DE2056124B2 - Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer HalbleiteranordnungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, bei dem eine
Oberflächenschicht eines Halbleiterkörpers mit Ionen bombardiert wird, um zu bewirken, daß Atome der
Oberflächenschicht durch Übertragung von kinetischer Energie von den bombardierenden Ionen auf die
genannten Atome mittels Kollision aus der Oberflächenschicht in eine darunterliegende Zone des Halbleiterkörpers
zur Änderung der elektrischen Eigenschaften dieser darunterliegenden Zone eingebaut
werden.
Ein solches Verfahren ist aus der DE-PS 9 37 002 bekannt. Bei diesem Verfahren wird eine Oberflächenschicht
eines Siliciumkörpers mit Ionen bombardiert, so daß an der Oberfläche liegende Siliciumatome durch
den Zusammenstoß mit Ionen in den Körper hineingetrieben werden um so eine Schicht mit erhöhter
Lichtempfindlichkeit zu erzeugen.
Es ist bekannt, Ionen eines Elements durch einen direkten Beschüß eines Halbleiterkörpers mit den Ionen
des betreffenden Elements in diesen Körpers zu implantieren. Derartige Implantationsverfahren werden
heutzutage bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen zur Änderung der Leitung und/oder des
Leitfähigkeitstyps von Oberflächenteilen des Halbleiterkörpers verwendet. Dabei kann eine Hochfrequenz-Ionenquelle benutzt werden, die mit das erwähn- ■>
te 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 magnetisch zu analysieren ι ο und die gewünschten Ionenarten zu selektieren, bevor
das Ionenbündel zum Beschüß des Körpers in eine Auffangkammer eintritt. Das Erzeugen eines genügend
reinen lonenbündels und/oder eines genügend hohen Ionenstroms aus einer derartigen Ionenquelle zur r>
Implantierung in den Körper nach einem derartigen bekannten Verfahren kann Schwierigkeiten bereiten.
Außerdem ist es oft erforderlich, z. B. beim Implantieren von Dotierungsionen in einen Halbleiterkörper, zwei
verschiedene Arten von Dotierungsionen in getrennte Oberflächenteile des Körpers zu implantieren. In
diesem Falle können zwei gesonderte lonenbeschüsse und möglicherweise zwei gesonderte Ionenquellen
erforderlich sein.
Aus der veröffentlichten deutschen Patentanmeldung >■■>
L 10 130 VIII c/21g-18.12.52 ist es bekannt, durch Einwirkung eines Elektronen- bzw. Ionenstrahls auf eine
Halbleiteroberfläche aufgebrachte Fremdsubstanzen in den Halbleiterkörper einzubauen. Dabei dient der
Elektronen- oder Ionenstrahl zum Erhitzen der w Halbleiteroberfläche.
Aus M. v. Ardenne: Tabelle zur angewandten Physik, Berlin, 1956, Band 1, S. 562-564, ist das relative
Bremsvermögen für einige Stoffe und Ionengeschwindigkeiten bekannt. η
Ein Implantationsverfahren, bei dem eine Schicht mit Ionen bombardiert wird, um durch Energieübertragung
zu bewirken, daß Atome eines Elements aus der Schicht in eine unterliegende Oberflächenzone eindringen, kann
mit dem Ausdruck Rückstoß-Implantation bezeichnet 4<i werden. Es ist einleuchtend, daß infolge des Ionenbeschusses einige der in die erwähnte Oberflächenzone
eindringenden Atome ionisierte Atome des erwähnten Elements sein können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu
schaffen, bei dem sichergestellt ist, daß die bombardierenden Ionen in ihrer überwiegenden Anzahl keine
Störung des Kristallgitters des Halbleiterkörpers bewirken und die Oberflächeneigenschaften des Halb- vi
leiterkörpers nicht beeinflussen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Oberflächenschicht aus einem vom Halbleiterkörper abweichenden Material besteht und daß die
Zusammensetzung und die Dicke des auf der Oberfläche v, des Halbleiterkörpers in der Bahn der bombardierenden
Ionen liegenden Materials derart gewählt sind, daß der größte Teil der die Schicht bombardierenden Ionen
absorbiert wird, ohne in den Halbleiterkörper einzudringen. Wl
Das erfindungsgemäße Verfahren ist ein Verfahren zum Einführen von Atomen eines Elements in eine
Oberflächenzone eines Halbleiterkörpers, das im Vergleich zu thermischer Diffusion bestimmte Vorteile
aufweist; ζ. B. sind keine Wärmebehandlungen bei · r>
hoher Temperatur erforderlich, während eine verhältnismäßig geringe laterale Streuung implantierter
Atome unterhalb des Randes der Maskierungsschicht
auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers auftritt; inVergleich zu dem Ionenimplantationsverfahren werder
bei diesem Verfahren aber an die bombardierender Ionen weniger strenge Anforderungen gestellt, so daß ir
vielen Fällen die für den Beschüß erforderlich« Apparatur einfacher und weniger kostspielig sein kann
Ferner kann das Verfahren nach der Erfindung vorteilhaft sein, wenn in eine Oberflächenzone eines
Halbleiterkörpers Atome bestimmter Elemente implan· tiert werden müssen, bei denen sich schwer ein Bünde
beschleunigter Ionen erhalten läßt, das eine genügenc hohe Reinheit und/oder einen genügend hoher
Ionenstrom zur direkten Implantierung nach dem ober beschriebenen bekannten Verfahren aufweist.
Durch passende Wahl der Zusammensetzung und dei
Dicke des Materials auf der Oberfläche des Halbleiter körpers in der Bahn der bombardierenden Ionen lasser
sich auf verhältnismäßig einfache Weise Atome de!
betreffenden Elements in die Oberflächenzone de; Halbleiterkörpers implantieren, ohne daß bombardie
rende Ionen implantiert werden. Praktisch sämtliche bombardierenden Ionen können auf diese Weise in dei
Oberflächenschicht absorbiert werden, ohne daß sie ii den Halbleiterkörper eindringen.
Eine derartige Absorption des größten Teiles dei Ionen oder praktisch sämtlicher die Oberflächenschich
bombardierender Ionen ist in vielen Fällen günstig. Zun Beispiel tragen die erwähnten Ionen, die absorbier
werden, ohne daß sie in den Halbleiterkörpei eindringen, nicht zur Störung des Kristallgitters dei
Halbleiterkörpers bei. Ferner beschränkt sich die Wah der Art der bombardierenden Ionen nicht notwendiger
weise auf das zu implantierende besondere Elemen (wie dies bei dem bekannten Verfahren der direkter
Implantation der Fall ist) und auch nicht auf den Effek der Ionen auf die Oberflächeneigenschaften dei
Halbleiterkörpers. Eine lonenart kann gewählt werden bei der ein genügend hoher Ionenstrom aus einei
verhältnismäßig einfachen Ionenquelle erhalten werdei kann und die eine Masse aufweist, die eine geeignet«
Energieübertragung auf die Atome des zu implantieren den Elements ermöglicht.
Durch passende Wahl der Masse und der kinetischer
Energie der bombardierenden Ionen in bezug auf di< Atome des zu implantierenden Elements kann di<
Energieübertragung von einem Ion auf ein Atom diese!
Elements geregelt werden, wodurch die Implantations tiefe von Atomen des Elements in den Halbleiterkörpei
geregelt werden kann. Eine derartige Wahl de; bombardierenden Ions kann sich auf einfache Versuch«
und/oder einfache Berechnungen gründen, weil di< Massen sowohl der Ionen als auch der erwähnter
Atome und in vielen Fällen die Eindringtiefe diesel Ionen und Atome in Abhängigkeit von ihrer Energie ir
bestimmten Materialien bekannt sind. Die relativer Massen des Ions und der erwähnten Atome werder
derart gewählt, daß sie eine geeignete Energieübertra gung von einem Ion auf ein Atom ermöglichen, wahrem
die Energie des Ions entsprechend der gewünschter Implantationsticfe der Atome des Elements in der
Halbleiterkörper gewählt wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung besteh die Oberflächenschicht lediglich aus den einzubauender
Atomen.
