DE2056124A1 - Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer HalbleiteranordnungInfo
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Description
Ing. (grad.) GÜNTHER M. DAVID -.
Ar.ir.s!dor: K. V. ?h:J."3' GLGZiLA
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Anmeldung vom: '^.ty^y .. / J }tf
Anmeldung vom: '^.ty^y .. / J }tf
Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung.
Die Erfindung bezieht sich auf «in Verfahren zur Herstellung
einer Halbleiteranordnung und weiter auf durch dieses Verfahren hergestellte Halbleiteranordnungen.
Es ist bekannt, Ionen eines Elements durch einen direkten ä
Beschuss eines Halbleiterkb*rpers mit den Ionen des betreffenden Elements
in diesen Körper zu implantieren. Derartige Implantationsverfahren werden
heutzutage bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen zur Aenderung der Leitung und/oder des Leitfähigkeitstyps von OberflSohenteilen des
Halbleiterkörpers verwendet. Dabei kann eine Hochfrequenz-Ionenquelle
benutzt werden, die mit das erwShnte Element enthaltenden gasförmigen
Verbindungen gespeist wird» Ein Bündel beschleunigter Ionen, das aus
einer derartigen Quelle erhalten wird, enthält ausser den zu implantierenden Ionen noch andere Ionen, so dass es notwendig ist, das Bündel magne-
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tisch zu analysieren und die gewünschten lonenarten zu selektieren,
bevor das Ionenbündel zum Beschuss des Körpers in eine Auffangkammer
eintritt. Das Erzeugen eines genügend reinen Ionenbündels und/oder eines genügend hohen Ionenstrome aus einer derartigen Ionenquelle zur Implantierung
in den Körper nach einem derartigen bekannten Verfahren kann Schwierigkeiten bereiten. Ausβerden ist es oft erforderlich, z.B. beim
Implantieren von Dotierungsionen in einen Halbleiterkörper, zwei verschiedene Arten Dotierungsionen in getrennte Oberflächenteile des Körpers
zu implantieren. In diesem Falle können zwei gesonderte Ionenbeschüsse und möglicherweise zwei gesonderte Ionenquellen erforderlich sein.
Naoh der Erfindung wird bei eines Verfahren zur Herstellung
einer Halbleiteranordnung eine auf einer Oberflache des Halbleiterkörpers
angebrachte Schicht mit Ionen bombardiert, um durch Energieübertragung
Atom· eines Elements von der Schicht in eine unterliegende Oberflächenzone
des Körpers zu implantieren, wodurch die elektrischen Eigenschaften der erwähnten Oberflächenzone geändert werden, wobei die Zusammensetzung
und die Dicke des auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers in der Bahn der bombardierenden Ionen liegenden Materials derart gewählt sind, dass
der grosste Teil der die Schicht bombardierenden Ionen absorbiert wird,
ohne in den Halbleiterkörper einzudringen. Die erwähnte Schicht kann dabei entweder in direkter Berührung mit dem Halbleitermaterial, oder auf
einer direkt auf der Halbleiteroberfläche angeordneten Zwischenschicht angebracht sein.
Ein derartiges Implantationsverfahren, bei dem eine Schioht
mit Ionen bombardiert wird, um durch Energieübertragung zu bewirken, dass Atome eines Elemente aus der Schicht in eine unterliegende Oberflächenzone
eindringen, kann mit dem Ausdruck MKnook-onH-Implantation bereich-
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net werden. Es ist einleuchtend, dass infolge des IonenbeSchusses einige
der in die erw&hnte OberflSehenzone eindringenden Atome ionisierte Atome
des erwähnten Elements sein können.
Die auf der Oberfliehe des Halbleiterkörpers angebrachte
Schicht kann eine Schicht sein, die praktisch lediglich aus den erwRhnten Element besteht; auch kann diese Schicht mit einer hohen Konzentration dieses Elements dotiert sein, oder sie kann aus einer Legierung
oder Verbindung des erwähnten Elements bestehen.
Eine derartige MKnook-onM-Implantation, bei der wenigstens |
der grSsste Teil der di« Schicht bombardierenden Ionen absorbiert wird,
ohne in den Halbleiterkörper einzudringen, schafft ein Verfahren zum
Einfuhren von Atomen eines Elements in eine OberflSchenzone eines Halbleiterkörper«, das im Vergleich zu thermischer Diffusion bestimmte Vorteile aufweist; z.B. sind keine Wärmebehandlungen bei hoher Temperatur
erforderlich, wShrend eine verhRltnismSseig geringe laterale Streuung
implantierter Atome unterhalb des Randes der Maskierungsschicht auf der OberflSche des Halbleiterkörper auftritt; im Vergleich zu dem Ionenimplantationsverfahren werden bei diesem Verfahren aber an die bombardierenden Ionen weniger strenge Anforderungen gestellt, so dass in vielen "
Ffillen die für den Beschuss erforderliche Apparatur einfacher und weniger
kostspielig sein kann. Ferner können derartige Verfahren vorteilhaft sein, wenn in eine OberfISchensone eines Halbleiterkörper Atome bestimmter Elemente implantiert werden müssen, bei denen sich schwer ein
Bündel beschleunigter Ionen erhalten lSsst, das eine genügend hohe Reinheit und/oder einen genügend hohen Ionenstrom zur direkten Implantierung
nach dem obenbeschriebenen bekannten Verfahren aufweist.
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-4- PHB. 32012.
für die Atomenmasse der Auftreffplatte im allgemeinen mehr empfindlich
ist als der Wirkungsgrad der Energieübertragung; durch passende Wahl der Zusammensetzung und der Dicke des Materials auf der Oberfläche des Halblei
terkörpers in der Bahn der bombardierenden Ionen lassen sich also auf verhältnismässig einfache Weise Atome des betreffenden Elements in die
Oberflächenzone des Halbleiterkörpers implantieren, ohne dass bombardierende
Ionen implantiert werden. Praktisch sämtliche bombardierenden Ionen können auf diese Weise in der Schicht absorbiert werden, ohne dass
tk eie in den Halbleiterkörper eindringen.
Eine derartige Absorption des grössten Teiles der Ionen oder
praktisch sämtlicher die Schicht bombardierender Ionen ist in vielen Fällen günstig. Z.B. tragen die erwähnten Ionen, die absorbiert werden,
ohne dass sie in den Halbleiterkörper eindringen, nicht zur Störung des Kristallgitters des Halbleiterkörper bei. Ferner beschränkt sich die
Wahl der Art der bombardierenden Ionen nicht notwendigerweise auf das zu implantierende besondere Element (wie dies bei dem bekannten Verfahren
der direkten Implantation der Fall ist) und auch nicht auf den Effekt der Ionen auf die OberflScheneigenschaften des Halbleiterkörpers. Eine
^ Ionenart kann gewählt werden, bei der ein genügend hoher Ionenstrom aus
einer verhältnismässig einfachen Ionenquelle erhalten werden kann und die eine Masse aufweist, die eine geeignete Energieübertragung auf die
Atome des zu implantierenden Elements ermöglicht.
Durch passende Wahl der Masse und der kinetischen Energie der bombardierenden Ionen in bezug auf die Atome des zu implantierenden
Elements kann die Energieübertragung von einem Ion auf ein Atom dieses
Elements geregelt werden, wodurch die Implantationstiefe von Atomen des Elements in den Halbleiterkörper geregelt werden kann. Eine derartige
1 Ü 9 0 2 2 / I 7 A 7
Wahl des bombardierenden Ions kann sich auf einfache Versuche und/oder
einfache Berechnungen gründen, weil die Massen sowohl der Ionen als auch der erwähnten Atome und in vielen Fällen die Eindringtiefe dieser Ionen
und Atome in Abhängigkeit von ihrer Energie in bestimmten Materialien
bekannt sind. Die relativen Massen des Ions und der erwähnten Atome
werden derart gewählt, dass sie eine geeignete Energieübertragung von einem Ion auf ein Atom ermöglichen, während die Energie des Ions entsprechend
der gewünschten Implantationstiefe der Atome des Elements in den Halbleiterkörper gewählt wird. ä
Die Dicke der Schicht wird entsprechend der gewünschten Implantationstiefe der erwähnten Atome in den Halbleiterkörper und der
Eindringtiefe der bombardierenden Ionen und der erwähnten Atome in die
verschiedenen vorhandenen Materialien gewählt. Im allgemeinen sind solche Abmessungen verhaltnismässig gering, so dass die Dicke der Schicht z.B.
höchstens 0,1 &,m betragen kann.
Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform sind die Zusammensetzung
und die Dicke der Schicht derart gewählt, dass wenigstens der grösste Teil der Ionen, die die zu implantierenden Atome enthaltende
Schicht bombardieren, in dieser Schicht absorbiert wird und nicht in den
Halbleiterkörper eindringt. In diesem Falle kann die Dicke der Schicht
mindestens 0,05 JUJ& betragen; die Schicht kann auf der ganzen Oberfläche
des Halbleiterkörpers angebracht werden und auf diese Weise die ganze
Oberfläche gegen Implantation der bombardierenden Ionen maskieren. Wenn es erwünscht ist, Atome des Körpers selektiv in die Oberfläche des Halbleiterkörpers
zu implantieren, kann die das Element enthaltende Sohicht selektiv in einer Oeffnung in einer verhältnismässig dicken Maskierungsschicht angebracht werden, die zur Maskierung anderer unterliegender
1098 22/1 74 7
-6- PHB. 32012.
Teile der Oberfläche gegen Implantation der bombardierenden Ionen dient.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform vird die die zu implantierenden Atome enthaltende Schicht auf einer anderen Schioht
auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers angebracht, wobei die Zusammensetzungen
und die Dicken der beiden Schichten derart gewählt sind» dass der grosste Teil der bombardierenden Ionen absorbiert wird und nicht in
den Halbleiterkörper eindringt, während Atome des zu implantierenden Elements aus der ersten Schicht durch die andere hin in den Halbleiterkörper
eindringen.
