine polykristalline Struktur, Dieser polykristalline Bereich ist in der
Figur 2 mit der Bezugsziffer 4 bezeichnet.
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Da in einem polykristallinen Bereich eine Störstellendiffusion schneller
erfolgt als in einem einkristallinen- Bereich, karin die Anordnung der Figur 2 beispielsweise
dazu verwendet werden, daß gemäß der Figur 4 durch Störstellendiffusion in den polykristallinen
Bereich eine Separationsdiffusion durchgeführt wird, die bis zur Materialschicht
2 vordringt und den vom polykristallinen Bereich 4 umgrenzten
inneren
einkristallinen Bereich der epitaktischen Schicht vom äußeren Bereich der einkristallinen
epitaktischen Schicht separiert.
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Um zu verhindern, daß das einzudiffundierende Störstellenmaterial
auch in den einkristallinen Bereich der epitaktischen Schicht eindringt, erfolgt
in diesem speziellen Fall eine sogenannte Separationsdiffusion, bei der die epitaktische
Schickt 2 mit Ausnahme des polykristallinen Bereichs 4 mit einer Isolierschicht
5 als Diffusionsmaske hedeckt wirdOr Die Störstellendlffusion erfolgt dann durch
das Diffusionsfenster 6 der Figur 3 in den polykristalllnen Bereich und ergibt die
diffundierte Halbleiterzone 4' der Figur 4. Im Ausführungsbeispiel der Figur 4 hat
die eindiffundierte Halbleiterzone 4' den entgegengesetzten Leitungstyp wie die
epitaktische Halbleiterschicht 3 und ist daher zur Separation des von ihr umschlossenen
Bereichs der epitaktischen Schicht vom übrigen Bereich der epitaktischen Schicht
geeignet Der Leitungstyp des als Substrat dienenden Halbleiterkörpers l ist dem
Leitungstyp der epitaktischen Sicht 3 ebenfalls entgegengesetzt.
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Das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich von
dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, daß gemäß
der Figur 5 von
einem Halbleiterkörper l als Substrat ausgegangen wird, welcher mit einer vergrabenen
Schicht 7 (buried layer) versehen isto Diese Schi.cht 7 wird im allgemeinen durch
Diffusion hergestellt, indem auf den Halbleiterkörper 1 eine nicht dargestellte
Isolierschicht aufgebracht und die Schicht 7 durch ein Fenster in dieser Isolierschicht
in den Halbleiterkörper 1. eindiffundiert wird Die Figur 5 zeigt den Halbleiterkörper
1 mit der eindiffundierten Schicht 7 für den Fall einer Diffusion nach der Entfernung
einer als Diffusionsmaske verwendeten Isolierschicht.
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Gemäß der Figur 6 wild auf den mit der Halbleiterschicht 7 versehenen
Halbleiterkörper l strukturiert ein Materialschichtbereich aufgebracht, der im Gegensatz
zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß einer Weiterbildung der Erfindung derart ausgebildet
ist, daß er für Diffusionsstörstellen durchlässig ist. Dies wird im Ausführungsbeispiel
der Figur 6 z.B dadurch erreicht, daß anstelle von nur einer Materialschicht (2)
zwei Materialschichten 2a und 2b vorgesehen sind, die durch eine Fuge 8 voneinander
getrennt sind.
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Die Fuge 8 und damit der Abstand zwischen den beiden Materialschichten
2a und 2b ist so zu bemessen, daß einerseits durch diese Fuge Störstellen zwischen
den beiden Materialschichten
.hindurch bis zum Halbleiterkörper
1 vordringen können, andererseits aber auch gewährleistet ist, daß auch über dem
Fugenbereich polykristallines Halbleitermaterial beim epitaktischen Abscheiden abgeschieden
wird (die Fuge 8 darf also nicht zu breit und nicht zu schmal sein) Die Figur 7
zeigt den mit einer epitaktischen Schicht 3 versehenen Halbleiterkörper 1c Während
sich über dem Halbleiterkörper l die epitaktishe Schicht 3 einkristallin ausbildet,
bildet sie sich über den Materialschichten 2a und 2b entsprechend dem ersten Ausführungsbeispielpolykristallin
aus, so daß wieder ein polykristalliner Bereich 4 entsteht In diesen polykristallinen
Bereich 4 wird anschließend gemäß der Figur 8 eine ringförmige Separationszone 4'
eindiffundiert, die den entgegengesetzten Leitungstyp aufweist wie die epitaktische
Schicht 3 und dadurch den von ihr umschlossenen Bereich der epitaktischen Schicht
von dem äußeren Bereich der epitaktischen Schicht separiert. In den separierten
Bereich, der im Gegensatz zum separierenden Bereich einkristallin ist, ist gemäß
der Figur 8 eine Iialbleiterzone 9 eindiffundiert, die beispielsweise einen Widerstand
darstellt oder eine Halbleiterzone für ein Bauelement
mit einem
oder mehreren pn-Ubergängen z.B bildet, in die dann noch eine oder mehrere Halbleiterzonen,
beispielsweise durch Diffusion, eingebracht werden0 Die Figur 9 zeigt schließlich
noch ein Ausführungsbeispel der Erfindung, bei dem mit Hilfe des Verfahrens nach
der Erfindung mit einer im Halbleiterkörper 1 liegenden Halbleiterzone 7 eine elektrisch
gut leitende Verbindung durch eine epitaktische Schicht 3 hindurch hergestellt wird.