Die Dicke der Oberflächenschicht wird entspreche™
der gewünschten Implantationstiefe der erwähnter Atome in den Halbleiterkörper und der Eindringtief«
der bombardierenden Ionen und der erwähnten Atom«
in die verschiedenen vorhandenen Materialien gewählt. Im allgemeinen sind solche Abmessungen verhältnismäßig
gering. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung beträgt die Dicke der Oberflächenschicht höchstens
0,1 μπι.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das in der Bahn der bombardierenden Ionen liegende Material
auf die Oberflächenschicht beschränkt. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann dabei eine Oberflächenschicht
angebracht werden, deren Dicke minde- ι ο stens 0,05 μπι beträgt. Die Oberflächenschicht 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
Oberflächenschicht selektiv in einer Öffnung in einer verhältnismäßig dicken Maskierungsschicht angebracht
werden, die zur Maskierung anderer darunterliegender Teile der Oberfläche gegen Implantation der bombardierenden
Ionen dient.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird die die zu implantierenden Atome enthaltende Oberflächenschicht
auf einer zweiten, auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers befindlichen Schicht angebracht,
wobei die Zusammensetzungen und die Dicken der beiden Schichten derart gewählt sind, daß der größte
Teil der bombardierenden Ionen absorbiert wird und nicht in den Halbleiterkörper eindringt, während die zu
implantierenden Atome aus der Oberflächenschicht durch die zweite Schicht hin in den Halbleiterkörper
eindringen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können die bombardierenden Ionen Ionen eines inerten Gases
sein, und 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 als 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 größer als 1017 Neon-Ionen/cm2 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.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung werden so Ionen verwendet, deren Energie im Bereich von 10 keV
bis 100 ke V liegt.
Während des Beschüsses mit hohen lonendosen wird
die Dicke der Oberflächenschicht durch Zerstäubung herabgesetzt.
Die Schicht kann nach Implantation der Atome von der Oberfläche des Halbleiterkörpers entfernt werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Oberflächenschicht eine Mietallschicht und wenigstens
ein Teil dieser Metallschicht wird in einer hergestellten Anordnung als Elektrodenteil dieser Anordnung beibehalten.
Die Metallschicht kann aus Aluminium bestehen, welches Element in der bekannten Halbleitertechnik für
Elektrodenverbindungen verwendet wird und sowohl ein Akzeptorverunreinigungsclement in Silicium als
auch ein schlecht zerstäubbares Material ist. Der Elektrodenteil kann einen ohmschen Kontakt oder
einen gleichrichtenden Kontakt mit der Oberfläche des Halbleiterkörpers bilden.
Die Halbleiteranordnung kann eine Schottky-Grenzschichtdiode enthalten. Dabei bildet die Metallschicht
gemäß einer Weiterbildung der Erfindung einen Schottky-Übergang mit der darunterliegenden Zone
des Halbleiterkörpers, während die Atome, die aus Metallschicht, die in die darunterliegende Zone des
Halbleiterkörpers eindringen, an seiner Oberfläche einen innigen gleichrichtenden Kontakt zwischen der
Metallschicht und dem Halbleiterkörper herstellen.
Schottky-Grenzschichtdioden weisen eine geringe Speicherung von Minoritätsladungsträgern am Übergang
Metall/Halbleiter auf. 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 Übergängen, die eine große Metall-Halbleiter-Oberfläche
aufweisen — mit reproduzierbaren Charakteristiken, wie Schwellwertspannung, Leckstrom und Reihenwiderstand,
herzustellen. Es stellt sich heraus, daß die Schwierigkeiten teilweise auf das Vorhandensein eines
verunreinigenden Filmes eines Fremdmaterials, z. B. absorbierter Atome oder Moleküle und Oberflächenreaktionsprodukte,
auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers zurückzuführen sind. Ein derartiger verunreinigender
Film verhindert einen innigen Kontakt zwischen der Metallschicht-Elektrode und dem Halbleiterkörper, so
daß die Potentialsperre am Übergang 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 Halbleiterkörpers ein und bilden an der Oberfläche einen innigen Kontakt zwischen der Metallschicht-Elektrode
und dem Halbleiterkörper. Auf diese Weise können Schottky-Grenzschichtdioden mit einer großen
Übergangsoberfläche und reproduzierbaren Charakteristiken hergestellt werden.
Von besonderer Bedeutung sind Verfahren bei denen die Rückstoß-Implantation zum Einführen von Atomen
eines den Leitfähigkeitstyp bestimmenden Dotierungselements in den Oberflächenteil des Halbleiterkörpers
angewandt wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird für die zu implantierenden Atome ein Dotierungselement
vom einen Leitfähigkeitstyp gewählt. Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung dringen die
Atome des Dotierungselements vom einen Leitfähigkeitstyp in eine Zone des Halbleiterkörpers von diesem
einen Leitfähigkeitstyp ein. Dadurch kann eine hohe Konzentration des Dotierungselements vom einen
Leitfähigkeitstyp 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 Kollision ausgesetzt werden, die Frenkel-Fehler hervorrufen und das
Atom gewöhn!:;:!; in einer Zwischcngitterlage, zur Ruhe
bringen. Zur Wiederherstellung der Halbleiterkristallform und zur Verschiebung von Atomen des Verunreinigungselcments
zu Substitutionslagcn ist eine Ausglühbehandlung erforderlich. Untersuchungen haben ergeben,
daß die Kristallfchlcr nahezu völlig durch Temperung bei mäßiger Temperatur unterhalb typischer
Diffusionstemperaturen, z. B. bei etwa 600uC in Silicium, beseitigt werden können. Die Ausglühbehandlung
kann nach dem loncnbeschuß 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. Ein Implantationsverfahren umfaßt auch eine Ausglühbehandlung, wenn diese
erforderlich ist. Die endgültigen Grenzen von Gebieten und die endgültigen Lagen von Übergängen, die durch
Implantation im Halbleiterkörper gebildet sind, können in gewissen Fällen erst nach einer derartigen Ausglühbehandlung
festgelegt werden können.
Die Atome des Dotierungselements vom einen Leitfähigkeitstyp können in einen Teil des Halbleiterkörpers
vom einen Leitfähigkeitstyp eindringen. Eine derartige Implantation erhöht die Verunreinigungskonjientration
vom einen Leitfähigkeitstyp an der Oberfläche und somit die Leitung dieses Teiles des Halbleiterkörpers.
Ist die Oberflächenschicht eine Metallschicht, 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 Leitfähigkeitstyp erzielt werden. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, bei
der die Halbleiteranordnung eine Halbleiterphotokathode ist, erhöhen die implantierten Atome des
Dotierungselements die Dotierungskonzentration, wodurch die Photoemission aus diesem Teil gesteigert
vird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können die Atome des Dotierungselements vom einen Leitfähigkeitstyp
in eine Zone des Halbleiterkörpers vom anderen Leitfähigkeitstyp eindringen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, bei der die Halbleiteranordnung eine Anordnung zum Detektieren
und/oder Messen von Strahlung ist, wird die Oberflächenschicht auf der ganzen einen Hauptoberfläche der
Zone des Halbleiterkörpers angebracht und mit Ionen bombardiert, um zu bewirken, daß Atome des
Dotierungselements in die ganze eine Hauptoberfläche eindringen und in der darunterliegenden Zone des
Halbleiterkörpers ein Gebiet vom einen Leitfähigkeitstyp bilden, das mit dem angrenzenden Teil des
Halbleiterkörpers vom anderen Leitfähigkeitstyp einen strahlungsempfindlichen pn-übergang bildet.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann eine Maskierungsschicht selektiv auf der Oberfläche des
Halbleiterkörpers angebracht und die Oberflächenschicht auf der Maskierungsschicht und auf wenigstens
einem unmaskierten Teil der Oberfläche des Halbleiterkörpers angebracht werden, wobei die Zusammensetzung
und die Dicke der Maskierungsschicht derart gewählt sind, daß, wenn die Ionen auf die ganze
erwähnte Oberfläche des Halbleiterkörpers gerichtet werden, Atome, die aus der erwähnten Schicht in die
Maskierungschicht eindringen, nicht in die Oberfläche des Halbleiterkörpers eindringen, so daß die Implantation
in die Halbleiteroberfläche selektiv erfolgt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung besteht die Maskierungsschicht aus Siliciumdioxyd und wenigstens
ein Teil der Maskierungsschicht in der hergestellten Anordnung wird als isolierende und/oder passivierende
Schicht auf der Oberflüche des Halbleiterkörpers beibehalten. In diesem Falle, wenn das Element ein
Dotierungsclement vom einen Leitfähigkeitstyp ist, können gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die
Atome des Dotierungselemcnts in eine Zone des
Halbleiterkörper vom einen Leitfähigkeitstyp implantiert werden, die mit dem angrenzenden Teil des
Halbleiterkörpers vom anderen Leitfähigkeitstyp einen pn-Übergang bildet, der an der erwähnten Oberfläche
des Halbleiterkörpers unter der aus Siliciumdioxydmaskierungsschicht
endet.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung besteht die Maskierungsschicht aus Metall und wenigstens ein
Teil der Schicht wird als Elektrodenteil in der hergestellten Anordnung beibehalten. Der Elektrodenteil
kann mit der Oberfläche des Halbleiterkörpers in Kontakt sein oder kann von dieser Oberfläche, z. B.
durch eine verhältnismäßig dünne Isolierschicht, getrennt sein.