Die. Ionen können Ionen eines inerten Gases, wie Argon oder
Krypton, sein, und können aus einer Gasentladung erhalten werden. Die Absorption wenigstens der meisten oder praktisch aller bombardierender
Ionen ohne Eindringung in den Halbleiterkörper hat sich in diesem Falle ale wichtig erwiesen, um grosse Konzentrationen, z.B. von Neon, im Halbleiterkörper,
zu verhindern. Es hat sich z.B. herausgestellt, dass bei direkter Implantation von Neon-Ionendosen grosser als 10 Neon-Ionen/cm
eine amorphe Zone im Halbleiterkörper gebildet wird und die Umkristallisierung
dieser Zone durch Niederschlag des implantierten Neons in Blasen verhindert wird.
Andere Ionenarten, z.B. Ionen eines den Leitfähigkeitstyp bestimmenden Dotierungselements, können Anwendung finden.
Die bombardierenden Ionen können eine Energie im Bereich von 10 keV - 100 keV aufweisen.
Während des Beschüsses mit hohen Ionendosen wird die Dicke
der Schicht durch Zerstäubung herabgesetzt.
Die Schicht kann nach Implantation der Atome von der Oberfläche des Halbleiterkörpers entfernt werden. Bei einer anderen Ausfüh-
109822/1747
rungsform ist wenigstens ein Teil der Schicht in der hergestellten Anordnung
vorhanden; die Schicht kann z.B, eine Metallschicht sein und wenigstens ein Teil dieser Metallschicht kann sich in der hergestellten
Anordnung als Elektrodenteil dieser Anordnung befinden.
Die Metallschicht kann aus Aluminium bestehen, welches Element
in der bekannten Halbleitertechnik für Elektrodenverbindungen verwendet wird und sowohl ein Akzeptorverunreinigungselement in Silicium
als auch ein schlecht zerstäubbares Material ist. Der Elektrodenteil
kann einen ohmsehen Kontakt oder einen gleichrichtenden Kontakt mit der |
Oberfläche des Halbleiterkörpers bilden.
Die Halbleiteranordnung kann eine Schottky-Grenzschichtdiode
enthalten; die Schicht kann eine Metallschicht-Elektrode sein, die einen Schottky-Uebergang mit der Oberfläche des Halbleiterkörpers bildet,
während die Atome aus der Metallschicht, die in die Oberfläche des Halbleiterkörpers
eindringen, an der Oberfläche einen innigen gleichrichtenden Kontakt zwischen der Metallschicht-Elektrode und dem Halbleiterkörper
herstellen können·
Schottky-Grenzschichtdioden weisen eine sehr kurze "reverse
recoveryM-Zeit auf im Vergleich zu pn-Uebergangsdioden, weil die Speiche- "
rung von MinoritStsladungsträgern am Uebergang Metall/Halbleiter sehr
gering ist; derartige Dioden sind demzufolge bei vielen industriellen Anwendungen für Betrieb bei hohen Geschwindigkeiten erwünscht. Es ist
aber schwierig, durch bekannte einfache Verfahren Schottky-Grenzschichtdioden - insbesondere mit Uebergängen, die eine grosse Metall-Halbleiter-Oberfläche
aufweisen - mit reproduzierbaren Charakteristiken, wie Schwell·
wertspannung, Leckstrom und Reihenwiderstand, herzustellen. Es stellt
sich heraus, dass diese Schwierigkeiten teilweise auf das Vorhandensein
10932-2/1747
20561
eines verunreinigenden Filmes eines Fremdmaterials, z.B. adsorbierter
, Atome oder Moleküle und OberflSchenreaktionsprodukte, auf der Oberfläche
des Halbleiterkörper zurückzuführen sind. Ein derartiger verunreinigender
FiIaverhindert einen innigen Kontakt zwischen der Metallschicht-Elektrode
und dem Halbleiterkörper, so dass die Potentialsperre am Uebergang
auf bizarre Weise variiert. Indem aber die Metallschicht-Elektrode mit Ionen bombardiert wird, dringen Atome des Metalls durch den verunreinigenden
Film hin in die Oberfläche des Halbleiterkörper ein und bilden an der Oberfläche einen innigen Kontakt zwischen der Metallschicht-Elektrode
und dem Halbleiterkörper. Auf diese Weise können Schottky-Grenzechichtdioden
mit einer grossen TJebergangsoberflSche und reproduzierbaren
Charakteristiken hergestellt werden.
Von besonderer Bedeutung sind Verfahren nach der Erfindung bei denen Mknock-onM-Iaplantation zum Einfuhren von Atomen eines den
Leitfähigkeitetyp bestimmenden Dotierungselements in den Oberflächenteil des Halbleiterkörper angewandt wird. Das Element kann somit ein Verunreinigungeelement
vom einen LeitfShigkeitstyp des Materials des Halbleiterkörpers
»ein und zur Bildung eines Halbleitergebietes vom einen
Leitfähigkeitβtyp im Halbleiterkörper implantiert werden. Eine hohe
Konzentration des Dotierungselements vom einen Leitfähigkeitstyp kann
an der Oberfläche des Halbleiterkörpers erhalten werden.
Gegen Ende der Eindringtiefe der Atome des Dotierungselements in den Halbleiterkörper kann ein Atom einer Anzahl stark streuender
Kollisionen ausgesetzt werden, die Frenkel-Fehler hervorrufen und das Atom gewöhnlich in einer Zwisohengitterlage, zur Ruhe bringen. Zur
Wiederherstellung der Halbleiterkristallform und zur Verschiebung von
Atomen des Verunreinigungselements zu Substitutionslagen ist eine Aus-
109822/1747
-9« PHB. 32012.
glUhbehandlung erforderlich. Untersuchungen haben ergeben, dass die
Kristallfehler nahezu völlig durch Temperung bei massiger Temperatur
unterhalb typischer Diffusionstemperaturen, z.B. bei etwa 6Q0*C in
Silicium, beseitigt werden können. Die Ausglühbehandlung kann nach dem Ionenbeschuss durchgeführt werden und/oder der Körper kann während des
Ionenbeschusses erhitzt werden, in welchem Falle sich herausstellt, dass
die Eindringtiefe der Ionen und der Atome in die Schicht und in den
Halbleiterkörper durch die Temperatur geändert wird* Unter dem Ausdruck "Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung,- bei dem Atome eines |
Elements in einen Oberflächenteil eines Halbleiterkörper* implantiert
werden, wodurch elektrische Eigenschaften dieses OberflSohenteiles geändert werden", ist auch eine Ausglühbehandlung xu verstehen, wenn diese
erforderlich ist. Ferner dürft· es einleuchten, dass die endgültigen
Grenzen von Gebieten und die endgültigen Lagen von Ueberg&ngen, die
durch Implantation i» Halbleiterkörper gebildet sind, in gewiesen Flllen
erst nach einer derartigen Ausglühbehandlung festgelegt werden können,
können in einen Teil des Halbleiterkörpers vom einen Leitfähigkeitstyp
eindringen. Eine derartige Implantation erhöht die Verunreinigungekonzentration vom einen Leitfähigkeitstyp an der Oberfläche und somit die
Leitung dieses Teiles des Halbleiterkörpers. Bei einer bevorzugten AusfUhrungsform, bei der die Sohicht eine Metallschicht ist, von der wenigstens ein Teil den Elektrodenteil der Anordnung bildet, kann ein guter
ohmscher Kontakt zwischen diesem Elektrodenteil und dem Teil des Halbleiterkörpers vom einen LeitfShigkeitstyp erzielt werden. Bei einer
anderen Ausführungeform, bei der die Halbleiteranordnung eine Halbleiterphotokathode ist, erhöhen die implantierten Atome des Dotierungeelements
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-ίο- 2056 1 2A pHB# 32O12#
die Akzeptorverunreinigungskonzentration eines untiefen Qberflächengebietes des Teiles des Halbleiterkörpers, wodurch die Photoemission aus
diesem Teil erhöht werden kann»
Die Atome des Dotierungeelements vom einen Leitfähigkeitstyp können in einen Teil des Halbleiterkörpera vom anderen Leitfähigkeitstyp
eindringen und mit diesem Teil einen pn-Uebergang bilden.
Die Halbleiteranordnung kann eine Anordnung zu» Detektieren und/oder Hessen von Strahlung sein; die Schicht kann sich über die ganze
eine Hauptoberfllche de· Halbleiterkörper» vom anderen Leitfähigkeitstyp
erstreoken und Mit Ionen bombardiert werden, um au bewirken» dass Atome
des Dotierungselements in die ganae eine Hauptoberfllche eindringen und
dass im Halbleiterkörper ein untiefes an der Oberfläche liegendes Gebiet vom einen Leitfähigkeit»typ gebildet wird, das mit dem benachbarten Teil
des HalbleiterkSrpers vom anderen Leitfähigkeitstyp einen strahlungsempfindlich^» pa-Uebergang bildet.
Eine Maskierungssohicht kann selektiv auf der Halbleiteroberfläche angebracht werden» während die erwähnte Schicht mit au implantierenden Atomen auf der Maskierungsschicht und auf mindestens einem
nichtmaskierten Teil der Halbleiteroberfläche angebracht werden kann»
wobei die Zusammensetzung und die Dicke der Maskierungsschicht derart gewählt sind, dass, wenn die Ionen auf die ganze erwähnte Halbleiteroberfläche gerichtet werdenfJ Atome aus der Schicht, die in die Maskierungeschicht eindringen» nicht in die OberflEohe des Halbleiterkörper
eindringen, so dass die Implantation in die Halbleiteroberfläche selektiv erfolgt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsfor». besteht die Maskierung»
schicht aus einem Isoliermaterial, a.B, Siliciumdioxid, uad ist wenig-
109822/1747
-11- PEB. 32012.
atens ein Teil der Maskierungsachicht in der hergestellten Anordnung
als eine isolierende und/oder passivierende Schicht auf der OberflSche
des HalbleiterkSrpers vorhanden. In diese* Falle, wenn das Element ein
Dotierungaelesent vom einen Leitfähigkeitβtyp ist, kann die Halbleiteranordnung eine pn-Diode enthalten und können die Atome des Dotierungselemente, die selektiv in die Oberfläche des Halbleiterkörpers implantiert worden sind» ein in der Rahe der OberflSche liegendes Gebiet vom
einen LeitfShlgkeitstyp bilden» das mit dem angrenzenden Teil des Halbleiterkörper« vom anderen Leitf&higkeitstyp einen pn-ITebergang bildet, ä
der an der erwShnten Oberfläche des Halbleiterkörperβ unter der aus SiIiciuadioxyd bestehenden Haskierungsschicht endet.
