DE2060348A1

DE2060348A1 - Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung und durch dieses Verfahren hergetellte Halbleiteranordnung

Info

Publication number: DE2060348A1
Application number: DE19702060348
Authority: DE
Inventors: Beale Julian Robert Anthony
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1969-12-18
Filing date: 1970-12-08
Publication date: 1971-06-24
Also published as: DE2060348B2; BE760417A; NL7018159A; CH519790A; FR2116324B1; FR2116324A1; SE355895B; GB1324507A; DE2060348C3; ES386515A1; US3704177A

Description

PHB. 32023» Va / WJM.

Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung und durch dieses Verfahren hergestellte Halbleiteranordnung.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper mit Emitter-, Basis- und Kollektorzonen eines Bipolartransistors, bei dem die Basiszone einen demder Emitter- und Kollektorzonen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp aufweist und voneinander getrennte streifenförmige Teile enthält, die unter der Emitterzone liegen und eine höhere Leitfähigkeit als ein wirksamer Teil der zwischenliegenden Basiszone aufweisen. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf durch dieses Verfahren hergestellte Halbleiteranordnungen. Eine derartige Halbleitefanordnung kann ein gesonderter Bipolartransistor oder eine integrierte Schaltung sein, die ala eines der Schaltungselemente

ui 109826/1538

PHB. 32023. - 2 -

einen Bipolartransistor enthält. Der Transistor kann ein Hochfrequenz-Bipolartransistor, z.B. für Betrieb im Gigahertzbereich, sein.

Diedden Leitfähigkeitstyp bestimmende Dotierungskonzentration des Teiles der Basiszone eines Bipolartransistors, der direkt unter dem Emittergebiet liegt, ist häufig das Ergebnis eines Kompromisses zwischen einem hohen für einen niedrigen Eigenbasiswiderstand erforderlichen Wert und einem niedrigen für eine niedrige Emitter-Erschöpfungskapazität erforderlichen Wert. Ein derartiges Kompromiss kann die Eigenschaften eines Transistors, z.B. eines Hochfrequenztransistors, der mit einer praktisch gleichmässigen Dotierungskonzentration in seiner aktiven Basiszone hergestellt ist, wesentlich beeinträchtigen.

Eswwurde bereits vorgeschlagen, eine gitterförmige metallische Struktur in der Basiszone des Bipolartransistors zu bilden, um den Basiswiderstand herabzusetzen. Es ist aber If bei sehr dünnen Basiszonen besonders schwierig, eine Metallelektrode innerhalb der Basiszone eines Halbleiterkörpers anzuordnen.

In der USA Patentschrift Nr. 2980830 wurde vorgeschlagen, in der Basiszone eines Bipolartransistors durch Diffusion in einiger Entfernung voneinander liegende streifenförmige Teile oder "Rippen" zu bilden, die eine höhere Leitfähigkeit als ein anderer Teil der Basiszone aufweisen. Derartige streifeaförmige Teile können den Basiswiderstand herabsetzen. In der Beschreibung werden komplexe Ausdiffusions- und

109826/1538

PHB. 32023.

Materialentfernungsschritte bei der Bildung der streifenförmigen Teile erläutert; derartige Schritte können Tür Halbleiter-• anordnungen mit besonders gedrängten Geometrien unerwünscht sein. Ferner lässt sich durch Diffusionstechniken die Lage solcher streifenförmiger Teile in bezug auf die Emitter-Basis- und Kollektor-Basis-pn-Ubergänge nicht leicht mit grosser Genauigkeit definieren, welcher Faktor den Wert der Uberganggekapazitäten und die Grenzfrequenz des Transistors beeinflusst. Auch lässt sich die Dotierungskonzentration schwer derart regeln, dass genau definierte strei£enfÖrmige Teile mit wesentlich höherer Leitfähigkeit als die angrenzenden Teile der Basiszone und einem hohen Dotierungskonzentrationsgradienten zwischen diesen Teilen erhalten werden; es hat sich herausgestellt, dass eine bedeutende Injektion von Minoritätsladungsträgern in der Basiszone am Übergang zwischen den streifenförmigen Teilen und angrenzenden Teilen der- Basiszone auftreten kann, wenn der erwähnte Dotierungskonzentrationsgradient klein ist, was eine Herabsetzung der Speicherkapazität des Transistors veranlassen kann. Ausserdem können derartige diffundierte streifenförmige Teile eine grosse Oberfläche einnehmen und die von der ganzen Basiszone beanspruchte Oberfläche wesentlich vergrössern, oder sie können die Bildung einer Basiszone mit einer erheblich variierenden Dicke veranlassen.

Es ist wünschenswert, streifenförmige Teile mit einer hohen Leitfähigkeit in der Basiszone eines Transietors durch verhältnismässig einfache Verfahren und ohne wesentliche

Beeinflussung der Kapazität der Emitter-Erschöpfungsschicht, der

109826/1536

PHB. 32023.

- Zj. _

Diffusionskapazität und der Gesaotbasisoberflache zu bilden. Die Regelmöglichkeit zur Bestimmung der Lage von Dotierungskonzentrationen und Konzentrationsgradienten, in bezug auf jeden streifenförmigen Teil ist ein wesentlicher Faktor bei der Bildung derartiger streifenförmiger Teile.