Bei einer Halbleiteranordnung, die einen Feldeffekttransistor mit isolierter Gateelektrode enthält, bei dem
die metallene Maskierungsschicht eine metallene Gateelektrode enthält, die auf der verhältnismäßig
dünnen Isolierschicht auf der Halbleiteroberfläche angebracht ist, können gemäß einer Weiterbildung der
Erfindung die implantierten Atome des Dotierungselements vom einen Leitfähigkeitstyp, Source- und
Drainzonen bilden, die an die Oberfläche grenzen, wobei der Teil der Halbleiteroberfläche, der durch die
metallene Torelektrode gegen Implantation maskiert ist, das Kanalgebiet des Feldeffekttransistors bildet.
Die Ränder der Source- und Drainzonen können also praktisch mit den Rändern der metallenen Gateelektrode
zusammenfallen, wenn ein derartiges Implantationsverfahren angewandt wird. Ein Feldeffekttransistor mit
isolierter Gateelektrode, der durch dieses Verfahren hergestellt ist, kann eine besonders niedrige Gate-Drain-Kapazität
aufweisen, weil die gegenseitige Überlappung der Gateelektrode und der Drainzone
gering ist im Vergleich zu der einer Feldeffekttransistorstruktur, in der die Source- und Drainzonen nur durch
Diffusionstechniken gebildet werden. Außerdem können durch dieses Verfahren Kanalgebiete genau
definierter Abmessungen und geringer Länge erhalten werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann die Maskierungsschicht auf einem isolierenden Material aufgebracht werden, die den Außenrand sowohl der Source- als auch der Drainzonen definiert. Dabei kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung die Maskierungsschicht aus Metall aufgebracht werden und ferner metallene Source- und Drainelektroden enthalten, die auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers auf zuvor gebildeten, gut leitenden Halbleiter-Source- und Drain-Kontaktgebieten des Halbleiterkörpers angebracht werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann die Maskierungsschicht auf einem isolierenden Material aufgebracht werden, die den Außenrand sowohl der Source- als auch der Drainzonen definiert. Dabei kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung die Maskierungsschicht aus Metall aufgebracht werden und ferner metallene Source- und Drainelektroden enthalten, die auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers auf zuvor gebildeten, gut leitenden Halbleiter-Source- und Drain-Kontaktgebieten des Halbleiterkörpers angebracht werden.
so Wenn das erwähnte Element ein Dotierungselement vom einen Leitfähigkeitstyp ist, kann gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung die zweite Schicht mit einem Dotierungselement vom anderen Leitfähigkeitstyp auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers ange-
bracht werden, wobei die Energie der bombardierenden Ionen derart gewählt wird, daß durch Energieübertragung
Atome der beiden Dotierungselemente in die darunterliegende Zone des Halbleiterkörpers eindringen.
In diesem Falle kann, gemäß einer Weiterbildung
ω der Erfindung die das Dotierungselement vom einen
Leitfähigkeitstyp enthaltende Oberflächenschicht über der zweiten Schicht auf einer Zone des Halbleiterkörpers
vom anderen Leitfähigkeitstyp angebracht werden. Die Halbleiteranordnung kann einen bipolaren
Transistor mit einer Emitterzone vom erwähnten anderen Leitfühigkeitstyp und einer Basiszone vom
einen Leitfähigkeitstyp enthalten. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung werden dann während des
Ionenbeschusses die Atome des Dotierungselements vom einen Leitfähigkeitstyp aus der Oberflächenschicht
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 Halbleiterkörper bis zu einer geringeren Tiefe aus der zweiten Schicht eindringen und ein Gebiet vom
anderen Leitfähigkeitstyp bilden, das zu der Emitterzone des Transistors gehört. ι ο
Eine derartige Halbleiteranordnung kann ein einzelner bipolarer Transistor sein. Die Halbleiteranordnung
kann aber auch eine integrierte Schaltung sein, die den bipolaren Transistor und mindestens ein weiteres
Schaltungselement enthält. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung werden die Atome der beiden Dotierungselemente
gleichzeitig Halbleiterzonen des bipolaren Transistors und des Schaltungselements bzw. oder
der anderen Schaltungselemente bilden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können die Oberflächenschichten und die zweite Schicht von
einem Ionenbündel mit modulierter Energie abgetastet werden, wobei die Energie derartig moduliert wird, daß
Atome der beiden Dotierungselemente selektiv in die Halbleiteroberfläche implantiert werden und Halbleitergebiete
der gewünschten Konfiguration bilden. Da die beiden Schichten verschiedene Kollisionsquerschnitte
aufweisen, können auf diese Weise Dioden, Widerstände, Kondensatoren, bipolare Transistoren
und Feldeffekttransistoren durch Modulation der Energie des Ionenbündels auf der Oberfläche des
Haibleiterkörpers hergestellt werden.
Die Halbleiteranordnung kann z. B. eine integrierte Schaltung sein, während die Halbleiteroberfläche eine
Hauptoberfläche einer Halbleiterschicht sein kann, die wenigstens im wesentlichen den anderen Leitfähigkeitstyp aufweist und sich auf einem Halbleitersubstrat vom
einen Leitfähigkeitstyp befindet. Die Schicht kann z. B. eine dünne auf dem Halbleitersubstrat liegende
epitaktische Schicht sein. Schaltungselemente der integrierten Schaltung können z. B. dadurch gegeneinander
isoliert werden, daß die Schaltungselemente in inselförmigen Teilen der Halbleiterschicht angebracht
werden, die voneinander durch ein Isolierungsgebiet vom anderen Leitfähigkeitstyp getrennt sind, das sich
von der Oberfläche des Halbleiterkörpers her 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-Obergang zwischen dem Isolierungsgebiet
und der Halbleiterschicht derart in der Sperrichtung vorgespannt wird, daß die gebildete Erschöpfungsschicht die verbleibende Schichtdicke zwischen dem
holierungsgebiet und dem Substrat überbrückt. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel erstreckt sich das
Isolierungsgebiet über die ganze Dicke der Schicht und kann in der Schicht vor der Implantierung der
Dotierungselemente angebracht werden.
Die Halbleiteranordnung kann z. B. eine integrierte Schaltung sein, von der verschiedene Schaltungselemente
durch Isolierungskanäle gegeneinander isoliert sind, die nachher im Halbleiterkörper gebildet sind. Die
lüolierungskanäle können ein isolierendes dielektrisches Material, wenigstens in der Nähe der Schaltungselemente,
enthalten, oder die Kanäle können Luftisolierungskanäle sein. In einem Ausfuhrungsbeispiel, bei der
die letzteren Kanäle Anwendung finden, können Schaltungselemente völlig durch Luftisolierung voneinander
getrennt sein und nur durch elektrische Verbindungsleitungen, die aus einer Metallschicht
bestehen, in Form einer integrierten Schaltung zusammenhängen. Bei einem anderen Ausführungsbeispie!
können die Luftisolierungskanäle Halbleiterinseln mit
Zonen von Schaltungselementen voneinander trennen, wobei die Halbleiterinseln auf einem Halbleitersubstrat
vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp oder auf einem isolierenden Träger liegen.
Der Halbleiterkörper kann gemäß Weiterbildungen der Erfindung aus Silicium, Germanium, einer AlnBv-Verbindung
oder sogar aus einer A"BVI-Verbindung bestehen.
Bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen kann die Rückstoß-Implantation in Verbindung mit vielen
bekannten Halbleitertechniken, wie direkter Ionenimplantation, epitaktischem Anwachsen und thermischer
Diffusion, verwendet werden. Die Oberflächenschicht mit dem erwähnten Dotierungselement braucht nicht
lediglich aus diesem Element, z. B. Gold, Antimon oder Aluminium, zu bestehen, sondern sie kann das
betreffende Element in einer hohen Konzentration enthalten und z. B. eine mit Bor dotierte Siliciumdioxydschicht
sein.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden
näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1—3 schematisch Querschnitte durch einen Halbleiterkörper einer Halbleiteranordnung in verschiedenen
Stufen der Herstellung,
Fig.4 schematisch einen Querschnitt durch einen
Halbleiterkörper einer Schottky-Grenzschichtdiode in einer Stufe der Herstellung,
Fig.5—10 schematisch Querschnitte durch einen
Halbleiterkörper eines Feldeffekttransistors mit isolierter Steuerelektrode in verschiedenen Stufen der
Herstellung,
Fig. 11 —13 schematisch Querschnitte durch einen
Halbleiterkörper einer integrierten Schaltung in verschiedenen Stufen der Herstellung und
F i g. 14 und 15 schematisch Querschnitte durch einen
Halbleiterkörper einer Photokathode in verschiedenen Stufen der Herstellung.
Bei den nachstehenden Ausführungsbeispielen wird eine auf einer Oberfläche eines Halbleiterkörpers
angebrachte Oberflächenschicht mit Ionen bombardiert, um durch Energieübertragung zu bewirken, daß Atome
eines Elements aus dieser Schicht in einen darunterliegenden Oberflächenteil des Körpers zur Änderung der
elektrischen Eigenschaften des Oberflächenteils implantiert werden. Dabei werden die Zusammensetzung und
die Dicke des Materials auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers in der Bahn der bombardierenden
Ionen derart gewählt, daß wenigstens der größte Teil der die Oberflächenschicht bombardierenden Ionen
absorbiert wird, ohne in den Halbleiterkörper einzudringen.
Eine Vielzahl von Halbleiteranordnungen wird aus derselben Halbleiterscheibe dadurch hergestellt, daß
gleichzeitig auf der Scheibe eine Reihe von Elementen für die Anordnung gebildet werden, wonach die Scheibe
zur Bildung einzelner Halbleiterkörper für jede gesonderte Halbleiteranordnung unterteilt wird. Die zu
jedem Ausführungsbeispiel 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. Bei der Anwendung von Schritten, wie photo:ithographischen Ätztechniken,
selektiver Implantierung von Atomen und Nachglühen, werden diese Bearbeitungen entweder gleichzeitig an
vielen Stellen auf der Scheibe oder auf der ganzen Scheibe durchgeführt, 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.
Bei der Herstellung einer pn-Diode, von der Herstellungsstufen in den F i g. 1 —3 gezeigt sind, ist das
Ausgangsmaterial ein η-leitender Siliciumkörper 1, der einen Teil einer η-leitenden einkristallinen Siliciumscheibe
bildet Die einander gegenüberliegenden Hauptoberflächen der Scheibe und des Siliciumkörpers 1
erstrecken sich parallel zu (lll)-Siliciumkristallflächen.
Der spezifische Widerstand des Siliciumkörpers 1, wenigstens in der Nähe einer Oberfläche 2 (Hl)-SiIiciumkörpers,
ist 15 Ω · cm.
Eine Siliciumdioxydschicht mit einer Dicke von 0,3 μπι wird auf der Oberfläche 2 des (11 ^-Siliciumkörpers
dadurch angewachsen, daß der Körper während etwa 20 Minuten bei 11000C in einem Strom
feuchten Sauerstoffs erhitzt wird. Durch ein photolithographisches Ätzverfahren wird eine quadratische
öffnung mit einer Breite von 200 μπι in der Siliciumdioxydschicht
angebracht, damit ein Teil 4 der Oberfläche 2 des Siliciumkörpers 1 freigelegt wird. Auf diese Weise
wird selektiv auf der Oberfläche 2 des Siliciumkörpers eine verhältnismäßig dicke Siliciumdioxydmaskierungsschicht
3 angebracht. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird eine verhältnismäßig dicke Siliciumdioxydmaskierungsschicht
3 selektiv auf der Oberfläche 2 des Siliciumkörpers angebracht, indem die Oberfläche 2
selektiv durch z. B. eine verhältnismäßig dünne Siliciumnitridmaskierungsschicht,
die nachher entfernt wird, vor Oxydation geschützt wird.
Der Siliciumkörper 1 mit der Siliciumdioxydmaskierungsschicht 3 wird zu einem Vakuumverdampfungsapparat
befördert und Aluminium wird zur Bildung einer Aluminiumschicht 5 mit einer Dicke von 0,075 μπι auf
der Siliciumdioxydmaskierungsschicht 3 und auf dem unmaskierten Teil 4 der Oberfläche 2 des Siliciumkörpers
niedergeschlagen. Die Außenoberfläche der Aluminiumschicht 5 wird durch Ätzung auf der
Siliciumdioxydmaskierungsschicht 3 definiert.
Der Siliciumkörper 1 mit der Siliciumdioxydmaskierungsschicht
3 und der Aluminiumschicht 5 wird zu der Auffangkammer eines Ionenbeschußapparates befördert
und die Aluminiumschicht 5 wird mit Ionen bombardiert, wie mit dem Pfeil in F i g. 2 angedeutet ist.
Die Ionenquelle ist eine verhältnismäßig einfache Gasentladung, mit deren Hilfe ein beschleunigtes
Argonionenbündel verhältnismäßig hoher Reinheit und mit verhältnismäßig hohem Ionenstrom erhalten werden
kann. Es soll gesichert werden, daß die Menge störender organischer aus Pumpen stammender Gase
auf ein Mindestmaß beschränkt wird.
Auf diese Weise wird die Aluminiumschicht 5 mit einem Argonionenbündel mit einer Ionendosis von ω
2 χ 1016 Ionen/cm2 und einer Ionenenergie von 60 keV
bombardiert. Die bombardierenden Argonionen bewirken durch Energieübertragung, daß Aluminiumatome in
die Siliciumdioxydmaskierungsschicht 3 und in dei unmaskierten Teil 4 der Oberfläche 2 des Siliciumkör
pers eindringen. Die Zusammensetzung und die Dicki der Siliciumdioxydmaskierungsschicht 3 sind derar
gewählt, daß, wenn die Ionen auf die ganze Oberfläche:
gerichtet werden, Aluminiumatome, die in die Maskie rungsschicht 3 eindringen, nicht in die Oberfläche 2 de:
Siliciumkörpers eindringen. Auf diese Weise wird da: Element Aluminium selektiv in die Oberfläche 2 de:
Siliciumkörpers implantiert
Die mittlere Eindringtiefe von 60-keV-Argonionen ir Aluminium ist etwa 525 A und praktisch alle Argonio
nen, die die Aluminiumschicht 5 bombardieren, werdet in der Schicht 5 absorbiert und dringen nicht in di<
Oberfläche 2 des Siliciumkörpers ein. Etwa 96% dei Energie der Argcnionen wird auf die Aluminiumatonu
durch eine frontale Kollision übertragen und di< erhaltene Eindringtiefe der Aluminiumatome in entwe
der Aluminium oder Silicium ist etwa 0,09 μπι
Demzufolge dringen Aluminiumatome bis zu eine: mäßigen Tiefe in den Siliciumkörper 1 ein.
Da Aluminium ein Akzeptorelement in Silicium ist bilden die Aluminiumatome, die selektiv in die
Oberfläche 2 des .gleitenden Siliciumkörpers implantiert
sind, im Körper 1 ein an der Oberfläche liegende: p-leitendes Gebiet, das einen pn-übergang mit deir
angrenzenden Teil des Siliciumkörpers vom n-Leitfä· higkeitstyp bildet Wie oben erwähnt wurde, ist ir
gewissen Fällen eine Ausglühbehandlung erforderlich um die kristalline Halbleiterform wiederherzusteller
und Dotierungsatome von Zwischengitterlagen zt Substitutionslagen im Kristallgitter zu verschieben.
In F i g. 2 ist das von den implantierten Aluminiumatomen und dem mit dem angrenzenden Teil de;
Siliciumkörpers gebildeten Obergang beanspruchte Gebiet mit gestrichelten Linien angedeutet, weil dei
endgültige Umfang des Gebietes und die endgültige Lage des Übergangs während einer solchen Ausglühbehandlung
bestimmt werden.
In diesem Falle wird die Ausglühbehandlung bei niedriger Temperatur durchgeführt, um die Bildung
eines Aluminium-Süicium-Eutektikums zu verhindern das bei Temperaturen über etwa 5500C erhalten wird
Eine Ausglühbehandlung bei niedriger Temperatur wird bei 5000C während 30 Minuten in einer Stickstoff atmosphäre
durchgeführt. Auf diese Weise wird ein gui leitendes Anodengebiet 6 vom p-Leitfähigkeitstyp mil
einer Tiefe von etwa 0,015 μπι durch die implantierter
Aluminiumatome gebildet. Der pn-übergang 7 zwischen dem p-leitenden Gebiet 6 und dem angrenzenden
Teil des η-leitenden Siliciumkörpers endet an der Oberfläche 2 des Siliciumkörpers unterhalb der
SiliciumdioxydmaskierungsschichtS.