Bei einer weiteren Ausführungsform besteht die Maskierungsschicht aus Metall und ist wenigstens ein Teil der Maskierungsschicht
in der hergestellten Anordnung als ein Elektrodenteil der Anordnung vorhanden· Der llektrodenteil kann mit der Oberfläche des Halbleiterkörpers
in Kontakt sein oder kann von dieser OberflSche, s.B. durch eine verhältnism&ssig dünne Isolierschicht, getrennt sein.
Venn das Element ein Dotierungselement vom einen Leitfähigkeit sty ρ ist, von dem Atome in einen Teil des Halbleiterkörpers vom "
anderen Leitflhigkeitstyp eindringen, kann die Halbleiteranordnung einen
Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode enthalten; die metallene Maskierungsschicht kann eine metallene Torelektrode enthalten, die auf
der verhältnismäßig dünnen Isolierschicht auf der Halbleiteroberflache
angebracht ist; Atome des Dotierungselements vom einen LeitfaMgkeitstyp, die selektiv in die Halbleiteroberfläche Implantiert worden sind,
können Quellen- und Senkensonen vom einen Leitf&higkeitstyp bilden,'und
der Teil der Halbleiteroberfläche, der durch die metallene Torelektrode
10982271747
-12- PHB. 32012.
gegen Implantation maskiert ist, kann das Kanalgebiet des Feldeffekttransistors
bilden.
Die Ränder der Quellen- und Senkenzonen können also praktisch ■it den Rändern der metallenen Torelektrode zusammenfallen, wenn ein
derartiges Implantationsverfahren angewandt wird. Ein Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode, der durch dieses Verfahren hergestellt
ist, kann eine besonders niedrige Tor-Senke-Kapazität aufweisen, weil die gegenseitige Ueberlappung der Torelektrode und der Senkenzone gering
ist im Vergleich zu der einer Feldeffekttransistorstruktur, in der die Quellen- und Senkenzonen nur durch Diffusionstechniken gebildet werden.
Ausserdem können durch dieses Verfahren Kanalgebiete genau definierter
Abmessungen und geringer Länge erhalten werden. Eine weitere verhältnismässig
dicke isolierende Maskierungsschicht kann selektiv auf der Oberfläche
des Halbleiterkörpers angebracht werden, bevor auf dieser Oberfläche
die erwähnte das Dotierungselement enthaltende Schicht angebracht wird, wobei während des Ionenbeschusses die weitere Maskierungsschicht
gegen Implantation des Dotierungeelements maskiert, damit die Aussenrander
der Quellen- und Senkenzonen definiert werden können. Die metallene Maskierungsschicht kann ferner metallene Quellen- und Senkenelektroden
enthalten, die auf der Halbleiteroberfläche auf zuvor gebildeten gut leitenden Quellen- und Senkenkontaktzonen des Halbleiterkörper angebracht
sind.
Wenn das erwähnte Element ein Dotierungselenent vom einen
Leitfähigkeitetyp ist, kann eine andere Schioht mit einem Dotierungselement vom anderen Leitfähigkeitβtyp auf der Halbleiteroberfläche angebracht
werden, während die beiden Schichten gleichzeitig mit Ionen bombardiert werden können, die durch Energieübertragung bewirken, dass
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2056m
-13- PHB. 52012.
Atome der beiden Dotierungselemente in die Oberfläche des Halbleiterkörpers eindringen und dass die Leitung und/oder der Leitfähigkeitstyp
von Oberflächenteilen des Halbleiterkörpers geändert werden. In diesem Falle kann die das Dotierungselement vom einen Leitfähigkeitstyp enthaltende Schicht auf der erwähnten anderen Schicht auf einem Teil des
Halbleiterkörpers vom anderen Leitfähigkeitetyp angebracht werden. Die
Halbleiteranordnung kann einen bipolaren Transistor mit einer Emitterzone vom erwähnten anderen Leitfähigkeitstyp und einer Basiszone vom
einen Leitfähigkeitstyp enthalten, bei welche» Verfahren während des {
Ionenbeschusses Atome des Dotierungselements vom einen Leitfähigkeitstyp
aus der einen Schicht in den Halbleiterkörper eindringen und das Gebiet vom einen Leitfähigkeitstyp bilden, das zu der Basiszone des Transistors
gehört, während schwerere Atome des Dotierungeelements vom anderen Leitfähigkeitstyp bis zu einer geringeren Tiefe aus der anderen Schicht in
den Halbleiterkörper- eindringen und ein Gebiet vom anderen Leitfähig«·
keitstyp bilden, das zu der Emitterzone des Transistors gehört·
Eine derartige Halbleiteranordnung kann ein einzelner bipolarer Transistor sein. Nach einer weiteren Aueführungsform ist die Halbleiteranordnung eine integrierte Schaltung, die den bipolaren Transistor und mindestens ein weiteres Schaltungselement enthält, während die
Atome der beiden Dotierungselemente selektiv in die Halbleiteroberfläche implantiert werden, wodurch gleichzeitig Halbleiterzonen des bipolaren
Transistors und des (der) anderen Schaltungselemente (Schaltungselemente)
gebildet werden.
Die beiden Schichten können sich über die ganze Oberfläche
des Halbleiterkörper erstrecken und von einem Ionenbündel mit modulierter Energie abgetastet werden, wobei die Energiecodulation derartig ist,
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dass Atome der beiden Dotierungselemente selektiv in die Halbleiteroberfläche
implantiert werden, wodurch Halbleitergebiete der gewünschten Konfiguration gebildet werden. Da die beiden Schichten verschiedene
Kollisionsschnitte aufweisen, können auf diese Weise Dioden, Widerstände,
Kondensatoren, bipolare Transistoren und Feldeffekttransistoren durch Modulation der Energie des Ionenbündels auf der Oberfläche des HalbleiterkSrpers
hergestellt werden· Die Halbleiteranordnung kann eine integrierte Schaltung sein, wShrend die HalbleiteroberflSche eine HauptoberflSche
einer Halbleiterschicht sein kann, die wenigstens in wesentlichen den
anderen Leitfähigkeitβtyρ aufweilt und sich auf einem Halbleitersubstrat
vom einen Leitflhigkeitstyp befindet. Die Schicht kann eine dünne auf dem
Halbleitersubstrat liegende epitaktisch· Schicht sein· Schaltungselemente
der integrierten Schaltung können dadurch gegeneinander isoliert werden, dass die Schaltungselemente in inseiförmigen Teilen 4er Halbleiterschicht
angebracht werden, die voneinander durch ein Isolierungsgebiet vom anderen Leitflhigkeitstyp getrennt sind, das sich von der OberflSche des Halblei terkörpers Jier in der Schicht erstreckt· Das Isolierungsgebiet kann
sich in der Schicht bis zu der gleichen Tiefe wie die Basiszone eines bipolaren Transistors erstrecken· In diesem Falle wird die Isolierung
im Betriebszustand dadurch angebracht, dass der pn-üebergang zwischen dem
Isolierungsgebiet und der Halbleiterschieht derart in der Sperrichtung
vorgespannt wird, dass die gebildete Erschöpfungsschicht die verbleibende
Schichtdicke zwischen dem Xsolierungegebiet und ds* Substrat überbrückt·
Bei einer anderen Ausführungsforia aretreokt eich das Igöliarungsgebiet
über die ganze Dicke der Schicht und term ia dar Schicht vor der
Implantierung der BotierungeeleEg-nts angebracht worden.
Die Halbleiteranordnung kz-nn ein«* integrierte Schaltung sein,
von der verschieden© Schaltungselemente ü,v.vvh Isoiiervmgak&nll® gcrgen~
2 2/1747
einander isoliert sind, die nachher im Halbleiterkörper gebildet sind.
Sie Isolierungskanäle können ein isolierendes dielektrisches Material»
wenigstens in der Nähe der Schaltungselemente, enthalten, oder die Kanäle können Luftisolierungskanäle sein. In einer Ausführungsform, bei der die
letzteren Kanäle Anwendung finden, kennen Schaltungselemente völlig
durch Luftisolierung voneinander getrennt sein und nur durch elektrische Verbindungsleitungen, die aus einer. Metallschicht bestehen, in Form einer
integrierten Schaltung vom sogenannten Hbeam-leadM-Typ zusammenhängen.
Bei einer anderen Ausführungsform können die Luftisolierungskanäle Halb- %
leiterinsein mit Zonen von Schaltungselementen voneinander trennen, wobei diese Inseln auf eines Halbleitersubstrat vom entgegengesetzten
Leitfähigkeitstyp oder auf einem isolierenden Träger liegen.
Der Halbleiterkörper kann aus Silicium, Germanium, einer
III V II VI
A B -Verbindung oder=sogar aus einer A B -Verbindung bestehen.
Es ist einleuchtend, dass bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen
"knock-onN-Implantation in Verbindung mit vielen bekannten
Halbleitertechniken, wie direkter Ionenimplantation, epitaktischem Anwachsen
und thermischer Diffusion, verwendet werden kann, und dass die erwähnte Schicht «it dem erwähnten Dotierungselement nicht lediglich
aus diesem Element, z.B. Gold, Antimon oder Aluminium, zu bestehen
braucht, sondern dass sie das betreffende Element in einer hohen Konzentration
enthalten und z.B. eine mit Bor dotierte Siliciumdioxydschicht
sein kann*
Einige Ausführungeformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben* Es zeigen: '
Figuren 1-3 sohematisch Querschnitte durch einen Halbleiterkörper
einer Halbleiteranordnung in verschiedenen Stufen der Her-
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stellung nach dem erfindungsgemässen Verfahren}
Fig* 4 sohematisch einen Querschnitt durch einen Halbleiterkörper
einer Schottky-Grenzschichtdlode in einer Stufe der Herstellung
nach dem erfindungsgemässen Verfahren;
Figuren 5-10 schematisch Querschnitte durch einen Halbleiterkörper
eines Feldeffekttransistors mit isolierter Torelektrode in verschiedenen Stufen der Herstellung nach dem erfindungsgemässen Verfahren;
Figuren 11 - 1J schematisch Querschnitte durch einen Halbleiterkörper
einer integrierten Schaltung in verschiedenen Stufen der Herstellung nach dem erfindungsgemSssen Verfahren, und
Figuren 14 und 15 schematisch Querschnitte durch einen Halbleiterkörper
einer Photokathode in verschiedenen Stufen der Herstellung nach dem erfindungsgemässen Verfahren.