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Zu diesen Zweck wurden vor dem epitaktischen Abscheiden der epitaktischen
Schicht 3 auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers l in einem Bereich über der Halbleiterzone
7 die beiden Materialstreifen 2a und 2b gebildet, die einen solchen Abstand 8 voneinander
haben, daß sich beim Abscheiden der epitaktischen Schicht über den beiden Material
streifen und der dazwischenliegenden Fuge 8 ein polykristalliner Bereich 4 bildet,
während über dem nicht von den Materialstreifen bedeckten einkristallinen Halbleiterkörper
1 die epitaktische Schicht 3 einkristallin abgeschieden wird.
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Die elektrisch gut leitende Verbindung mit der Halbleiterzone 7 wird
dadurch hergestellt, daß vorzugsweise mit Hilfe einer Diffusion in den polykristallinen
Bereich 4 der epitaktischen Schicht 3 Störstellen eindiffundiert
werden,
und zwar so tief, daß sie bis zur Halbleiterzone 7 vorbringen Wie bereits erläutert,
muß zu diesem Zweck der Abstand zwischen den beiden Materialstreifen so groß gewählt
werden, daß das eindiffundierte Störstellenmaterial zwischen den beiden Materialstreifen
hindurchdiffundieren kann. Andererseits darf aber, wie bereits ebenfalls schon erläutert,
der Abstand zwischen den beiden Materialstreifen wiederum nur so groß gemacht werden,
daß die epitaktische Abscheidung über den Material streifen und über dem Fugenbereich
zwischen den beiden Materialstreifen polykristallin erfolg, da polykristallines
Halbleitermaterial eine schnellere Störstellendiffusion mit höherer Konzentration
ermöglicht als einkristallines Halbleitermaterial. Um eine elektrisch gut leitende
Verbindung mit der Halbleiterzone 7 zu erhalten, werden die Diffusionsstörstellen
zum Eindiffundieren in den polykristallinen Bereich 4 so gewählt, daß sie den gleichen
Leitungstyp erzeugen wie ihn die Halbleiterzone 7 hat, Die Figuren 10 bis 13 zeigen
schließlich noch in perspektivischer Darstellung, wie die bereits beschriebenen
Materialschichtbereiche beispielsweise aussehen können, über denen nach der Erfindung
das Halbleitermaterial nicht einkristallin, sondern polykristallin abgeschieden
wird.
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Die Figur 10 zeigt beispielsweise einen ringförmigen Materialschichtbereich
2, der eine "buried layer 7" im Halbleiterkörper 1 umschließt. Im Ausführungsbeispiel
der Figur 11 sind anstelle von nur einem Materialschichtring 2 zwei nebeneinander
angeordnete Metallschichtringe 2a und 2b vorgesehen, die nicht wie in der Figur
10 kreisförmig, sondern rechteckförmig ausgebildet sind. Während der Materialschichtring
10 der Figur 10 keine Durchdiffusion bis zum Halbleiterkörper l erlaubt, kann bei
der Anordnung der Figur 11 eine Durchdiffusion bis zum Halbleiterkörper 1 erfolgen,
und zwar durch die zwischen den beiden Materialsohichtringen 2a und 2b -vorhandene
Fuge 8.
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Im Ausführungsbeispiel der Figur 12 ist wiederum nur ein Materialschichtring
vorhanden, der jedoch ebenfalls eine Durchdiffusion erlaubt, da dieser Materialschichtring
in einzelne Materialschichtbereiche 2 aufgeteilt ist, die auch wieder einen solchen
Abstand 8 voneinander haben, daß eine Durchdiffusion bis zum Halbleiterkörper 1
zwar ermöglicht, andererseits aber sowohl über den Material schichtbereichen als
auch über den einzelnen Fugenbereichen Halbleitermaterial polykristallin abgeschieden
wird.
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Die Figur 13 zeigt schließlich noch ein Ausführungsbeispiel
der
Erfindung, bei dem ebenfalls nur ein einzelner Materialschichtring vorgesehen ist,
der anstelle der Fugen 8 in der Figur 12 mit den Löchern 8 versehen ist, durch die
die Diffusion bis zum Halbleiterkörper erfolgt Wie bereits erwähnt, bestehen die
eine polykristalline Abscheidung hervorrufenden Material schichtbereiche beispielsweise
aus Siliziumdioxyd oder aus Siliziumnitrid.