Die Aluminiumschicht 5, die auf der Siliciumdioxydmaskierungsschicht
3 und auf dem freigelegten Teil 4 der Oberfläche 2 des Siliciumkörpers befindlich ist,
bildet einen guten ohmschen Kontakt mit dem p-leitenden 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-Übergangsdiode geteilt
(siehe F i g. 3). In der hergestellten Anordnung ist die Siliciumdioxydmaskierungsschicht 3 als eine Isolierschicht
zur Isolierung eines Teiles der Anodenelektrode 5 gegen den η-leitenden Teil des Siliciumkörpers und als
eine passivierende Schicht auf der Oberfläche 2 an der Stelle vorhanden, an der der pn-übergang 7 endet.
pn-Übergangsdioden mit einer Durchbruchsspannung von 15 V sind nach einem Verfahren hergestellt
worden, das dem in diesem Beispiel beschriebenen Verfahren ähnlich ist.
Bei der Herstellung einer Schottky-Grenzschichtdiode wird eine Siliciumdioxydschicht mit einer Dicke von
etwa 0,5 μπι auf einer Oberfläche eines Siliciumkörpers
gebildet. Die Siliciumdioxydschicht weist eine öffnung auf, durch die ein Teil des η-leitenden Siliciumkörpers
freigelegt wird. Eine Elektrode in Form einer Goldschicht mit einer Dicke von etwa 0,05 μπι wird durch
selektive Goldablagerung auf dem freigelegten Teil der Oberfläche des Siliciumkörpers und auf angrenzenden
Teilen der Siliciumdioxydschicht gebildet Die Goldschichtelektrode
bildet mit dem freigelegten n-leitenden Oberflächenteil des Siliciumkörpers einen Schottky-Übergang.
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 schweres 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 der Oberfläche 12 des Siliciumkörpers, der
nicht mit der Siliciumdioxydschicht 13 überzogen ist, eindringen. Die Energie der bombardierenden Xenonionen
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 15 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 Ausgliihbehandlung bei hoher Temperatur ist nicht
erforderlich.
Bei der Herstellung eines Feldeffekttransistors mit isolierter Gateelektrode, von der Herstellungsstufen in
den Fig.5—10 gezeigt sind, wird eine Siliciumdioxydschicht
mit einer Dicke von etwa 1 μιτι auf einer
Oberfläche 22 eines η-leitenden Siliciumkörpers 21 angewachsen. Durch photolithographische Ätzverfahren
werden zwei öffnungen 20 in der Siliciumdioxydschicht
angebracht, damit Teile der Oberfläche des Siliciumkörpers an denjenigen Stellen freigelegt werden,
an denen gut leitende Source- und Drainkontaktgebiete angebracht werden müssen (siehe F i g. 5).
Durch eine Bordiffusion in die freigelegten Oberflächenteile des Siliciumkörpers werden gut leitende
diffundierte ρ+-leitende Source- und Drainkontaktgebiete gebildet; während dieser Diffusion wächst das
Siliciumdioxyd wieder an und wird in den öffnungen 20
eine dünne Schicht gebildet, während die Siliciumdioxydschicht 23' dicker wird. Die erhaltene Struktur ist in
F i g. 6 dargestellt.
Durch photolithographische Ätztechniken wird eine öffnung mit einer Breite von 40 μπι in der Siliciumdioxydschicht
23' angebracht, damit ein Teil der Oberfläche 22 des Siliciumkörpers, der die p+-lcitende
Kontaktgebiete enthält, freigelegt wird. Auf diese Weise
ίο wird eine verhältnismäßig dicke Siliciumdioxydmaskierungsschicht
23 auf der Oberfläche 22 des Siliciumkörpers angebracht
Eine Siliciumdioxydschicht mit einer Dicke von weniger als 0,1 μΐη wird auf dem freigelegten Teil der
is Oberfläche 22 des Siliciumkörpers dadurch angewachsen,
daß der Körper 21 bei 10000C in einem Strom
feuchten Sauerstoffes erhitzt wird. Die Dicke der verhältnismäßig dicken Siliciumdioxydmaskierungsschicht
23 wird während dieser Behandlung vergrößert.
Durch photolithographische Ätztechniken werden öffnungen mit einer Breite von etwa 5 μπι in der
dünneren Siliciumdioxydschicht gebildet, damit Teile 25 und 26 der Oberfläche 22 des Siliciumkörpers an den
Stellen freigelegt werden, an denen Source- und Drainelektroden die p+-leitenden Source und Drainkontaktgebiete
des Transistors kontaktieren werden. Auf diese Weise wird eine verhältnismäßig dünne
Siliciumdioxydschicht 24 gebildet (siehe F i g. 6).
Nickel wird selektiv auf der verhältnismäßig dünnen Siliciumdioxydschicht 24 zwischen den ρ+-leitenden Source- und Drainkontaktgebieten zur Bildung einer verhältnismäßig dicken metallenen Gateelektrode 27 des Feldeffekttransistors und auf den freigelegten Teilen 25 und 26 der ρ+-leitenden Source- und Drainkontaktgebiete zur Bildung von Source- und Drainelektroden 27' des Transistors niedergeschlagen. Die metallene Gateelektrode 27 weist eine Breite von 5 μπι auf, welche Breite, wie aus Nachstehendem hervorgeht, die Länge des stromführenden Kanals des Transistors bestimmt. Die erhaltene Struktur ist in F i g. 8 dargestellt.
Nickel wird selektiv auf der verhältnismäßig dünnen Siliciumdioxydschicht 24 zwischen den ρ+-leitenden Source- und Drainkontaktgebieten zur Bildung einer verhältnismäßig dicken metallenen Gateelektrode 27 des Feldeffekttransistors und auf den freigelegten Teilen 25 und 26 der ρ+-leitenden Source- und Drainkontaktgebiete zur Bildung von Source- und Drainelektroden 27' des Transistors niedergeschlagen. Die metallene Gateelektrode 27 weist eine Breite von 5 μπι auf, welche Breite, wie aus Nachstehendem hervorgeht, die Länge des stromführenden Kanals des Transistors bestimmt. Die erhaltene Struktur ist in F i g. 8 dargestellt.
Aluminium wird auf den Siliciumdioxydschichten 23 und 24, und auf den Nickelelektroden 27 und 27' zur
Bildung einer Aluminiumschicht 28 mit einer Dicke von 0,06 μπι niedergeschlagen. Die Außenbegrenzung der
Aluminiumschicht 28 wird auf der Siliciumdioxydmaskierungsschicht 23 durch photolithographische Ätztechniken
definiert.
Wie in Fig.9 mit Pfeilen angedeutet ist, werden
Wie in Fig.9 mit Pfeilen angedeutet ist, werden
so Ionen auf die Oberfläche 22 des Siliciumkörpers gerichtet und bombardieren dann die Aluminiumschicht
28. Ein Bündel von 160-keV-Kryptonionen wird benutzt. Bombardierende Kryptonionen übertragen kinetische
Energie auf Aluminiumatome, die demzufolge in die Siliciumdioxydschichten 23 und 24, die Nickel-Torelektrode
27 und die Nickel-Source- und -Drainelektroden 27' eindringen.
Aluminiumatome, die sowohl in die verhältnismäßig dicken Nickelelektroden 27 und 27' als auch in die
Siliciumdioxydschicht 23 eindringen, werden darin absorbiert und dringen nicht in die Oberfläche 22 des
Siliciumkörpers ein. Aluminiumatome, die in die verhältnismäßig dünne Siliciumdioxydschicht 24 eindringen,
dringen durch die Schicht 24 hin in die Oberfläche 22 des Siliciumkörpers ein. Dadurch werden
Aluminiumatome selektiv in die Oberfläche 22 des Siliciumkörpers implantiert, wie in F i g. 9 mit gestrichelten
Linien angegeben ist. Während des lonenbeschusses
wird der Körper 21 zum Durchführen einer Ausglühbehandlung bei mäßiger Temperatur auf 4500C erhitzt.