Ein Verfahren der eingangs erwähnten Art ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass durch Ionenimplantation Dotierungsatome vom erwähnten entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp selektiv in den Halbleiterkörper über denjenigen Teil des Körpers eingebaut werden, in dem die Emitterzone angebracht wird, wobei die Gebiete, in die die erwähnten Atome implantiert werden, derart gewählt werden, dass Dotierungsatome, die auf diese Weise implantiert worden sind, maximale Konzentrationen in Gebieten aufweisen, die im Halbleiterkörper voneinander getrennt sind, und wobei die Energie der bombardierenden Ionen derart gewählt ist, dass die maximale Konzentrationen auf einer Tiefe auftreten, die grosser als die ffiefe ist, auf der der Emitter-Basis-Ubergang angebracht wird, wobei die auf diese Weise implantierten Dotierungsatome die erwähnten voneinander getrennten streifenförmigen Teile des Basisgebietes bilden.

In diesem Zusammenhang soll der Ausdruck "Ionenimplantation" auch erforderlichenfalls eine Ausglühbehandlung umfassen, durch die die Kristallgitterstruktur wiederhergestellt wird und Dotierungsatome zu Substitutionslagen im Kristallgitter verschoben werden. Diese Behandlung kann derart durchgeführt werden, dass der Halbleiterkörper gleichzeitig

109826/1538

mi ι «ι

PHB. 32023. — 5 —

mit oder nach dem Dotierungsionenbeschuss erhitzt wird. Es ist einleuchtend^ dass die endgültige Lage einer Verbindung oder eines Übergangs zwischen Dotierungskonzentrationen im Körper nur während einer derartigen Ausglühbehandlung definiert werden kann.

Das Anbringen der streifenförmigen Teile durch selektive Implantation von Dotierungsionen mit einem bestimmten Energiewert oder Spektrum kann auf verhältnismässig einfache Weise dadurch erfolgen, dass selektiv mit einem fokussierten Ionenbündel abgetastet wird und/oder dass der Halbleiterkörper selektiv gegen Ionenimplantation maskiert wird, wodurch eine wesentlich genauere Regelung der Konfiguration und der Lage, der Dotierungskonzentration und des Konzentrationsgradienten der erwähnten streifenförmigen Teile in bezug auf andere Teile der Basiszone erhalten wird als durch bisher verwendete übliche Diffusionstechniken möglich ist.

Eine derartige Ionenimplantation durch eine Maske gestattet insbesondere sehr schroffe Änderungen in drei Dimensionen in der implantierten Dotierungsionenkonzentration, so dass genau definierte gut leitende streifenförmige Teile der Basiszone gebildet werden können, die unter der Emitterzone vergraben sind. Auf diese Weise kann eine Anordnung hergestellt wenden, in der die Funktion der seitlichen Leitfähigkeit für den Basisstrom und die Funktion von Stromtranspozrt zwischen Emitter und Kollektor zwischen verschiedene Teile der Basiszone unterhalb der Emitterzone scharf voneinander getrennt sind»

109826/1538

PHB. 3202 3. - 6 -

Derartige genau definierte gut leitende streifenförraige Teile können einen niedrigen Basiswiderstand unterhalb der Emitterzone herbeiführen, wobei die Emitter-Erschöpfungsund Diffusionskapazitäten nur in geringem Masse herabgesetzt werden und die Gesamtbasisoberfläche unterhalb der Emitterzone nicht in unerwünschtem Masse vergrössert wird.

In gewissen Anordnungen werden durch das Vorhandensein anderer gut leitender streifenförmiger Teile auf Teilen der Basiszone - mit Ausnahme des unmittelbar unterhalb der Emitterzone liegenden Teiles - die Eigenschaften der Anordnung nicht beeinträchtigt; in solchen Fällen kann bei der Bildung der streifenförmigen Teile, die unmittelbar unterhalb der Emitterzone liegen, eine grosse Gruppe streifenförmiger Teile angebracht werden und brauchen an die laterale Ausrichtung zwischen den Lagen der Gruppe streifenförmiger Teile und dem Teil des Körpers, in dem die Emitterzone angebracht wird oder angebracht werden muss, keine strengen Anforderungen gestellt zu werden.

Da die streifenförmigen Teile voneinander getrennt angebracht werden müssen, ist es erforderlich, dass die Lagen der maximalen den Leitfähigkeitstyp bestimmenden Dotierungskonzentrationen angrenzender streifenförmiger Teile voneinander getrennt sind und dass diese Konzentrationen höher als die den Leitfähigkeitstyp bestimmende Dotierungskonzentration eines aktiven zwischenliegenden Teiles der Basiszone sind.

Bei einer Ausftihrungsform wenden die erwähnten streifenförmigen Teile dadurch voneinander getrennt angebracht,

109826/1536

PHB. 32023.

•dass ein fokussiertes Ionenbündel benutzt wird, das selektiv auf die Halbleiteroberfläche gerichtet wird. Bei einer ande-, ren Ausführungsform befindet sich eine Maskierungsschicht auf der bombardierten Oberfläche zum Maskieren von Teilen der Halbleiteroberfläche gegen die Ionenimplantation und zum Definieren des gegenseitigen Abstandes der streifenförmigen Teile.