Bei den nachstehend an Hand der Zeichnungen zu beschreibenden Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung wird eine auf einer
Oberfläche eines Halbleiterkörpers angebrachte Schicht mit Ionen bombardiert, um durch Energieübertragung zu bewirken, dass Atome eines Elements
aus der Schicht in einen unterliegenden Oberflachenteil des Körpers zur
Aenderung der elektrischen Eigenschaften des erwähnten Oberflächenteiles implantiert werden, wobei die Zusammensetzung und die Dicke des Materials
auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers in der Bahn der bombardierenden Ionen derart gewählt sind, dass wenigstens der grösste Teil der die
Schicht bombardierenden Ionen absorbiert wird, ohne in den Halbleiterkörper einzudringen.
Eine Vielzahl von Halbleiteranordnungen wird aus derselben Halbleiterscheibe dadurch hergestellt, dass gleichzeitig auf der Scheibe
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eine Reihe von Elementen für die Anordnung gebildet werden, wonach die ■
Scheibe zur Bildung einzelner Halbleiterkörper für jede gesonderte Halbleiteranordnung
unterteilt wird. Die zu jeder Ausführungsforn gehörigen
Zeichnungen zeigen im Querschnitt nur einen Teil der Halbleiterscheibe,
gewöhnlich den Teil, der den Halbleiterkörper einer Halbleiteranordnung bildet, und die verschiedenen Herstellungsstufen werden denn auch für
den Halbleiterkörper einer einzigen Halbleiteranordnung statt für die ganze Scheibe beschrieben. Es ist einleuchtend, dass bei Anwendung von
Schritten, wie photolithographischen Aetztechniken, selektiver Implan- ä
tierung von Atomen und Nachglühen, diese Bearbeitungen entweder gleichzeitig an vielen Stellen auf der Scheibe oder auf der ganzen Scheibe
durchgeführt werden, so dass eine Vielzahl gesonderter Elemente für die
Anordnung gebildet werden, die in einer späteren Stufe der Herstellung
durch Unterteilung der Scheibe voneinander getrennt werden· Beispiel 1:
Bei der Herstellung einer pn-Diode, von der Herstellungsstufen in den Figuren 1-5 gezeigt sind, ist das Ausgangsmaterial ein
n-leitender Silicdumkörper 1, der einen Teil einer η-leitenden einkristallinen
Siliciumscheibe bildet» Die einander gegenüber liegenden Hauptoberflächen
der Scheibe und des Siliciumkörpers 1 erstrecken sich parallel zu
< 111-7 -Siliciumkristallflachen. Der spezifische Widerstand des Siliciumkörpers
1, wenigstens in der Nähe einer Oberfläche 2 dee ·έ.111>- Siliciumkörpere,
let 15 Jl.,cm.
Bine Sllioiuadioxydsohioht mit eine? Dicke von 3000 2
(0,3 yttßi) wird auf der Oberfläche 2 dee *£ 111 >· -Silioiuakörpere daduroh
angewachsen, dass der Körper während etwa 20 Minuten bei 1100*0 in einem
Strom feuchten Sauerstoffe erhitzt wird· Durch ein photolithographisohftB
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: ■*■■
Aetzverfahren wird eine quadratische Oeffnung mit einer Breite von
in der Siliciumdioxydschicht angebracht, damit ein Teil 4 der Oberfläche
2 des Siliciumkörpers 1 frei gelegt wird. Auf diese Weise wird selektiv
auf der Oberfläche 2 des Siliciumkb"rpers eine verhSltnismässig dicke
Siliciunidioiydmaskierungsschicht 3 angebracht. Bei einer anderen Ausführungsfora
wird eine verhältnismäßig dicke Slliciumdioxydmaskierungseohicht
3 selektiv auf der Oberfläche 2 des SiliciuakSrpers angebracht,
indem die Oberfliehe 2 selektiv durch z.B. eine verhältnisaässig dünne
P Siliciuanitridmaskierungcschicht, die nachher entfernt wird, vor Oxydation
geeohutxt,wird»
Der Siliciu&kSrper 1 mit der Siliciumdioxydmaskierungsschicht
3 wird EU einen Vatkuuaverdaapfungsapparat befördert und Aluminium wird
zur Bildung einer Aluainiuaschicht 5 mit einer Dick· von 750 £ (θ,075 .^m)
auf der Siliciundioxydmaskierungsschicht 3 und auf dem unmaskierten Teil
4 der OberflSche 2 des SiliciumkSrpers niedergeschlagen. Die Aussenoberfläche
der Aluminiumschicht 5 wird durch Aetaung auf der Siliciumdioxydmaskierungsschicht
3 definiert.
^ Der Siliciumkörper 1 mit der Siliciumdioxydinaskierungsschicht
3 und der Aluminiumschicht 5 wird zu der Auffangkammer eines lonenbeschussapparates
befördert und die Alviminiumsohicht 5 wird ait Ionen bombardiert,
wie mit dem Pfeil in Fig, 2 angedeutet ist.
Die Ionenquelle ist eine verhBliaisalseig einfache Gasentladung,
mit dar®!* Hilf© ein beschleunigtee Argon!onenbQndel verhEltnisaäesig
hoher Eeinheit und m±% vtrhfiltnissiSssig holisia lonenstroa erhalten
werden k*nn» Es soll geaiehet't werden, dass dis Menge e1>5?8nder organischer
au β fiaapen st&aaender Gaa* auf sia MlndastBL&es beeohr8nkt wird,
Auf dieiäa>
Weise wird die A2uminiuK8ohiuhi 5 »it ainea Argen-
BAD ORIGINAL
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ionenbündel mit einer Ionenmasse von 40 A.M.E., einer Ionendosie von -2 χ 10 lonen/ca8 und einer Ionenenergie von 60 keV bombardiert. Die
bombardierenden Argonionen bewirken durch Energieübertragung! „dass AIuminiuEatoffie in die Siliciumdioxydmaskierungssohicht 3 und in den unmaekierten Teil 4 der Oberfläche 2 des SiliciumkBrpers eindringen. Die
Zusammensetzung und die Dicke der Siliciumdioxydmaskierungsschieht 5
sind derart gewählt, dass» wenn die Ionen auf die ganze Oberfläche 2
gerichtet werden, Aluminiumatome, die in die Maskierungsschicht 3 eindringen» nicht in die Oberfläche 2 des Siliciumkörpers eindringen· Auf I
diese Weise wird das Element Aluminium selektiv in die Oberfläche 2 des
Siliciumkörpers implantiert.
Die mittlere Eindringtiefe von 60 keV-Argonionen in Aluminium ist etwa 525 & und praktisch alle Argonionen, die die Aluminiumschicht 5 bombardieren, werden in der Schicht 5 absorbiert und dringen
nicht in die Oberfläche 2 des SlliciumkSrpers ein. Etwa 96 ?6 der Energie
der Argonionen wird auf die Aluminiumatome durch eine frontale Kollision
übertragen und die erhaltene Eindringtiefe der Aluminiumatome in entweder Aluminium oder Silicium ist etwa 900 i. Demzufolge dringen Aluminiumatome bis zu einer massigen Tiefe in den Siliciumkörper 1 ein.
Da Aluminium ein Akzeptorelement in Silicium ist, bilden die
Aluminiumatome, die selektiv in die Oberfläche 2 des n-leitenden Siliciumkörpers implantiert sind, im Körper 1 ein an der Oberfläche liegendes
p-leitendes Gebiet, das einen pn-Uebergang mit dem angrenzenden Teil des
Siliciumkörpere vom n-Leitfähigkeitstyp bildet. Wie obenerwähnt wurde,
ist in gewissen Fällen eine Aueglühbehandlung erforderlich, um die kristalline Halbleiterform wiederherzustellen und Dotierungsatome von ZWischengitterlagen zu Substitutionslagen im Kristallgitter zu verschieben.
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In Pig. 2 ist das von den implantierten Aluminiumatomen und dem mit dem
angrenzenden Teil des Siliciumkörpers gebildeten Uebergang beanspruchte
Gebiet mit gestrichelten Linien angedeutet, weil der endgültige Umfang des Gebietes und die endgültige Lage des Uebergangs während einer solchen
Ausglühbehandlung bestimmt werden.
In diesem Falle wird die Ausglühbehandlung bei niedriger
Temperatur durchgeführt, um die Bildung eines Aluminium-Silicium-Eutektikums
zu verhindern, das bei Temperaturen über etwa 55O0C erhalten wird.
Eine Ausglühbehandlung bei niedriger Temperatur wird bei 5000C während
JO Minuten in einer Stickstoffatmosphäre durchgeführt. Auf diese Weise
wird ein gut leitendes Anodengebiet 6 vom p-Leitfähigkeitstyp mit einer
Tiefe von etwa 0,015 um durch die implantierten Aluminiumatome gebildet.