Kryptionen, die die Aluminiumschicht 28 bombardieren, werden absorbiert, ohne daß sie in den Siliciumkörper
eindringen; diese Absorption erfolgt in dem Material auf der Oberfläche 22 des Siliciumkörpers in
der Bahn der bombardierenden Ionen, und zwar in der Kombination der Aluminiumschicht 28 mit den Siliciumdioxydschichten
23 und 24 oder mit den Nickelelektroden 27 und 27'.
Die Aluminiumatome, die selektiv in die n-leitende Oberfläche 22 des Siliciumkörpers implantiert sind,
erstrecken sich seitlich in den diffundierten ρ+-leitenden Kontaktgebieten zur Bildung p-leitender Source- und
Drainzonen 29 und 30, die an die Oberfläche 22 grenzen, während der Teil der Oberfläche 22, der durch die
Nickel-Gateelektrode 27 gegen Implantation maskiert ist, das stromführende Kanalgebiet 31 des Feldeffekttransistors
bildet. Infolgedessen werden angrenzende Enden der Source- und Drainzonen 29 und 30 und die
zwischenliegende Stelle des Kanalgebietes 31 automatisch mit einer sehr geringen Überlappung fluchtrecht
zu der Nickel-Gateelektrode 27 angeordnet, so daß die Breite der Gateelektrode 27 die Länge des Kanalgebietes
31 zwischen den Source- und Drainzonen 29 und 30 bestimmt. Die vom Kanalgebiet 31 abgekehrte Außenoberfläche
sowohl der Source- als auch der Drainzone wird durch die maskierende Wirkung der verhältnismäßig
dicken Siliciumdioxydmaskierungsschicht 23 bestimmt.
Bei der Wahl der Dicke der Nickel-Gateelektrode 27 wird der ungünstige Effekt auf die Eigenschaften des
unmittelbar unterhalb der Gateelektrode 27 liegenden Teiles der SÜiciumdioxydschicht 24 in der hergestellten
Anordnung berücksichtigt; ein derartiger ungünstiger Effekt kann auf die Implantation von Aluminiumatomen
aus der Oberflächenschicht in diesen Teil zurückzuführen sein. Die Nickelelektroden 27 und 27' weisen somit
eine genügend große Dicke auf, um diesen ungünstigen Effekt auf einen zulässigen Pegel herabzusetzen.
Die Dicke der SÜiciumdioxydschicht 24 ist derart gewählt, daß akzeptabele Eigenschaften für die
Anordnung erhalten werden, daß Aluminiumatome zur Erzielung einer akzeptabelen Konzentration in die
erweiterten Teile der Source- und Drainzonen 29 und 30 eindringen können und daß in Kombination mit der
Aluminiumschicht 28 wenigstens der größte Teil der bombardierenden Kryptonionen absorbiert wird.
Durch die Nickelelektrode 27' auf den öffnungen in der SÜiciumdioxydschicht 24 kontaktiert die Aluminiumschicht
28 die Source- und Drainzonen 29 und 30 auf den Teilen 25 und 26 der Oberfläche 22 des
Siliciumkörpers. Dadurch, daß während des Ionenbeschusses Aluminiumatome aus der Aluminiumschicht 28
in die Nickelelektroden 27' eindringen, wird ein inniger Kontakt zwischen der Aluminiumschicht 28 und den
Nickelelektroden 27' gebildet.
Wenigstens ein mittlerer Teil der Aluminiumschicht 28 wird durch photolithographische Ätztechniken
entfernt, so daß verbleibende Teile 32 und 33 der Aluminiumschicht 28 gegeneinander isolierte Source-
bzw. Drainverbindungen des Feldeffekttransistors mit isolierter Gateelektrode bilden.
In diesem Beispiel wird die Scheibe anschließend zur Bildung der einzelnen Halbleiterkörper mit der in
F i g. 8 dargestellten Struktur und mit Zuflußleitern 5, G und D unterteilt, welche Leiter mit der Source, der
Gateelektrode und der Drain verbunden sind.
In einer Abwandlung dieses Beispiels ist die Anordnung eine integrierte Schaltung mit einem
Halbleiterkörper mit Gebieten verschiedener Feldeffekttransistoren mit isolierter Gaieeiektrode, die auf die
in diesem Beispiel beschriebene Weise gebildet sind. Nach dem Ionenbeschuß werden Teile der Aluminiumschicht
28 entfernt, während verbleibende Teile der Schicht 28 und die Elektroden 27 und 27' Elektrodenverbindungen
mit und Verbindungen zwischen einzelnen
ίο 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 Verbinclungsmuster auf der isolierenden und passivierenden Schicht und auf freigelegten Teilen
der Oberfläche des Halbleiterkörpers angebracht wird, wonach an der Oberfläche des Halbleiterkörpers
Halbleitergebiete der integrierten Schaltung durch Einführung von Dotierungsatomen aus der Metallschicht
in den Halbleiterkörper 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 im Beispiel als auch in der Abwandlung dieses Beispiels wird beim Anbringen der Aluminiumschicht 28
während düs Ionenbeschusses 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 Ionenbeschusses auftreten
können und Durchschlag der Isolierschicht und unerwünschte Oberflächeneffekte herbeiführen können.
Die ununterbrochene leitende Schicht sorgt dafür, daß die angrenzenden Oberflächenteile auf einem praktisch
gleichen Potential gehalten werden, und kann vorteilhaft an eine geeignete Spannungsquelle angeschlossen
werden, z. B. dadurch, daß die Schicht mit der Masse des Ionenbeschleunigers verbunden wird.
Bei der Herstellung einer durch Luft isolierten integrierten Schaltung, von der in den Fig. 11 —13
Herstellungsstufen gezeigt sind, ist das Ausgangsmaterial ein n-Ieitender Siliciumkörper 71, der einen Teil
einer η-leitenden Siliciumscheibe bildet, die eine epitaktische Schicht auf einem η+-leitenden Substrat
guter Leitfähigkeit enthält. Nur derjenige Teil des Körpers 71, der Gebiete eines bipolaren Transistors,
einer Übergangsdiode und eines Widerstands der integrierten Schaltung enthält, 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 Oberfläche 72 des Siliciumkörpers 71 zur Bildung einer 0,03 μΐη dicken
Antimonschicht 73 niedergeschlagen. Die Oberfläche 72 des Siliciumkörpers ist eine Oberfläche der n-leitenden
epitaktischen Schicht. Aluminium wird auf der ganzen Antimonschicht 73 zur Bildung einer 0,05 μιτι dicken
Aluminiumschicht 74 niedergeschlagen.
Wie mit Pfeilen in F i g. 11 angedeutet ist, werden Ionen auf die Oberfläche 72 des Siliciumkörpers
gerichtet und bombardieren dann die Aluminiumschicht 74 und die Antimonschicht 73, während sie durch
Energieübertragung bewirken, daß Antimon- und Aluminiumatome in die Oberfläche 72 des Siliciumkörpers
eindringen. Die bombardierenden Ionen bestehen aus Krypton und sind aus einer Krypton-Gasentladung
in Form eines lonenbündels mit modulierter Energie erhalten. Gleichzeitig wird eine Ausglühbehandlung bei
4500C durchgeführt Die Energie des Bündels variiert
von einem niedrigen Pegel E\ über einen Zwischenpegel E2 zu einem höheren Pegel E3. Krypton-Ionen holier
Energie £3 haben eine genügende Energie, um durch die
Aluminiumr-chicht 74 in die Antimonschicht 73 einzudringen
und zu bewirken, daß sowohl Aluminiumatome aus der Schicht 74 als auch Antimonatome aus der
Schicht 73 in die Oberfläche 72 des Siliciumkörpers eindringen. Bombardierende Kryptonionen mit einer
dem Zwischenpegel £2 entsprechenden Energie haben eine genügende Energie, um zu bewirken, daß
Aluminiumatome aus der Schicht 74 in die Oberfläche 72 des Siliciumkörpers eindringen, aber ihre Energie ist
ungenügend, um in die Aluminiumschicht /4 durchzudringen und zu bewirken, daß Antimonatome in die
Oberfläche 72 eindringen, während Aluminiumatome, die durch die Antimonschicht 74 dringen, nur das
Eindringen einer geringen Anzahl von Antimonatomen in die Oberfläche 72 des Siliciumkörpers bewirken.