Die sehr schroffen lateralen Änderungen in der implantierten Dotierungskonzentration der streifenförmigen Teile, die durch Ionenimplantation erhalten werden können, sind wichtig, wenn das Übergangsgebiet zwischen jedem streifenförmigen Teil und einem aktiven Teil der Basiszone auf ein Mindestmass herabgesetzt werden muss. Die Diffusionskapazität pro Oberflächeneinheit dieses Ubergangsgebietes ist hoch, weil die streifenförmigen Teile im allgemeinen dicker als die aktiven Teile sind, während die Diffusionskonstante der Minoritätsäadungsträger durch die zusätzliche Dotierungskonzentration herabgesetzt wird. Die Übergangszeit in einem derartigen Übergangsgebiet ist also lang, während die Dotierungskonzentration noch keinen Wert erreicht hat, der genügend hoch ist, um einen niedrigen Injektionspegel zu erhalten. Bei einer Dotierungskonzentration in den streifenförmigen Teilen, die mindestens gleich dem 10-fachen der Dotierungskonzentration der aktiven Teile der Basiszone ist, ist der Xnjektionspegel in den streifenförmigen Teilen vernachlässigbar. Durch Anwendung von Ionenimplantation bei der Bildung der streifenförmigen Teile sind . hohe Dotierungskonzentrationsgradienten erzielbar, so dass die

109826/1536

PHB. 32023. - 8 -

Dotierungskonzentration der streifenförmigen Teile auf einen Wert ansteigen kann, der zumindest gleich dem 10-fachen des Wertes der Dotierungskonzentration der aktiven Teile ist über einen Abstand, der im Vergleich zu der Breite aktiver Teile der Basiszone klein 1st; das Ubergangsg-ebiet ist also auf ein Mindestmass beschränkt und die Speicherkapazität durch das Vorhandensein der streifenförmigen Teile wird vernachlässigbar.

Wenn eine Maskierungsschicht in Form eines Gitters zur Bestimmung des gegenseitigen Abstandes der streifenförmigen Teile verwendet wird, kann das Maskierungsschichtgitter eine Struktur aufweisen, die durch photolithographische Ätztechniken bestimmt wird. In diesem Falle kann der gegenseitige Abstand der gebildeten streifenförmigen Teile z.B. höchstens 2,5 /um sein.

Die Maskierungsschicht in Form eines Gitters kann vorteilhaft aus einem Schwermetall bestehen.

Wenn die Emitterzone durch den Einbau von Dotierungs-

^ atomen in die Halbleiteroberfläche durch eine Öffnung in einer Maskierungsschicht, z.B. einer Siliciumdioxydschicht, gebildet wird, kann die öffnung durch photolithographische Ätztechniken angebracht werden, wobei ein photoempfindliches Reservierungsmittel benutzt wird, das mit Ultraviolettlicht bestrahlt wird, um die Öffnung in der Maskierungsschicht zu definieren. Wenn in einem solchen Falle eine Maskierungsschicht verwendet wird, um den gegenseitigen Abstand der implantierten streifenförmigen Teile unmittelbar unterhalb des Halbleiterteiles, in dem das Emittergebiet angebracht wird oder angebracht werden muss,

109826/1538

PHB. 32023.

zu bestimmen, kann eine für Elektronen empfindliche Schicht, die z.B. mit einem fokussierten Elektronenbündel bombardiert wird, zum Definieren der Maskierungsschicht benutzt werden. Die Maskierungsschicht kann aus einem Material bestehen, das durch Elektronenbeschuss von Teilen einer für Elektronen empfindlichen Schicht gebildet ist, z.B. Siliciumdioxyd aus einer Polymethylcyclosiloxan-(PMCS)-Schicht. Bei einer anderen Ausführungsform ist die Maskiernngsschiclit aus einem Schwermetall hergestellt und weist sie eine Struktur auf, die durch Maskierungs- und Ätztechniken unter Verwendung eines für Elektronen empfindlichen Reservierungsmittels bestimmt wird. Das für Elektronen empfindliche Reservierungsmittel kann z.B. Polymethylmetacrylat (ΡΗΜΑ) sein, das ein positives Photoreservierungsmittel ist, während das Schwermetall z.B. Chrom sein kann. Unter Verwendung eines solchen Verfahrens können streifenförmige Teile mit verhältnismässig scharfen Rändern gebildet werden, wobei der den Leitfähigkeitstyp bestimmende Dotierungskonzentrationsgradient an den Rändern der streifenförmigen Teile sowohl in der Quer- als auch in der Längsrichtung verhältnianässig gross ist, während der gegenseitige Abstand der streifenförmigen Teile z.B. höchstens 1 /tun sein kann. Wenn beim Betrieb der Anordnung Strom aus den Basiskontakteanan den streifenförmigen Teilen entlang zu der aktiven Basiszone flieset» fliesst, wenn die unmittelbar unterhalb der Emitterzone liegenden streiferiförmigen Teile genau definiert sind und verhältnismässig nahe beieinander liegen, der Strom in den aktiven Teilen der Basiszone nur über einen verhältnismässig kurzen Abstand) dies 1st

109826/1538

PHB. 32023.