Der pn-Uebergang 7 zwischen dem p-leitenden Gebiet 6 und dem angrenzenden
Teil des η-leitenden Siliciumkb'rpers endet an der Oberfläche 2 des Siliciumkörpers
unterhalb der Siliciumdioxydmaskierungsschicht J,
Die Aluminiumschicht 5» die auf der Siliciumdioxydmaskierungsschicht
5 und auf dem freigelegten Teil 4 der Oberfläche 2 des Siliciumkörpers
befindlich ist, bildet einen guten ohmschen Kontakt mit dem pleitenden Gebiet 6 und wird als eine Anodenelektrode beibehalten. Ein
Kathodenkontakt wird mit dem angrenzenden η-leitenden Teil des Siliciumkörpers
hergestellt. Die Siliciumscheibe wird in einzelne Halbleiterkörper für jede pn-Uebergangsdiode geteilt (siehe Fig. 3)· In der hergestellten
Anordnung ist die Siliciumdioxydmaskierungsschicht J als eine
Isolierschicht zur Isolierung eines Teiles der Anodenelektrode 5 fregen
den η-leitenden Teil des Siliciumkörpers und als eine passivierende
Schicht auf der Überfläche 2 an der Stelle vorhanden, an der der pn-Uebergang
7 endet,
1 U 9 8 2 2 / 1 ? 4 7
pn-Uebergangsdioden mit einer Durchbruchspannung von 15 V
sind nach einem Verfahren hergestellt, das dem in diesem Beispiel beschriebenen Verfahren ähnlich ist»
Beispiel 2:
Beispiel 2:
Bei der Herstellung einer Schottky-Grenzschichtdiode wird eine Siliciumdioxydschicht mit einer Dicke von etwa 0,5 UBi auf einer
Oberfläche eines Siliciumkörpers gebildet. Die Siliciumdioxydschicht weist eine Oeffnung auf, durch die ein Teil des η-leitenden Siliciumkörpers
frei gelegt wird. Eine Elektrode in Form einer Goldschicht mit ™
einer Dicke von etwa 500 S (0,05 Ac-rn) wird durch selektive Goldablagerung
auf dem frei gelegten Teil der Oberfläche des Siliciumkörpers und auf angrenzenden Teilen der Siliciumdioxydschicht gebildet. Die Goldschichtelektrode
bildet mit dem frei gelegten η-leitenden Oberflächenteil des Siliciumkörpers einen Schottky-Uebergang. Ein verunreinigender Film aus
z.B. absorbierten Atomen oder Molekülen und Oberflächenreaktionsprodukten
ist aber oft auf der Oberfläche des Siliciumkörpers vorhanden und verhindert einen innigen Kontakt zwischen der Goldschichtelektrode und
der Oberfläche des Siliciumkörpers. |
Fig. 4 zeigt eine weitere Stufe der Herstellung der Schottky-Grenzschichtdiode,
bei der, wie mit Pfeilen angedeutet ist, Ionen auf die Oberfläche 12 des Siliciumkörpers gerichtet werden und die Goldschichtelektrode
15 bombardieren. Ein schwereres Ion eines inerten Gases, z.B. Xenon, wird benutzt, das aus einer Xenon-Gasentladung erhalten ist.
Die bombardierenden Xenonionen bewirken durch Energieübertragung, dass
Goldatome durch den verunreinigenden Film hin in den Teil 14 aer Oberfläche
12 des Siliciumkörpere, der nicht mit der Siliciumdioxydsohicht
13 überzogen ist, eindringen. Die Energie der bombardierenden Xenonionen
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ist derart gewählt, dass die in die Oberfläche 12 des Siliciumkörpers
eindringenden Goldatome an der Oberfläche einen innigen gleichrichtenden Kontakt zwischen der Goldschichtelektrode 15 und dem η-leitenden Siliciumkörper
bilden und nicht tief zur Bildung eines Gebietes in den Körper eindringen. Die Zusammensetzung und die Dicke der Goldschichtelektrode
sind derart gewählt, dass Xenonionen, die die Goldschicht bombardieren, absorbiert werden und nicht in die Oberfläche 12 des Siliciumkörpers eindringen.
Die Ionen, die nicht mit der Goldschichtelektrode 15 bedeckte Teile der Siliciumdioxydschicht 13 bombardieren, werden in der Siliciumdioxydschicht
13 absorbiert. Eine Ausglühbehandlung bei hoher Temperatur ist nicht erforderlich.
Beispiel 3:
Beispiel 3:
Bei der Herstellung eines Feldeffekttransistors mit isolierter Torelektrode, von der Herstellungsstufen in den Figuren 5-10 gezeigt
sind, wird eine Siliciumdioxydschicht mit einer Diele von etwa 1 y4t.ni auf
einer Oberfläche 22 eines η-leitenden Siliciumkörpers 21 angewachsen. Durch photolithographische Aetzverfahren werden zwei Oeffnungen 20 in
der Siliciumdioxydschicht angebracht, damit Teile der Oberfläche des Siliciumkörpers an denjenigen Stellen frei gelegt werden, an denen gut
leitende Quellen- und Senkenkontaktgebiete angebracht werden müssen. (Siehe Fig. 5).
Durch eine Bordiffusion in die frei gelegten Oberflächenteile des Siliciumkörpers werden gut leitende diffundierte ρ -leitende
Quellen- und Senkenkontaktgebiete gebildet? während dieser Diffusion
wächst das Siliciumdioxyd wieder an und wird in den Oeffnungen 20 eine dünne Schicht gebildet, während die Siliciumdioxydschicht 23· dicker
wird. Die erhaltene Struktur ist in Fig. 6 dargestellt.
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Durch photolithographische Aetztechniken wird eine Oeffnung
mit einer Breite von 40 U^ *n eier Siliciumdioxydschicht 23' angebracht,
damit ein Teil der OberflSche 22 des Siliciumkörpers, der die
ρ -leitende Kontaktgebiete enthält, frei gelegt wird. Auf diese Weise
wird eine verhältnismässig dicke Siliciumdioxydmaskierungsschicht 23
auf der OberflSche 22 des Siliciumkörpers angebracht.
Eine Siliciumdioxydschicht mit einer Dicke von weniger als 1000 % wird auf dem frei gelegten Teil der OberflSche 22 des Siliciumkörpers
dadurch angewachsen, dass der Körper 21 bei 10000C in einem (j
Strom feuchten Sauerstoffes erhitzt wird. Die Dicke der verhältnismässig
dicken Siliciumdioxydmaskierungsschicht 23 wird während dieser Behandlung
vergrössert.
Durch photolithographische Aetztechniken werden Oeffnungen mit einer Breite von etwa 5 /Um in der dünneren Siliciumdioxydschicht
gebildet, damit Teile 25 und 26 der Oberfläche 22 des Siliciumkörpers
an den Stellen frei gelegt werden, an denen Quellen- und Senkenelektroden die ρ -leitenden Quellen- und Senkenkontaktgebiete des Transistors kontaktieren
werden. Auf diese Weise wird eine verhältnismässig dünne Siliciumdioxydschicht
24 gebildet (siehe Fig. 6).
Nickel wird selektiv auf der verhältnismässig dünnen Siliciumdioxydschicht
24 zwischen den ρ -leitenden Quellen- und Senkenkontaktgebieten
zur Bildung einer verhältnismässig dicken metallenen Torelektrode 27 des Feldeffekttransistors und auf den frei gelegten Teilen
25 und 26 der ρ -leitenden Quellen- und Senkenkontaktgebiete zur Bildung
von Quellen- und Senkenelektroden 27' des Transistors niedergeschlagen. Die metallene Torelektrode 27 weist eine Breite von 5 ./un auf, welche
Breite, wie aus Nachstehenden hervorgeht, die Länge des stromführenden
10 9 8 2 2/1747
-24- 205612A ΡΗΒ· 32012·
Kanals des Transistors bestimmt. Die erhaltene Struktur ist in Fig. 8
dargestellt.
Aluminium wird auf den Siliciumdioxydschichten 23 und 24,
und auf den Nickelelektroden 27 und 27' zur Bildung einer Aluminiumschicht
2Θ mit einer Dicke von 600 A (0,06 ^m) niedergeschlagen. Die
Aussenbegrenzung der Aluminiumschicht 28 wird auf der Siliciumdioxydmaskierungsschicht
23 durch photolithographische Aetztechniken definiert.
Wie in Fig. 9 mit Pfeilen angedeutet ist, werden Ionen auf
die Oberfläche 22 des Siliciumkorpers gerichtet und bombardieren dann
die Aluminiumschicht 28. Ein Bündel von 160 keV-Kryptonionen wird benutzt.
Bombardierende Kryptonionen öbertragen kinetische Energie auf Aluminiumatome, die demzufolge in die Siliciumdioxydschichten 23 und 24»
die Nickel-Torelektrode 27 und die Nickel-Quellen- und -Senkenelektroden 27' eindringen.
Alurainiumatome, die sowohl in die verhältnism&ssig dicken
Nickelelektroden 27 und 27' als auch in die Siliciumdioxydschicht 23
eindringen, werden darin absorbiert und dringen nicht in die OberflSche 22 des Siliciumkorpers ein. Aluminiumatome, die in die verhSltnismässig
dünne Siliciumdioxydschicht 24 eindringen, dringen durch die Schicht hin in die OberflSche 22 des Siliciumkorpers ein. Dadurch werden Aluminiumatome
selektiv in die Oberfläche 22 des SiliciumkSrpers implantiert, wie in Fig. 9 mit gestrichelten Linien angegeben ist. Während des Ionenbeschusses
wird der Körper 21 zum Durchführen einer Ausglühbehandlung bei massiger Temperatur auf 45O0C erhitzt.
Kryptionen, die die Aluminiumschicht 28 bombardieren, werden absorbiert, ohne dass sie in den Siliciumkörper eindringen; diese Absorption
erfolgt in dem Material auf der OberflSche 22 des Siliciumkorpers
1 ü ü 8 Z 11 i 7 A 7
in der Bahn der bombardierenden Ionen, und zwar in der Kombination der
Aluminiumschicht 28 mit den Siliciumdioxydschichten 23 und 24 oder mit
den Nickelelektroden 2? und 27'.
Die Aluminiumatorae, die selektiv in die η-leitende Oberfläche
22 des Siliciumkörpers implantiert sind, erstrecken sich seitlich in den
diffundierten ρ -leitenden Kontaktgebieten zur Bildung p-leitender Quellenund
Senkenzonen 29 und 30, die an die Oberfläche 22 grenzen,
während der Teil der Oberfläche 22, der durch die Nickel-Torelektrode 27 gegen Implantation maskiert ist, das stromführende Kanalgebiet 31 des ^
Feldeffekttransistors bildet. Infolgedessen werden angrenzende Ende der
Quellen- und Senkenzonen 29 und 30 und die zwischenliegende Stelle des
Kanalgebietes 31 automatisch mit einer sehr geringen Ueberlappung fluchtrecht
zu der Niekel-Torelektrode 27 angeordnet, so dass die Breite der
Torelektrode 27 die Länge des Kanalgebietes 31 zwischen den Quellen- und
Senkenzonen 29 und 30 bestimmt. Die vom Kanalgebiet 31 abgekehrte Aussenoberfiäche
sowohl der Quellen- als auch der Senkenzone wird durch die maskierende Wirkung der verhältnismässig dicken Siliciumdioxydmaskierungsschicht
23 bestimmt.