Kryptonionen mit einer niedrigen dem Pegel £Ί entsprechenden Energie weisen eine ungenügende
Energie auf, um zu bewirken, daß entweder Aluminiumatome oder Antimonatome in die Oberfläche 72 des
Siliciumkörpers eindringen, während in gewissen Fällen der niedrige Energiepegel £Ί praktisch gleich Null ssin
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 F i g. 11 dargestellte a
Weise abgetastet. Die Energie £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 lonenbündels derartig, daß Aluminium- und Antimonatome selektiv in die Oberfläche des Halbleiterkörpers
zur Bildung der Gebiete der gewünschten Konfiguration, die in F i g. 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 Ätzung entfernt und eine weitere Ausglühbehandiung kann
durchgeführt werden. Implantierte Aluminiumatome bilden in der η-leitenden epitaktischen Schicht p-leitende
Gebiete, die die Basiszone 75 eines bipolaren Transistors T, das Gebiet 76 einer Übergangsdiode D,
und ein Isolierungsgebiet 77 eines Widerstandes R bilden. Implantierte Antimonatome bilden eine n-leitende
Emitterzone 78 in der Basiszone 75 des Transistors T und ein η-leitendes Widerstandsgebiet 79 im Isolierungsgebiet
77. Auf dem Körper wird bei etwa 45O0C eine Siliciumdioxydschicht 80 auf der ganzer. Oberfläche
72 des Siliciumkörpers niedergeschlagen, während durch Ätzung öffnungen in der Schicht 80 gebildet
werden, damit die darunterliegenden Siliciumgebiete freigelegt werden. Aluminium wird auf der Siliciumdioxydschicht
80 und auf den freigelegten Teilen der Oberfläche 72 des Siliciumkörpers niedergeschlagen zur
Bildung einer Aluminiumschicht, die dann durch Ätzung in das gewünschte Muster gebracht wird zur Bildung
von Kontakten mit und Verbindungen zwischen den unterschiedlichen Schaltungselementen, z. B. dem Transistor
Τ; der Diode D und dem Widerstand R der
integrierten Schaltung. Das Aluminiumkontaktierungs-
und Verbindungsmuster ist in F i g. 12 mit 81 bezeichnet.
Die innerhalb aer Schaltung liegenden Schaltungselemente werden durch Luftisolieruixg elektrisch gegeneinander
isoliert Glas wird auf der Oberfläche des Körpers mit der Siliciumdioxydschicht 80 und dem Aluminiummuster
81 zur Bildung eines steifen isolierenden Trägers 82 angebracht. Der Siliciumkörper 71 wird dann durch
eine mechanische Schleifbearbeitung zur Entfernung von Material von der der Oberfläche 72 gegenüberliegenden
Hauptoberfläche des Körpers dünner gemacht. Auf diese Weise wird der größte Teil des n+-leitenden
Substrats vom Körper 71 entfernt. Anschließend werden Luftisolierungskanäle in dem dünner gemachten
Körper 71 dadurch gebildet, daß von der der Oberfläche 72 gegenüberliegenden Oberfläche des Körpers her
eine anisotrope Ätzbehandlung 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 Luftisolierungskanal 83 einen zu dem Transistor T gehörigen Teil von einem zu der Diode D
und dem Widerstand R gehörigen Teil trennt.
Bei der Herstellung einer an Hand der Fi g. 14 und 15
zu beschreibenden Galliumarsenid-Photokathode wird von einem p-leitenden Galliumarsenidsubstrat 91 mit
einer Akzeptorkonzentration von 10'5 Atomen/cm3
ausgegangen. Es ist bekannt, daß Galliumarsenid in Verbindung mit Cäsium Strahlung aussenden kann.
Elektromagnetische Strahlung von mehr als 1,4 eV bildet Elektronen-Löcherpaare im Galliumarsenid und
die Elektronen innerhalb einer Diffusionslänge der Oberfläche können aus der Oberfläche entweichen. Zum
Erhalten eines angemessenen Wirkungsgrades soll die Modulation von Energiebändern an derGalliumarsenidoberfläche
über einen sehr kleinen Abstand erfolgen; dies erfordert eine hohe Galliumarsenid-Dotierungskonzentration,
z. B. eine Akzeptorkonzentration von mindestens 5 · 1019 Atomen/cm3. Die Lebensdauer der
Minoritätsladungsträger und somit die Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger sind aber kürzer in
Substraten mit hoher Dotierung als in Substraten mit niedriger Dotierung, so daß die Verwendung von
Substraten mit hoher Dotierung die Quantumausbeute herabgesetzt und daher unerwünscht ist.
Bei dem in diesem Beispiel angewandten Verfahren zur Herstellung einer Galliumarsenid-Photokathode
wird durch Rückstoß-Implantation Zink zur Bildung einer hohen Akzeptorkonzentration in eine flache
Schicht an einer Hauptoberfläche eines p-leitenden Substrats 91 mit einer niedrigen Akzeptorkonzentration
von 1015 Atomen/cm3 eingebaut. Auf diese Weise tritt
Modulation des Energiebandes über einen sehr kurzen Abstand an der Oberfläche auf, während der größte Teil
des Substrats eine große Diffusionslänge für Elektronen aufweist, so daß eine größere Anzahl von Elektronen
durch Photoemission injektiert werden.
Das Verfahren wird auf folgende Weise durchgeführt.
Das p-leitende Galliumarsenidsubstrat 91 wird in einem Vakuum von etwa 10-10Torr gespaltet und Zink
wird auf eine durch Spaltung erhaltene Hauptoberfläche 92 des Substrats 91 zur Bildung der Schicht 93 mit einer
Dicke von etwa 0,055 μΐπ aufgedampft.
Das Substrat 91 mit der Schicht 93 wird in eine lonenauffangkammer 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 Zinkatome erhöhen die Akzeptorkonzentration
einer Oberflächenschicht 94 des Substrats 91 in erheblichem Maße, welche Oberflächenschicht 94 eine
Tiefe von weniger als 0,02 μπι hat. Auf diese Weise wird
eine flache Schicht 94 mit hoher Akzeptorkonzentration auf einer Hauptoberfläche 92 eines p-leitenden Galliumarsenidsubstrats
91 mit niedriger Dotierungskonzentration gebildet.
Nach dem Beschüß wird das Substrat 91 einer sel.r
kurzen Tauch-Ätzbehandlung in Salzsäure zum Entfernen des Zinküberschusses unterworfen, wonach es in
eine Vakuumkammer gesetzt wird. Das Substrat 91 wird durch Erhitzung im Vakuum bei 6000C während 5 bis 10
Minuten gereinigt Ein etwa verbleibender Zinküberschuß verdampft dabei von der Oberfläche 92 her und
das Substrat 91 wird ausgeglüht, wobei das implantierte Zink elektrisch aktiv wird. Dann werden in dem gleichen
Vakuum Cäsium und Sauerstoff nacheinander auf der Oberfläche 92 des Substrats 91 bei Zimmertemperatur
zur Bildung einer Schicht 95 (siehe Fig. 15) niedergeschlagen, während die Photoemission von der Oberfläche
92 her kontinuierlich kontrolliert wird. Die
5 Oberfläche 92 wird auf diese Weise mit Cäsium und Sauerstoff behandelt, bis die Photoemission durch ein
Maximum geht.