- 10 -

der Unterteilung der Emitterzone in eine Anzahl kleinerer Emitterteilzonen äquivalent. Wenn z.B. die Emitterzone des erwähnten Transistors die kleinste Breite aufweist, die bei den bekannten photolithographischen Techniken brauchbar ist, hat die Bildung mit Hilfe der Elektronenbündeltechnik voneinander getrennter streifenförmiger Teile unterhalb des Halbleiterteiles, in dem die Emitterzone angebracht wird oder ange-

k bracht werden muss, einen Effekt auf die Transistorwirkung, der der Bildung verschiedener kleinerer Emitterzone äquivalent ist. Dies kann wichtig sein für für sehr hohe Frequenzen geeignete Transistoren, z.B. Transistoren mit einem f„won 10 gHz oder sogar höher.

Für einen Hochfrequenz-Bipolartransistor gibt es einen bevorzugten Bereich von Werten des gegenseitigen Abstandes der streifenförmigen Teile. Eine untere Grenze wird durch die Speicherkapazität bestimmt, weil die Eigenschaften nahe beieinander liegender oder ineinander übergehender streifen-

W förmiger Teile annähernd denen eines ununterbrochenen gut leitenden Schichtteiles in der Basiszone gleich sind, so dass eine hohe Durchlassvorspannung erforderlich sein wird, um darin einen Emitterstrom eines bestimmten Wertes zu injizieren. Eine obere Grenze wird durch einen Basiswiderstand bestimmt, weil

2 2 dieser Widerstand von einem Faktor von etwa f.b /a beeinflusst

, wird, wobei a die Breite der Emitterzone, b die Trennung zwischen den streifenförmigen Teilen der Basiszone darstellt und f_ den Wert 2 für gleiche Breiten streif enförmiger Teile und zwischenliegender Teile der Basiszone aufweist. Da die er-

109826/1538

tv i.D.Π.t?TT.

PHB. 32023·

- 11 -

wähnten streifenförmigen Teile unter Anwendung selektiver Ionenimplantation gebildet werden, kann der Höchstwert der den Leit-■fähigkeitstyp bestimmenden Dotierungskonzentration jedes streifenförmigen Teiles verhältnismässig hoch sein, wobei verhältnismässig hohe den Leitfähigkeitstyp bestimmende Dotierungskonzentrationsgradienten an.den Rändern der streifenförmigen Teile aufrechterhalten werden können; der erwähnte Höchstwert kann z.B. mindestens eine Grössenordnung oder sogar mindestens zwei Grössenordnungen höher als die den Leitfähigkeitstyp bestimmende Dotierungskonzentration von Teilen der Basiszone am Emitter-Basis-lJbergang und zwischen den erwähnten streifenförmigen Teilen sein. Andere Teile der Basiszone der streifenförmigen Teile können durch Diffusion gebildet werden; auch können sie mit grosser Genauigkeit durch Implantation gebildet werden. Die den Leitfähigkeitstyp bestimmende Dotierungskonzentration der Basiszone am Emitter- Basis-Ubergang und zwischen den streifenförmigen Teilen kann z.B. in der Grössen-Ordnung von 10 Atomen/cm³ liegen. Der Höchstwert der den Leitfähigkeitstyp bestimmenden Dotierungskonzentration jedes streifenförmigen Teiles kann z.B. mindestens 10 Atome/cm³ oder sogar mindestens 10 Atome/cm³ betragen.

Für den Beschuss kann eine genügend hohe Ionendosis angewandt werden, um die Gebiete des einkristallinen Halbleiterkörpers, in denen die streifenförmigen Teile angebracht sind, amorph zu machen. Während einer anschiiessenden Ausglühbehandlung bei z.B. 800° C werden die amorphen Gebiete umkristal- ,

lisiert, damit die einkristalline Gitterstruktur wiederherge-

109826/1538

PHB. 32023-

- 12 -

stellt wird. Der hohe Wert, den die Dosis haben muss, um derartige amorphe Gebiete zu erhalten, kann dadurch herabgesetzt werden, dass der Halbleiterkörper während der Implantation abgekühlt wird. Bei Anwendung derartiger Verfahren wird eine Vielzahl von Leerstellen im Kristallgitter erhalten, die durch Dotierungsatome besetzt werden können, so dass eine höhere den Leitfähigkeitstyp bestimmende Dotierungskonzentration in den streifenförmigen Teilen als bei Anwendung üblicherer Implantationsverfahren erzielbar ist.

Bei der Bildung streifenförmiger Teile können die Dotierungsatome vom erwähnten entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp selektiv über denjenigen Teil des Körpers, in dem die Emitterzone angebracht wird oder angebracht werden muss, und über angrenzende Teile des Körpers in den Halbleiterkörper implantiert werden, so dass die erwähnten streifenförmigen Teile sich in der Längsrichtung unterhalb des Emittergebietes erstrecken. In diesem Fall können die erwähnten streifenförmigen Teile durch selektive Implantation über Teile einer Maskierungsschicht, z.B. aus Siliciumdioxyd, gebildet werden, die auf der Halbleiteroberfläche angebracht ist, um Halbleiterteile gegen Einführung von Dotierungsatomen der Emitterzone zu maskieren; in diesem Fall ist die Dicke dieser Emitter-Maskierungsschicht geringer als die Eindringtiefe in dieser Schicht der Dotierungsatome vom erwähnten entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp, die zur Bildung der streifenförmigen Teile implantiert worden sind.