Bei der Wahl der Dicke der Niekel-Torelektrode 27 wird der
ungünstige Effekt auf die Eigenschaften des unmittelbar unterhalb der
Torelektrode 27 liegenden Teiles der Siliciumdioxydschicht 24 in der
hergestellten Anordnung berücksichtigt; ein derartiger ungünstiger Effekt kann auf die Implantation von Hknocked-on"-Aluminiumatomen in
diesen Teil zurückzuführen sein. Die Nickelelektroden 27 und 27* weieen
somit eine genügend grosse Dicke auf, um diesen ungünstigen Effekt auf
einen zulässigen Pegel herabzusetzen.
Die Dicke der Siliciumdioxydschicht 24 ist derart gewählt,
109822/174
dass akzeptabel« Eigenschaften fur die Anordnung erhalten werden» dass
"knocked-onn-Aluainiueatoae zur Erzielung einer akieptabelen Konzentration in die erweiterten Teile der Quellen- und Senkenzonen 29 und JO eindringen können und dass in Kombination mit der Aluminiumschicht 2Θ wenigstens der grSaste Teil der bombardierenden Kryptonionen absorbiert wird.
Durch die Nickelelektrode 27' auf den Oeffnungen in der SiIioiuadioxydschicht 24 kontaktiert die Aluminiunschicht 28 die Quellen-
und Senkenzonen 29 und 30 auf den Teilen 23 und 26 der Oberfläche 22 des
b Siliciumkörpers. Dadurch, dass wahrend des Ionenbeschusses Aluminium
atome aus der Aluminiumschioht 28 in die Niokelelektroden 27' eindringen,
wird ein inniger Kontakt zwisohen der Aluainiumsohicht 28 und den Nickelelektroden 27' gebildet.
Wenigstens ein mittlerer Teil der Aluainiuaschicht 28 wird
durch photolithographisohe Astztechniken entfernt, so dass verbleibende
Teile 32 und 33 der Aluainiuasohloht 28 gegeneinander isolierte Quellenbzw. Senkenverbindungen des Feldeffekttransistors mit isolierter Torelektrode bilden.
In dieses Beispiel wird die Scheibe ansohliessend zur Bildung
der einzelnen Halbleiterkörper mit der in Fig, 8 dargestellten Struktur und alt Zuflussleitern S, G und D unterteilt, welche Leiter mit der
Quelle, der Torelektrode und der Senke verbunden sind.
In einer Abwandlung dieses Beispiels ist die Anordnung eine integrierte Schaltung mit eines Halbleiterkörper ait Gebieten versohiedener Feldeffekttransistoren mit isolierter Torelektrode, die auf die in
diesen Beispiel beschriebene We ie» gebildet sind, Naoh dem Ionenbeschuss
werden Teile der Aluainiumsohioht 28 entfernt, während verbleibende Teile
der Schicht 28 und die Elektroden 27 und 27' Elektrodenverbindungen nit
109822/1747
und Verbindungen zwischen einseifen Feldeffekttransistoren herstellen.
Eine integrierte Schaltung wird auf diese Weise dadurch gebildet, dass eine isolierende und passivierende Schicht (23 und 24) auf einer Oberfläche eines Halbleiterkörper angebracht und dann eine Metallschicht
(27, 27* und 28) für ein Kontakt- und Verbindungsmuster auf der isolierenden und passivierenden Schicht und auf frei gelegten Teilen der Oberfl Sehe des Halbleiterkörper angebracht wird, wonach an der OberflEche
des Halbleiterkörpers.Halbleitergebiete der integrierten Schaltung durch
Einführung von Dotierungsatomen aus der Metallschicht in den Halbleiter- ^
körper angebracht werden» Die Metallschicht ist eine mehrfache Schicht
und Oberflächenteile des Halbleiterkörpers werden durch verdickte Teile
27 und 27' und 23 der Metallschicht bzw. der Isolierschicht gegen Implantation maskiert.
Sowohl ie Beispiel als auch in der Abwandlung dieses Beispiels vird bein Anbringen der Aluminiumschioht 28 während des Ionenbeechussee eine ununterbrochene leitende Schicht auf den Isolierschichten
23 und 24 gebildet, die die Nickelelektroden 27 und 27' an ein gemeinsames Potential anlegt; dies kann vorteilhaft sein bei der Herabsetzung
hoher örtlicher Ladungskonzentrationen, die infolge des Ionenbeschuss
auftreten können und Durchschlag der Isolierschicht und unerwünschte Oberflächeneffekte herbeiführen können. Die ununterbrochene leitende
Schicht sorgt dafür, dass die angrenzenden OberflEchenteile auf einem
praktisch gleichen Potential gehalten werden, und kann vorteilhaft an eine geeignete Spannungsquelle angeschlossen werden, «.B. dadurch, dass
die Schicht mit der Masse des Ionenbeschleunigere verbunden wird,
Beispiel 4:
Bei der Herstellung einer durch Luft isolierten integrierten Schaltung, von der in den Figuren 11 - 13 Heretellungsstufen gezeigt
-28- 2056 Ί 24 ρΗΒ# 32012.
sind, ist das Ausgangematerial ein η-leitender Siliciurakörper 71, der
einen Teil einer η-leitenden Siliciumscheibe bildet, die eine epitaktische Sohicht auf einem η -leitenden Substrat guter Leitfähigkeit enthält. Nur derjenige Teil des Körpers 71» der Gebiete eines bipolaren
Transistors, einer Uebergangsdiode und eines Widerstands der integrierten
Schaltung enthalt, ist in den Figuren dargestellt. Die verbleibenden
Teile des Körpers 71» die nicht dargestellt sind, enthalten Gebiete der übrigen Schaltungselemente der abgefertigten integrierten Schaltung.
Antimon wird auf der ganzen OberflSche 72 des SiliciumkSrpers 71 zur Bildung einer verhältnismässig dünnen (0,05 ^-» dicken)
Antimonschicht 75 niedergeschlagen.Die Oberfläche 72 des SiliciumkBrpers
ist eine Oberfläche der η-leitenden epitaktischen Sohicht. Aluminium wird auf der ganzen Antimonschicht 75 zur Bildung einer verhältnismäßig
dünnen (0,05 Am dicken) Aluminiumschicht 74 niedergeschlagen.
Wie mit Pfeilen in Fig. 11 angedeutet ist, werden Ionen auf
die Oberfläche 72 des Siliciuekörpers gerichtet und bombardieren dann
die Aluffliniumschicht 74 und die Antimonsohicht 75« während sie durch
Energieübertragung bewirken, dass Antimon- und Aluminiumatome in die
Oberfläche 72 des SiliciumkSrpers eindringen. Die bombardierenden Ionen
bestehen aus Krypton und sind aus einer Krypton-Gasentladung in Form eines lonenbündels mit modulierter Energie erhalten. Gleichseitig wird
eine Ausglühbehandlung bei 45O0C durchgeführt. Die Energie des Bündels
variiert von einem niedrigen Pegel E. über einen Zwischenpegel E2 zu
einem hSheren Pegel E,. Krypton-Ionen hoher Energie E, haben eine genügende Energie, um durch die Aluminiumschicht 74 in die Antiaonsohioht
75 einzudringen und zu bewirken, dass sowohl Aluminiueatome aus der
Schicht 74 als auch Antimonatome aus der Schicht 75 in die OberflSche
-29- 4 056124 PHB# 32012.
des SiliciumkSrpers eindringen. Bombardierende Kryptonionen ait einer
dem Zwischenpegel E„ entsprechenden Energie haben eine genügende Energie,
ua zu bewirken, dass Aluminiuaatoae aus der Schicht 74 in die Oberfläche
72 des Siliciumko*rpers eindringen, aber ihre Energie ist ungenügend, um
in die Aluainiumschicht 74 durchzudringen und zu bewirken, dass Antiaonatome
in die Oberflache 72 eindringen, wahrend Aluainiuaatome, die durch
die Antimonschicht 74 dringen, nur das Eindringen einer geringen Anzahl
von Antimonatomen in die Oberfläche 72 des Silieiumko'rpers bewirken«
Kryptonionen mit einer niedrigen dem Pegel E. entsprechenden Energie
weisen eine ungenügende Energie auf, um zu bewirken, dass entweder Aluminiumatome
oder Antimonatorae in die Oberfläche 72 dee Siliciumkörpers
eindringen, während in gewissen Fällen der niedrige Energiepegel E1
praktisch gleich null sein kann, wobei praktisch keine Kryptonionen die
Schichten 73 und 74 bombardieren.
Die Schichten 73 und 74 werden vom Bündel mit modulierter
Energie auf die in Fig. 11 dargestellte Weise abgetastet. Die Energie E
der bombardierenden Ionen ist als Funktion der Stelle χ über dem Querschnitt des Siliciumkörpers, auf die bestimmte Ionen gerichtet werden,
dargestellt. Wie gezeigt ist, ist die Energiemodulation des Ionenbündels derartig, dass Aluminium- und Antimonatome selektiv in die Oberfläche
des Halbleiterkörper« zur Bildung der Gebiete der gewünschten Konfiguration,
die in Fig. 11 mit gestrichelten Linien angedeutet sind, implantiert
werden. Der Informationsinhalt des Bündels mit modulierter Energie erscheint also als ein Implantationsmuster im Siliciumkörper 71·
Die Schichten 73 und 74 werden durch Aetzung entfernt und
eine weitere Ausglühbehandlung kann durchgeführt werden. Implantierte Aluainiumatoae bilden in der η-leitenden epitaktischen Schicht p-leiten-
109 822/17 4
de Gebiete, die die Basiszone 75 eines bipolaren Transistors T, das Gebiet
76 einer Uebergangsdiode D, und ein Isolierungsgebiet 77 eines
Widerstandes R bilden. Implantierte Antimonatome bilden eine n-leitende
Emitterzone 78 in der Basiszone 73 des Transistors T und ein n-leitendes
Widerstandsgebiet 79 im Isolierungsgebiet 77. Auf dem Körper wird bei
etwa 45OeC eine Silioiumdioxydschicht (TEOS) 80 auf der ganzen Oberfläche
72 des Siliciumk5rpers niedergeschlagen, während durch Aetzung
Oeffnungen in der Schicht 80 gebildet werden, damit die unterliegenden Siliciumgebiete frei gelegt werden. Aluminium wird auf der Silielumdioxydaohicht
80 und auf den frei gelegten Teilen der Oberfläche 72 des Siliciumkörpers niedergeschlagen zur Bildung einer Aluminiumschicht,
die dann durch Aetzung in das gewünschte Muster gebracht wird zur Bildung von Kontakten mit und Verbindungen zwischen den unterschiedlichen
Schaltungselementen, z»B, dem Transistor T, der Diode D und dem Widerstand
R der integrierten Schaltung. Das Aluminiumkontaktierungs- und Verbindungsmuster ist in Fig. 12 mit 81 bezeichnet.