Obwohl in den beschriebenen Ausführungsbeispielen ein Teil der das erwähnte Element enthaltenden Schicht
ίο einem einzigen Ionenbeschuß 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 Implantationskonzentrationsprofils in dem Feststoffteil unterhalb des Teiles der Schichten
geändert werden. Bei den Ausführungsbeispielen können auch andere übliche Techniken und/oder
Materialien, ζ B. andere Halbleitermaterialien, Isolierungs- und/oder passivierende und leitende Materialien,
Dotierungselemente und Ionenarten Anwendung finden.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (34)
1. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, bei dem eine Oberflächenschicht eines
Halbleiterkörpers mit Ionen bombardiert wird, um zu bewirken, daß Atome der Oberflächenschicht
durch Übertragung von kinetischer Energie von den bombardierenden Ionen auf die genannten Atome
mittels Kollision aus der Oberflächenschicht in eine darunterliegende Zone des Halbleiterkörpers zur
Änderung der elektrischen Eigenschaften dieser darunterliegenden Zone eingebaut werden, dadurch
gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht
(5; 27"; 74; 93) aus einem vom Halbleiterkörper abweichenden Material besteht und daß die Zusammensetzung und die Dicke des auf
der Oberfläche des Halbleiterkörpers in der Bahn der bombardierenden Ionen liegenden Materials
derart gewählt sind, daß der größte Teil der die Oberflächenschicht bombardierenden Ionen absorbiert
wird, ohne in den Halbleiterkörper einzudringen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht lediglich aus
den einzubauenden Atomen besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Oberflächenschicht
höchstens 0,1 μηι beträgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Bahn der
bombardierenden Ionen liegende Material auf die Oberflächenschicht beschränkt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Oberflächenschicht
angebracht wird, deren Dicke mindestens 0,05 μπι beträgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die zu implantierenden
Atome enthaltende Oberflächenschicht (28; 74) auf einer zweiten, auf der Oberfläche des
Halbleiterkörpers befindlichen Schicht (24; 73) angebracht wird, wobei die Zusammensetzungen
und die Dicken der beiden Schichten derart gewählt sind, daß der größte Teil der bombardierenden
Ionen absorbiert wird, ohne in den Halbleiterkörper einzudringen, während die zu implantierenden
Atome aus der Oberflächenschicht (28; 74) durch die zweite Schicht (24; 73) hin in den Halbleiterkörper
eindringen.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die bombardierenden
Ionen Ionen eines inerten Gases sind und aus einer Gasentladung erhalten werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Ionen verwendet
werden, deren Energie im Bereich von lOkeV bis 100 keV liegt.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberflächenschicht eine Metallschicht ist und daß wenigstens ein Teil dieser Metallschicht in
einer hergestellten Anordnung als Elektrodenteil der Anordnung beibehalten wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht einen Schottky-Übergang
mit der darunterliegenden Zone des Halbleiterkörpers bildet und daß die Atome, die aus
der Metallschicht in die darunterliegende Zone des Halbleiterkörpers eindringen, an seiner Oberfläche
einen innigen gleichrichtenden Kontakt zwischen der Metallschicht und dem Halbleiterkörper herstellen.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß für die zu implantierenden Atome ein Dotierungselement vom einen
Leitfähigkeitstyp gewählt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Atome des Dotierungselements
vom einen Leitfähigkeitstyp in eine Zone des Halbleiterkörpers von diesem einen Leitfähigkeitstyp eindringen.
13. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die Halbleiteranordnung eine Halbleiterphotokathode
ist, dadurch gekennzeichnet, daß die implantierten Atome des Dotierungselements die Dotierungskonzentration
erhöhen, wodurch die Photoemission gesteigert wird.
14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Atome des Dotierungselements vom einen Leitfähigkeitstyp in eine Zone des
Halbleiterkörpers vom anderen Leitfähigkeitstyp eindringen.
15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die Halbleiteranordnung eine Anordnung zum Detektieren
und/oder Messen von Strahlung ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht auf der
ganzen einen Hauptoberfläche der Zone des Halbleiterkörpers angebracht und mit Ionen bombardiert
wird, um zu bewirken, daß Atome des Dotierungselements in die ganze eine Hauptoberfläche
eindringen und in der darunterliegenden Zone des Halbleiterkörpers ein Gebiet vom einen
Leitfähigkeitstyp bilden, das mit dem angrenzenden Teil des Halbleiterkörpers vom anderen Leitfähigkeitstyp
einen strahlungsempfindlichen pn-übergang bildet.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Maskierungsschicht
(23) selektiv auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers angebracht und die Oberflächenschicht
(28) auf der Maskierungsschicht (23) und auf wenigstens einem unmaskierten Teil der Oberfläche
des Halbleiterkörpers (21) angebracht wird, wobei die Zusammensetzung und die Dicke der Maskierungsschicht
derart gewählt sind, daß, wenn die Ionen auf die ganze erwähnte Oberfläche des Halbleiterkörpers gerichtet werden, Atome, die aus
der erwähnten Schicht in die Maskierungsschicht eindringen, nicht in die Oberfläche des Halbleiterkörpers
eindringen, so daß die Implantierung in die Oberfläche des Halbleiterkörpers selektiv erfolgt.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Maskierungsschicht aus
Siliciumdioxid besteht und daß wenigstens ein Teil der Maskierungsschicht in der hergestellten Anordnung
als isolierende und/oder passivierende Schicht auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers beibehalten
wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Atome des Dotierungselements
in eine Zone des Halbleiterkörpers vom einen Leitfähigkeitstyp implantiert werden, die mit dem
angrenzenden Teil der Halbleiteroberfläche vom anderen Leitfähigkeitstyp einen pn-Übergang bildet,
der an der erwähnten Oberfläche des Halbleiterkör-
pers unter der Siliciumdioxidmaskierungsschicht
endet.
19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Maskierungsschicht (27) aus
Metall besteht und daß wenigstens ein Teil der Schicht als Elektrodenteil in der hergestellten
Anordnung beibehalten wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem die Halbleiteranordnung einen Feldeffekttransistor mit
isolierter Gateelektrode enthält, und bei dem die metallene Maskierungsschicht eine metallene Gateelektrode
enthält, die auf einer dünnen Isolierschicht auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers
angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die implantierten Atome des Dotierungselements vom
einen Leitfähigkeitstyp Source- und Drainzonen vom einen Leitfähigkeitstyp bilden, die an die
Oberfläche grenzen, wobei der Teil der Oberfläche des Halbleiterkörpers, der durch die metallene
Gateelektrode gegen Implantation maskiert ist, das Kanalgebiet des Feldeffekttransistors bildet.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Maskierungsschicht (23) auf
einem isolierenden Material aufgebracht wird und den Außenrand sowohl der Source- als auch der
Drainzonen definiert.
22. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Maskierungsschicht aus
Metall aufgebracht wird und ferner metallene Source- und Drainelektroden (27) enthält, die auf der
Oberfläche des Halbleiterkörpers auf zuvor gebildeten, gut leitenden Halbleiter-Source- und Drainkontaktgebieten
des Halbleiterkörpers angebracht werden.
23. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die zweite Schicht mit einem Dotierungselement vom anderen Leitfähigkeitstyp
auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers angebracht wird und daß die Energie der bombardierenden
Ionen derart gewählt wird, daß durch Energieübertragung Atome der beiden Dotierungselemente
in die darunterliegende Zone des Halbleiterkörpers eindringen.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die das Dotierungselement
vom einen Leitfähigkeitstyp enthaltende Oberflächenschicht (74) über der zweiten Schicht (73) auf
einer Zone (72) des Halbleiterkörpers vom anderen Leitfähigkeitstyp angebracht wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24, bei dem die Halbleiteranordnung einen bipolaren Transistor mit
einer Emitterzone vom erwähnten anderen Leitfähigkeitstyp und einer Basiszone vom einen Leitfähigkeitstyp
enthält, dadurch gekennzeichnet, daß während des Ionenbeschusses die Atome des Dotierungselements vom einen Leitfähigkeitstyp
aus der Oberflächenschicht (74) in den Halbleiterkörper eindringen und ein Gebiet vom einen
Leitfähigkeitstyp bilden, das zu der Basiszone (75) des Transistors gehört, während schwerere Atome
des Dotierungselements vom anderen Leitfähigkeitstyp in den Halbleiterkörper bis zu einer
geringeren Tiefe aus der zweiten Schicht (73) eindringen und ein Gebiet vom anderen Leitfähigkeitstyp
bilden, das zu der Emitterzone (78) des Transistors gehört.
26. Verfahren nach Anspruch 25, bei dem die Halbleiteranordnung eine integrierte Schaltung ist,
die den bipolaren Transistor und mindestens ein weiteres Schaltungselement enthalt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Atome der beiden Dotierungselemente gleichzeitig Halbleiterzonen des bipolaren Transistors und dk;s oder der anderen
Schaltungselements bzw. -elemente, bilden.
27. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß
die Oberflächenschicht (74) und die zweite Schicht (73) von einem lonenbündel mit modulierter Energie
abgetastet werden, wobei die Energie derart moduliert wird, daß Atome der beiden Dotierungselemente selektiv in die Oberfläche des Halbleiterkörpers
implantiert werden und Halbleitergebiete der gewünschten Konfiguration der Halbleiteranordnung
bilden.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 27, bei dem die Halbleiteranordnung eine integrierte
Schaltung ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Atome des einen Dotierungselements in eine Zone
des Halbleiterkörpers impfantiert werden, die wenigstens im wesentlichen den anderen Leitfähigkeitstyp
aufweist und sich auf einem Halbleitersubstrat vom einen Leitfähigkeitstyp befindet.
29. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der
Halbleiterkörper aus Silicium besteht.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht aus
Aluminium besteht.
31. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht aus Antimon
besteht.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper
aus Germanium besteht.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper
aus einer A1"Bv-Verbindung besteht.
34. Verfahreil nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper
aus einer AMBV1-Verbindung besteht.
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| GB5657469 | 1969-11-19 |
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