Gut leitende Basiskontaktgebiete können an der

109826/1536

PHB. 32023.

- 13 -

Halbleiteroberfläche ausserhalb des Teiles angebracht werden, in dem die Emitterzone angebracht wird oder angebracht werden muss, während die erwähnten gebildeten streifenförmigen Teile sich in der Längsrichtung in zueinander parallelen Richtungen erstrecken und an den gut leitenden Basiskontaktgebieten enden können. Die gut leitenden Basiskontaktgebiete können örtlich diffundierte Teile der Basiszone sein, die anschliessend durch die Basis-Elektrode kontaktiert werden. Die voneinander getrennten streifenförmigen Teile brauchen aber nicht zueinander parallel zu verlaufen. Man kann mehr als einen selektiven Implantationsschritt durchführen; z.B. ist es beim Durchführen zweier selektiver Implantationsschritte möglich, zueinander senkrechte Sätze gut leitender streifenförmiger Teile in der Basiszone zu bilden, von denen ein Satz eine höhere Leitfähigkeit als der andere Satz aufweist, wobei anschliessend diese streifenförmigen Teile mit der Basiszone verbunden werden.

Die maximalen Konzentrationen der Dotierungsatome, die über den Halbleiterteil, in dem die Emitterzone angebracht wird oder angebracht werden muss, implantiert werden, liegen auf einer grösseren Tiefe als die Stelle, an der die Emitter-Basis -übergang angebracht wird oder angebracht werden muss, so dass in der Nähe des Emitter-Basis-Ubergangs in der hergestellten Anordnung die den Leitfähigkeitstyp bestimmende Dotierungskonzentration jedes gebildeten Streifens in Richtung auf den Emitter-Baeis-Ubergang abnimmt; da die erwähnten streifenförmigen Teile durch Ionenimplantation gebildet werden, kann ihre den Leitfähigkeitstyp bestimmende Dotierungskonzentration in

109826/1638

PHB. 32023.

-Ik-

der Nähe des Emitter-Basis-Ubergangs erheblich geringer als ihre maximale Konzentration sein. Für einen praktischen durch dieses Verfahren hergestellten Hochfrequenz-Bipolartransistor gibt es - in Abhängigkeit von dem Dotierungskonzentrationsgradienten - einen bevorzugten Bereich von Werten des Abstandes der maximalen Dotierungskonzentration der erwähnten streifenförmigen Teile von dem Emitter-Basis-Ubergang; eine untere Grenze für den Abstand wird durch die Kapazität der Emitter-Erschöpfungsschicht, d.h. durch die zu dem Emitter-Basis-Ubergang bei einem bestimmten Wert der Durchlassvorspannung gehörige Raumladungskapazität, bestimmt, welche Kapazität die Grenzfrequenz des Transistors beeinflusst; eine obere Grenze für den Abstand wird durch die Speicherkapazität bestimmt, weil, wenn der Abstand eine erhebliche Fraktion des gesamten nichterschöpften Teiles der aktiven Basiszone ist, die Ladungsspeicherung in dem Raum zwischen dem streifenförmigen Teil und dem Emitter-Basis-Ubergang eine erhebliche Fraktion der in die Basiszone injizierten Ladungsträger bildet, wodurch der f„ des Transistors herabgesetzt wird. Demzufolge ist die erzielbare Regelmöglichkeit bei der Bestimmung durch Ionenimplantation der Lage und der Konfiguration der erwähnten streifenförmigen Teile in bezug auf den Emitter-Basis-Ubergang ein wesentlicher Faktor bei der Herstellung einer derartigen Anordnung.

Die ganze Emitterzone kann durch Diffusion angebracht werden-» Um jedoch eine genauere Regelung der Lage des aktiven Teiles des Emitter-Basis-Ubergangs in bezug auf die erwähnten streifenförmig·^ Teile zu erzielen, kann wenigstens

109826/ 1536

PHB. 32023

der aktive Teil der Emitterzone am Emitter-Basis-Ubergang durch Ionenimplantation gebildet werden. Jeder streifenförmige Teil kann durch Ionenimplantation eine verhältnismässig hohe maximale Dotierungskonzentration aufweisen; die Dotierungskonzentrationen der aktiven Teile der Basiszone und der Emitterzone können also derart angebracht werden, dass die den Leitfähigkeitstyp bestimmende Dotierungskonzentration der Emitterzone an ihrem Übergang mit den streifenförmigen Teilen einen Wert zwischen dem der aktiven Teile der Basiszone am Emitter-Basis-Ubergang und dem der implantierten maximalen Dotierungskonzentration jedes streifenförmigen Teiles aufweist, damit die Emitter-Erschöpfungskapaz^tät weiter herabgesetzt wird. Da die Erschöpfungskapazität eines Übergangs von dem Netto-Dotierungskonzentrationsgradienten am übergang abhängt, kann es günstig sein, wenn dieser Gradient herabgesetzt wird, indem gesichert wird, dass der übergang zwischen dem Emittergebiet und den streifenförmigen unmittelbar unterhalb dee Emittergebietes liegenden Teilen an der Stelle auftritt, an der die Dotierungskonzentration, die den Leitfähigkeitstyp des Emitters bestimmt, nur langsam variiert; dies erfolgt in der Nähe der Spitze des Konzentrationsprofils des Emitterdotierungselements. Wenn also der aktive Teil der Emitterzone am Emitter-Basis-Ubergang durch Ionenimplantation gebildet wird, können die Implantationsschritte derart durchgeführt werden, dass der übergang zwischen der Emitterzone und den streifenförmigen unmittelbar unterhalb der Emitterz*n#ii£eg*Hden Teilen in der Nähe der maximalen implantierten Dotierungskonzentration des aktiven Teiles der Emitter-