Die innerhalb der Schaltung liegenden Schaltungselemente werden durch Luftisolierung elektrisch gegeneinander isoliert. Glas wird
auf der Oberfläche des Körpers mit der Siliciumdioxydschicht 60 und dem
Aluminiunmuster 81 zur Bildung eines steifen isolierenden Trägers 82
angebracht. Der SiliciumkSrper 71 wird dann durch eine mechanische
Schleifbearbeitung zur Entfernung von Material von der der Oberfläche gegenüber liegenden Hauptoberfläche des Körpers dünner gemacht. Auf
diese Weise wird der grosste Teil des n+-leitenden Substrats vom Körper
71 entfernt. Ansohliessend werden Luftisolierungskanäle in dem dünner
gemachten Körper 7"I dadurch gebildet, dass von der der Oberfläche "\2
gegenüber liegenden Oberfläche des Körpers her eine anisotrope Aetabe-
109822/1747
handlung zur gegenseitigen Trennung der zu den verschiedenen Schaltungselementen gehörigen Teile des Körpers durchgeführt wird. Ein Teil der
erhaltenen Struktur ist in Fig. 13 dargestellt, wobei ein Luftieolierungakanal 83 einen zu dem Transistor T gehörigen Teil von einem zu der Diode
D und dem Widerstand B gehörigen Teil trennt. Beispiel 5*
Bei der Herstellung einer an Hand der Figuren 14 und 15 zu
beschreibenden Galliumarsenid-Photokathode wird von eines p-leitenden
Galliuearsenidsubstxat 91 mit einer Akzeptorkonzentration von 10 ** ^
Atomen/cm* ausgegangen. Es ist bekannt, dass Galliumarsenid in Verbindung
mit ZSsium Strahlung aussenden kann. Elektromagnetische Strahlung von
mehr als 1,4 eV bildet Elektronen-Löcherpaare im Galliumarsenid und die
Elektronen innerhalb einer Diffusionslange der Oberfläche können aus der
OberflSche entweichen. Zum Erhalten eines angemessenen Wirkungsgrades
soll die Modulation von Energiebändern an der Galliumarsenidoberflache
Ober einen sehr kleinen Abstand erfolgen; dies erfordert eine hohe
Galliuaareenid-Dotierungskonzentration, z.B. eine Akzeptorkonzentration
von mindestens 5 . 10 " Atoaen/cm . Die Lebensdauer der Minorit&tsladungetrSger und somit die Diffusionslänge der Minoritätεladungsträger "
sind aber kürzer in Substraten mit hoher Dotierung als in Substraten mit
niedriger Dotierung, «o dass die Verwendung von Substraten mit hoher
Dotierung die Quantumausbeute herabsetzt und daher unerwünscht ist.
Bei dem in diesem Beispiel angewandten Verfahren zur Herstellung einer Galliumarsenid»Photokathode wird durch Mknook-onM-Iaplantation Zink zur Bildung einer hohen Akzeptorkonzentration in eine untiefe Schicht an einer Hauptoberflache .eines p-leitenden Substrats <?1
mit einer niedrigen Akzeptorkonzentration von 10 Atomen/cm8 eingebaut.
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Auf dieee Weise tritt Modulation dee Energiebandes über einen sehr kurzen
Abstand an der Oberflache auf, während der grSsste Teil des Substrats
eine grosse Diffusionslange für Elektronen aufweist, so dass eine gröeßere Anzahl von Elektronen durch Photoemiseion injektiert werden.
Las Verfahren wird auf folgende Weiee durchgeführt«
Das p-leitende GalliuntarBenidsubstrat 91 wird in einem Vakuum
von etwa 10~ Torr gespaltet und Zink wird auf eine durch Spaltung erhaltene Hauptoberfläche 92 des Substrats 91 zur Bildung der Schicht 93
ψ mit einer Dicke von etwa 550 A aufgedampft.
Das Substrat 91 mit der Schicht 93 wird in eine Ionenauffangkammer gesetzt und, wie in Fig. 14 mit Pfeilen angedeutet ist, wird
die Schicht 93 mit 100 keV-Xenonionen bombardiert, um zu bewirken, dass
durch Energieübertragung Zinkatome aus der Schicht 93 in einen unterliegenden Oberflächenteil des Substrats 91 implantiert werden. Die bombardierenden Xenonionen werden in der Zinkschicht 93 absorbiert. Zink
ist eine Akzeptorverunreinigung in Galliumarsenid. Die implantierten Zinkatone erhöhen die Akzeptorkonzentration einer Oberflächenschicht
fc des Substrats 91 in erheblichem Masse, welche OberfISchenschicht 94 eine
Tiefe von weniger als 200 X hat. Auf diese Weise wird eine untiefe Sohicht
94 »it hoher Akzeptorkonzentration auf einer Hauptoberfläche 92 eines
p-leitenden Galliumarsenidsubstrats 91 »it niedriger Dotierungskonzentration gebildet.
Nach dem Beeohuss wird das Substrat 9I einer sehr kurzen
Tauch-Aetzbehandlung in Salzsäure zum Entfernen des Zinktiberschusses
unterworfen, wonach es in eine Vakuumkammer gesetzt wird. Das Substrat
91 wird durch Erhitzung im Vakuum bei 600#C während 5 bis 10 Minuten gereinigt. Ein etwa verbleibender Zinktiberschuss verdampft dabei von der
1 0 9 8 2 2 I 1 7 A 7
Oberfläche 92 her und das Substrat 91 wird ausgeglüht, wobei das "knocked
on"-implantierte Zink elektrisch aktiv wird. Bann werden in dem gleichen
Vakuum Zäsium und Sauerstoff nacheinander auf der Oberfläche 92 des
Substrats 91 hei Zimmertemperatur zur Bildung einer Schicht 95 (siehe
Pig« IS) niedergeschlagen, während die Photoemission von der Oberfläche
92 her kontinuierlich kontrolliert wird. Die Oberfläche 92 wird auf
diese Weise mit Zäsium und Sauerstoff behandelt, bis die Photoemission
durch ein Maximum geht.
Es ist einleuchtend, dass im Rahmen der Erfindung für den "
Fachmann viele Abarten möglich sind. Obwohl in den beschriebenen Verfahren
ein Teil der das erwähnte Element enthaltenden Schicht einem einzigen Ionenbesohuss mit einer einzigen Ionenart unterworfen wird,
können Teile solcher Schichten verschiedenen Beschüssen mit verschiedenen
Ionenarten, gegebenenfalls mit verschiedenen Energien, unterworfen werden. Ferner kann die Energie von Ionen, die einen Teil der Schicht
bombardieren, während der Beschussperiode zum Erhalten eines gewünschten
Implantationakonzentrationsprofils in dem Feststoffteil unterhalb des
Teiles der Schichten geändert werden. Bei den beschriebenen Verfahren g zur Herstellung von Halbleiteranordnungen ist es einleuchtend, dass
andere geeignete übliche Techniken und/oder Materialien, z.B. andere
Halbleitermaterialien, Ieolierungs- und/oder passivierende und leitende
Materialien, DotierungBelemente und Ionenarten Anwendung finden können.
Es sei auf die gleichzeitig eingereichte Anmeldung .../70 (PHB.32012 A) verwiesen, in der Verfahren zur Herstellung einer elektrischen
Anordnung, insbesondere, aber nicht aueschliesslich einer Halbleiteranordnung,
beschrieben werden, bei denen eine Metallschicht auf einen Substrat und wenigsten· teilweise in Kontakt mit einem Oberflächen-
109822/1747
teil des Substrata angebracht und die Metallschicht mit Ionen bombardiert
wird» ua durch Energieübertragung zu bewirken, dass Atome aus der Metallschicht
in den erwähnten Oberflächenteil des Substrats eindringen und in diesen Teil zur Aenderung der elektrischen Eigenschaften der erwähnten
Oberflächenzone implantiert werden, wobei wenigstens ein Teil der Metallschicht in der hergestellten Anordnung als Elektrodenverbindung beibehalten
wird, die wenigstens einen Teil der erwähnten Oberflächenzone kontaktiert.