109826/1536

PHB. 32023.

- 16 -

zone liegt.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht an der Stelle der Halbleiteroberfläche auf einen Teil des Halbleiterkörpers eines gesonderten Bipolartransxstors;

Fig. 2 eine Draufsicht oberhalb des Pegels der Halbleiteroberfläche auf den in Fig. 1 gezeigten Teil;

Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie X-X in Fig. 1 und längs der Linie X'-X' in Fig. 2;

Figuren k, 5 und 8 Querschnitte durch den Teil des Halbleiterkörpers längs der Linie Y-Y in Fig. 1 in verschiedenen Herstellungsstufen;

Fig. 6 eine Draufsicht auf den Teil nach den Figuren 1 und 2 in einer Herstei lungsstufe;

Fig. 7 ei- viii Querschnitt längs der Linie VII-VII in Fig. 6;

Fig. 9 eine graphische Darstellung der Dotierungskonzentrationsp; _t ι ;.e verschiedener Halbleitergebiete des Bipolartransistors,

Die in den Figuren 1, 2 und 3 dargestellte Halbleiteranordnung ist ein gesonderter iipn-Bipolartransistor mit einem einkristallinen Siliciumkörper 1_t in dem Emitter-» Basis- ^iId K~ 11-aktorsonen 2. " bzv. 4 aneelrachi sind. Die p-leitende ÄOK.e ;? ^>:iatbä.! r· ;■■.:'··. S £ ch&ji :*ριϊ\ ,u-l.'itanden .Emitter¹— u~.:.ä. Kcl —

BAD ORIGINAL

PHB. 32023. - 17 -

leitender streifenförmiger Teile 5 mit einer höheren Leitfähigkeit als die aktiven Teile 6 der Basiszone, die zwischen den ρ -leitenden Streifen 5 und am Emitter-Basis-Ubergang 7 liegen. Zur Vereinfachung der Figuren sind nur sechs dieser ρ -leitenden streifenförmigen Teile dargestellt. Diese ρ -leitenden Streifen 5 dienen zur Herabsetzung des Eigenbasiswiderstandes des Transistors. Die p⁺-leitenden Streifen 5 liegen zum grössten Teil unmittelbar unterhalb der Emitterzone 2.

Die η-leitende Kollektorzone k enthält einen Teil einer epitaktischen Schicht 8, die einen spezifischen Widerstand zwischen 0,5 und 1 ζ\. . cm aufweist und auf einem gut leitenden Substrat vom n-Leitfähigkeitstyp 9 mit einem spezifischen Widerstand von 0,008 CL .cm liegt. Der Kollektorkontakt wird an der gegenüberliegenden Hauptoberfläche des gut leitenden Substrats 9 hergestellt.

Die p-leitende Basiszone 3 ist ein mit Bor implantiertes Gebiet, das einen Kollektor-Basis-pn-Ubergang 10 mit dem angrenzenden η-leitenden Teil der epitaktischen Schicht 8 bildet. Die Akzeptorkonzentration in den ρ -leitenden Streifen 5 der Basiszone 3 wird durch implantierte Borionen angebracht und weist einen Höchstwert von 10 Atomen/cm³ auf. Bei einer abgewandelten Ausführungsform der Anordnung nach den Figuren

on

1, 2 und 3 beträgt der erwähnte Höchstwert 10 Atome/cm³. Die Akzeptorkonzentration in aktiven Teilen 6 der Basiszone 3 liegt

17 /τ

in der Grössenordnung von 10 Boratomen/cnr . Die Lage der maximalen Akzeptorkonzentration jedes Streifens 5 ist von dem Emitter-Basis-pn-Ubergang 7 getrennt, damit die Kapazität der

BAD ORJGlNAL

PHB. 3202 3. - 18 -

Emitter-Erschöpfungsschicht herabgesetzt wird. Die ρ -leitenden Streifen 5 der Basiszone 3 erstrecken sich in der Längsrichtung ausserhalb der Emitterzone 2 in zueinander parallelen Richtungen, wobei die Streifen 5 zum grössten Teil an gut leitenden ρ -leitenden diffundierten Kontaktgebieten 11 in der Basiszone 3 enden»

Die Emitterzone 2 ist im wesentlichen ein mit Phosphor diffundiertes Gebiet; der grösste Teil der Donatorkonzentration am Emitter-Basis-Ubergang 7 wird jedoch durch implantierte Phosphorionen angebracht und liegt in der Grössenord-

19 /τ

nung von 10 Atomen/cnr . In der erwähnten abgewandelten Ausführungsform der Anordnung beträgt diese Donatorkonzentration

10 Atome/cm³.

Auf der Oberfläche der epitaktischen Schicht 8 ist eine isolierende und passivierende Schicht angebracht, die eine dünne Siliciumdioxydschicht 12 enthält, die von einer dicken Siliciumdioxydschicht 13 umgeben ist. Die Schwelle zwischen den Schichten 12 und 13 ist in den Figuren 2 und 3 mit Ik bezeichnet. Die Emitterzone 2 und die Basiskontaktgebiete

11 werden an der Oberfläche der epitaktischen Schicht 8 über öffnungen 15 und 16 in der dünnen Siliciumdioxydschicht 12 durch Emitter- und Basiskontaktelektroden 17 bzw. 18 kontaktiert. Die Kontaktelektroden I7 und 18 weisen eine kammenartige Struktur auf und jede der Kontaktelektroden 1? und 18 erstreckt sich über die Isolierschichte.a '2 und !3 und endet an oln-r vergrössorton Kontakt Γ Lp ehe aiii' der diokon Siliciumdioxidschicht Γ).

1 098?fi / 1 ¹^S

BAD

PHB. 32023.

-I₉-

Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Halbleiteranordnung wird auf folgende Weise hergestellt.

Es wird von einem η-leitenden einkristallinen SiIiciumkörper ausgegangen, der aus dem η -leitenden Substrat 9 mit einem spezifischen Widerstand von 0,008.Q- .cm und einer Dicke von 200 /um besteht, auf dem durch epitaktisches Anwachsen eine η-leitende epitaktische Schicht 8¹ mit einem spezifischen Widerstand zwischen 0,5 und 1 SL .cm und einer Dicke zwischen 3 und 5 /um angebracht wird. Die Hauptoberflächen des Siliciumkörpers stehen senkrecht auf der <111>-Richtung.

Im allgemeinen werden verschiedene gesonderte Bipolartransistoren aus derselben Scheibe dadurch hergestellt, dass eine Reihe von Transistorelementen gleichzeitig auf der Scheibe gebildet und die Scheibe zum Erhalten gesonderter 'inlblei-terkörper für jeden gesonderten Transistor unterteiJ * v;.ri. Das an Hand der Figuren h bis 9 zu beschreibende Verfahren bezieht sich aber auf einen einzigen gesonderten Transistor im Halbleiterkörper und nicht auf die ganze Halbleiterscheibe. Es ist einleuchtend, dass bei Verwendung von Schritten, wie photolithographischen Atztechniken, Diffusion, Implantation und Ausglühen diese Bearbeitungen entweder gleichzeitig an einer Anzahl von Stellen auf der Scheibe oder auf ier ganzen Scheibe durchgeführt werden, so dass aine Anzahl einzelner Transistorelemente gebildet werden, die in oiner späteren Stufe der Herstellung durch Unterteilung der Scheibe voneinander getrennt werde??.*

Ei',.& SiIx-.;; .iTOdicÄyaeciiic'hx; 1;^; ■ :v,xt ^: .■ .■■ ■ Irick« von

ι ο y a .2 β /1 δ 3 β

BAD

2060343

PHB. 32023.

etwa 0,6 ,um wird auf der Oberfläche der epitaktischen Schicht 8¹ dadurch angewachsen, dass der Körper in einem Strom feuchten Sauerstoffes auf 1200° C erhitzt wird. Durch einen photolithographischen Ätzschritt werden zwei rechteckige öffnungen mit Abmessungen von etwa k /um χ 20 /um in der Siliciumoxydschicht 13' gebildet, durch die Oberflächenteile der unterliegenden η-leitenden epitaktischen Schicht 8¹ frei gelegt werden.

Der Körper wird in einen Diffusionsofen gesetzt und

auf etwa 1100° C in einem Gasstrom erhitzt, der Bor enthält,

das aus einer Bortrioxydquelle erhalten wird. Dies ergibt eine thermische Diffusion von Bor in die freigelegten Oberflächenteile der epitaktischen Schicht 8' zur Bildung p-leitender diffundierter Basiskontaktgebiete 11 in der η-leitenden epitaktischen Schicht 8¹. Die Siliciumoxydschicht 13' maskiert unterliegende Oberflächenteile der epitaktischen Schicht 8¹ gegen Diffusion. Die Oberflächenkonzentration an diffundiertem Bor beträgt mindestens 10 Atome/cm³. Die erhaltene Struktur ψ ist in Fig. k dargestellt.

Während der Bordiffusion werden die frei gelegten Oberflächenteile der epitaktischen Schicht 8¹ mit einer dünnen Borsilikatglasschicht überzogen. Der Körper wird aus dem Diffusionsofen herausgenommen und das Borsilikatglas und Teile der dicken SiliciumdAox^declaibht 13' werden durch einen photolithographischen Ätzschritt entfernt, wodurch die dicke SiIiciumdioxydschicht 13 gebildet wird, die eine rechteckige öffnung von 2 5 x '2~> /"'-im aufweist,, durch die nachher ■ der KoI.lektor-Bas±s-pn~Ubergang 10 des Transistors definiert wird» Eine

109826/1536

BAD ORIGINAL

PHB. 32023.