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Claims (1)
- PATENTANSPRÜCHE :Mo Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf einer Oberfläche des Halbleiterkörpers angebrachte Schicht mit Ionen bombardiert wird, um durch Energieübertragung zu bewirken, dass Atome eines Elements aus der Schicht in eine unterliegende Oberflächenzone des Körpers zur Aenderung der elektrischen Eigenschaften der erwähnten Oberflächenzone implantiert werden, wobei die Zusammensetzung und die Sicke des auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers in der Bahn der bombardierenden Ionen liegenden Materials derart ij gewählt sind, dass der gröaste Teil der die Schicht bombardierenden Ionen absorbiert wird, ohne in den Halbleiterkörper einzudringen.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schicht angebracht wird, die praktisch lediglich au· dem erwähnten Element besteht,3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schicht angebracht wird, deren Dicke hSchstens 0,1 up beträgt. 4· Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung und die Dicke der Schicht mit den zu implantierenden Atomen derart gewählt sind, dass der grSsete Teil der die Schicht bombardierenden Ionen in dieser Schicht absorbiert wird und nioht in den Halbleiterkörper eindringt.5· Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dase eine Schicht angebracht wird, deren Dicke mindestens 0,05 AU* beträgt.6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnte die zu implantierenden Atome enthaltende Schicht auf einer anderen Schicht auf der Oberfläche8^/17472056 12ΛPHB*des Halbleiterkörpers angebracht wird, wobei die Zusammensetzungen und die Dicken der beiden Schichten derart gewählt sind, dass der grSsste Teil der bombardierenden Ionen absorbiert wird, ohne in den Halbleiterkörper einzudringen, während die Atome des zu implantierenden Elements aus der ersten Schicht durch die andere Schicht hin in den Halbleiterkörper eindringen.7· Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bombardierenden Ionen, Ionen eines inerten Gases sind und aus einer Gasentladung erhalten werden.8. Verfahren nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, dass als inertes Gas Argon verwendet wird*9. Verfahren nach Anspruch 7i dadurch gekennzeichnet, dass als inertes Gas Krypton verwendet wird.10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Ionen verwendet werden, deren Energie im Bereich von 10 keV bis 100 keV liegt.11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die angebrachte Schicht eine Metall schicht ist, und dass wenigstens ein Teil dieser Schicht in der hergestellten Anordnung als Elektrodenteil der Anordnung beibehalten wird.12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Metallschicht angebracht wird, die einen Schottky-Üebergang mit der Oberfläche des Halbleiterkörper bildet, und dass die Atome, die aus der Metallschicht in den erwähnten Oberflächenteil eindringen, an der Oberfläche einen innigen gleichrichtenden Eontakt zwisohen der Metallschicht und dem Halbleiterkörper herstellen.13· Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11,1 0 9 8 111 1 7 A 7dadurch gekennzeichnet, dass für das zu implantierende Element ein Dotierungselement vom einen Leitfähigkeitstyp gewählt wird. 14* Verfahren nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, dais die Atome des Dotierungselements vom einen Leitfähigkeitstyp in einen Teil des Halbleiterkörper vom einen Leitfähigkeitstyp eindringen. 15« Verfahren nach Anspruch Η» hei dem die Halbleiteranordnung eine Halbleiterphotokathode ist, dadurch gekennzeichnet, dass die implantierten Atome des Dotierungselements die Dotierungskonzentration vomI einen Leitfähigkeitstyp einer untiefen Oberflächenzone des Teiles des ^ Halbleiterelements vom einen Leitfähigkeitstyp erhöhen, wodurch die Photoemission gesteigert wird.16. Verfahren nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, dass die Atome des Dotierungselements vom einen Leitfähigkeitstyp in einen Teil des Halbleiterkörpers vom anderen Leitfähigkeitstyp eindringen. 1?· Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die Halbleiteranordnung eine Anordnung zum Detektieren und/oder Messen von Strahlung ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht auf der ganzen einen Hauptoberfläche des Teiles des Halbleiterkörpers vom anderen Leitfähigkeitstyp angebracht ä und mit Ionen bombardiert wird, um zu bewirken, dass Atome des Dotierung·· elements in die ganze eine Hauptoberfläche eindringen und im Halbleiterkörper ein untiefes an der Oberfläche liegendes Gebiet vom einen Leitfähigkeitstyp bilden, das mit dem angrenzenden Teil des Halbleiterkörpers vom anderen Leitfähigkeitstyp einen strahlungsempfindlichen pn-Uebergang bildet.18, Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis I4. oder Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Maskierung«schicht selektiv auf der Oberfläche des Halbleiterkörper« angebracht und die er-109822/1747wähnte Schicht auf der Maskierungsschicht und auf wenigstens einem unmaskierten Teil der Oberfläche des Halbleiterkörper angebracht wird, wobei die Zusammensetzung und die Dicke der Maskierungsschicht derart gewählt sind, dass, wenn die Ionen auf die ganze erwähnte Oberfläche des Halbleiterkörper gerichtet werden, Atome, die aus der erwähnten Schicht in die Maskierungsschicht eindringen» nicht in die Oberfläche des Halblei terkörpers eindringen, so dass die Implantierung in die Oberfläche des Halbleiterkörper selektiv erfolgt.19» Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Maskierungsschicht aus Silicituadioxyd besteht und dass wenigstens ein Teil der Maskierungsschicht in der hergestellten Anordnung als isolierende und/oder passivierende Schicht auf der Oberflache des Halbleiterkörpers beibehalten wird.20» Verfahren nach Ansprüchen 16 und 19» dadurch gekennzeichnet, das« die Atome des Dotierungselements selektiv in die Oberfläche des Halbleiterkörper aus einem an der Oberfläche liegenden Gebiet vom einen Leitfähigkeitstyp implantiert werden, das mit dem angrenzenden Teil der Halbleiteroberfläche vom anderen Leitfähigkeitstyp einen pn-Uebergang bildet, der an der erwähnten Oberfläche des HalbleiterkSrpers unter der Siliciumdioxydmaskierungaschicht endet.21. Verfahren nach Anspruch 18, daduroh gekennzeichnet, dass die Maskierungsschicht aus Metall besteht und dass wenigstens ein Teil der Schicht als Elektrodenteil der Anordnung in der hergestellten Anordnung beibehalten wird.22, Verfahren nach Ansprüchen 16 und 21, bei dem die Halbleiteranordnung einen Feldeffekttransistor ait isolierter Torelektrode enthält, und bei dem die metallene Maekierungssohicht eine metallene Tor-109822/17472056Ί24 PHB·52012·elektrode enthalt, die auf einer dünnen Isolierschicht auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers aalgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass Atome des Dotierungselements vom einen Leitfähigkeitstyp selektiv in die Oberfläche des Halbleiterkörperβ implantiert werden und Quellen- und Senkengebiete vom einen Leitfähigkeitstyp bilden, die an die Oberfläche grenzen, wobei der Teil der Oberfläche des Halbleiterkörpers, der durch die metallene Torelektrode gegen Implantation maskiert ist, das Kanalgebiet des Feldeffekttransistors bildet.2J. Verfahren nach Anspruch 22» dadurch gekennzeichnet, dass eine ä weitere verhältnisraässig dicke isolierende Maskierungsschicht selektiv auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers angebracht wird, bevor auf dieser Oberfläche die erwähnte das Botierungselement enthaltende Schicht angebracht wird, wobei während des Ionenbeschusses diese weitere Maskierungsschicht gegen Implantation des Dotierungeelements maskiert und dadurch den Aussenrand sowohl der Quellen- als auch der Senkenzonen definiert,24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 25« dadurch gekennzeichnet, dass die metallene Maskierungsschicht ferner metallene Quellen- und Senkenelektroden enthält, die auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers ™ auf zuvor gebildeten gut leitenden Halbleiter-Quellen- und -Senkenkontaktgebieten des Halbleiterkörpers angebracht werden.25. Verfahren nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, dass eine andere Schicht mit einem Dotierungeelement vom anderen Leitfähigkeitstyp auf der Oberfläche des Halbleiterkörperβ angebracht wird und dass die beiden Schichten gleichzeitig mit Ionen bombardiert werden, die durch Energieübertragung bewirken, dass Atome der beiden Dotierungselernente zur Aenderung der elektrischen Eigenschaften von Oberflächenzonen des109822/1747HalbleiterkSrpere in die Oberfläche des Halbleiterkörpers eindringen.26. Verfahren nach Anspruch 25» dadurch gekennzeichnet, dass die das Dotierungselement vom einen Leitfähigkeitstyp enthaltende Schicht auf der erwähnten anderen Schioht auf einem Teil des Halbleiterkörper« vom anderen Leitfähigkeitetyp angebracht wird.27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daas die Halbleiteranordnung einen bipolaren Transietor mit einer Emitterzone vom erwähnten anderen Leitfähigkeitstyp und einer Basiszone vom einen Leitfähigkeitstyp enthält, wobei während des Ionenbeschusses Atome des Dotierungeelements vom einen Leitfähigkeitstyp aus einer Schicht in den Halbleiterkörper eindringen und ein Gebiet vom einen Leitfähigkeitstyp bilden, das zu der Basiszone des Transistors gehört, während schwerere Atome des Dotierungselements vom anderen Leitfähigkeitstyp in den Halbleiterkärper bis zu einer geringeren Tiefe aus der anderen Schicht eindringen und ein Gebiet vom anderen Leitfähigkeitstyp bilden, das zu dter Emitterzone des Transistors gehört.28. Verfahren nach Anspruch 27» bei dem die Halbleiteranordnung eine integrierte Schaltung ist, die den bipolaren Transistor und mindestens ein weiteres Schaltungselement enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Atome der beiden Dotierungeelemente selektiv in die Oberfläche des Halbleiterkörpers implantiert werden und dadurch gleichzeitig Halbleiterzonen des bipolaren Traneistors und des (der) anderen Schaltungselemente (-elemente) bilden.29. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schichten auf der ganzen erwähnten Oberfläche des Halbleiterkörpers angebracht und von einem Ionenbündel mit modulierter Energie abgetastet werden, wobei die Energie der-1 0 9 8 211 17 A 7art moduliert wird, dass Atome der beiden Dotierungselemente selektiv in die Oberfläche des Halbleiterkörpers implantiert werden und Halbleitergebiete der gewünschten Konfiguration der Halbleiteranordnung bilden* 30· Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 29, bei dem die Halbleiteranordnung eine integrierte Schaltung ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Atome des Dotierungselements in eine Hauptoberflache eines Teiles einer Halbleiterschicht implantiert werden, der wenigstens im wesentlichen den anderen Leitfähigkeitstyp aufweist und sich auf einem Halbleitersubstrat vom einen Leitfähigkeitstyp befindet. ^ 31· Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper aus Silicium besteht· 32, Verfahren nach Anspruch 31 und Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnte Schicht aus Aluminium besteht. 33· Verfahren nach Anspruch 31 und Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnte Schicht aus Antimon besteht. 34· Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 30» dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper aus Germanium besteht.35· Verfahrennach einea oder mehreren der Ansprüche 1 bis 30, gIII Vdadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper aus einer A B -Verbindung besteht.36. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 30,TT yxdadurch gekennzeichnet, dass d«r Halbleiterkörper aus einer A B -Verbindung besteht.37· Halbleiteranordnung, die durch das Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüohe hergestellt ist.1 098-22/17 A7Leerseite
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