21 -

weitere Siliciumdioxydschicht mit einer Dicke von 0,2 /um wird in der Öffnung in der dicken Siliciumdioxydschicht 13 angewachsen, welche Schicht 13 gleichzeitig verdickt wird. Durch einen photolithographischen Ätzschritt wird eine rechteckige Öffnung 15 von 3 x 20 /um in der weiteren Siliciumdioxydschicht gebildet, wodurch eine dünne Siliciumdioxydschicht 12' gebildet und ein η-leitender Oberflächenteil der epitaktischen Schicht 8 frei gelegt wird, der zwischen den beiden diffundierten Basiskontaktgebieten 11 liegt. Die beiden Basiskontaktgebiete 11 liegen unterhalb der dünnen Siliciumdioxydschicht 12'.

Der Körper wird in einen Diffusionsofen gesetzt und auf 9-00° C in einem Gasstrom erhitzt, der Phosphor enthält, der aus Phosphin erhalten wird. Dies ergibt eine Diffusion von Phosphoratomen in den frei gelegten η-leitenden Oberflächenteil zur Bildung eines gut leitenden η -Gebietes 2¹, das an die Oberfläche grenzt. Die Siliciumdioxydschicht 12' maskiert angrenzende Teile der epitaktischen Schicht gegen Diffusion. Die Oberflächenkonzentration an diffundiertem Phosphor ist

20

etwa 10 Atome/cm³. Es tritt l*icht eine Beugung im diffundierten Phosphorkonzentrationsprofil auf, wodurch eine niedrige Phosphorkonzentration und ein niedriger Konzentrationsgradient in der Nähe der Verbindung zwischen dem gut leitenden η -Gebiet 2· und dem angrenzenden η-leitenden Teil der epitaktischen Schicht 8' erhalten werden. Die erhaltene Struktur ist in Fig» 5 dargestellt. Während des Diffusionsschrittes wird eine dünne Phosphorsilikatglasschicht auf dem frei gelegten Teil dor Siliciumoborflache und auf der Oberfläche der Siiiciumoxyd-

109826/1536

BAD ^ ""'" ^ftf*

PHB. 3202 3.

22 -

schichten 12' und 13 gebildet.

Während aiischliessender Schritte wird die Akzeptorkonzentration von Teilen der Basiszone 3 angebracht und wird der Donatorkonzentrationsgradient an dem erhaltenen Emitter-Basis-pn-Ubergang durch Einbau von Bor- und Phosphoratomen durch Ionenbeschuss geändert.

Die Gruppe gut leitender ρ —Streifen 5 der Basiszone 3 wird durch selektive Implantation von 100 keV-Borionen angebracht. Zunächst wird durch Niederschlagen eine Chromschicht auf den Siliciumoxydschichten 12' und 13 und auf der Phosphorsilikatglasschicht gebildet, während der Aussenrand dieser Schicht auf der dicken Siliciumdioxydschicht 13 durch einen photolithographischen Ätzschritt definiert wird. Eine Schicht aus Polymethylmetacrylat, das ein für Elektronen empfindliches positives Reservierungsmittel ist, wird auf der Chromschicht angebracht. Durch selektive Abtastung dieser Schicht mit einem fokussierten Elektronenstrahl werden zueinander parallele schmale rechteckige Teile der Schicht, die sich auf Oberflächenteilen des Körpers etwa zwischen den beiden Basiskontaktgebieten 11 erstrecken, bombardiert, wobei diese bombardierten rechteckigen Teile dann in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst werden. Der übrige Teil der für Elektronen empfindlichen Schicht wird gehärtet und wirkt als Maske während des anschliessenden A tzschr L t tes zur Bildung einer Chronischich t 2O mit der in Figuren 6 und 7 gezeigten Struktur, über rechteckige Öffnungen 2 1 in der Chromschicht 2O werden Ober f 1 ächoti t v-i Ie dor dünnen Si LiciunioxydHc hich t 12 · und des Phosphor s L 1 ika t.^last's in der Öffnung 15 in dor· dünnen Si Liciumdioxydschich! I.?' frei gelegt.

10 9826/1536

BAD ORIGINAL

PHB. 32023

- 23 -

Die Chromschicht 20 dient als Maske für die selektive Implantation von Boratomen zur Bildung der gut leitenden ρ -Streifen 5» die sich zwischen den beiden Basiskontaktgebieten 11 erstrecken.

Der Körper wird in die Auffangkammer eines Ionenimplantationsapparates gesetzt und bei einer niedrigen Temperatur mit 100 keV-Borionen bombardiert, wie mit Pfeilen in Fig. 7 angedeutet ist. Die Borionenquelle besteht aus Bortrichlorid. Die Orientation des Körpers ist derartig, dass die Achse des Ionenbündels mit der < 1 1 1 "Ξ* -Siliciumkristallrichtung einen Winkel von 7° einschliesst. Die Borionendosis ist mindestens 10 Atome/cm².

Die 100 keV-Borionen können nicht durch die dicke Chromschicht 20, sondern können wohl durch die dthmo Silicium* dioxydschicht 12· und auch durch das Phosphorsilikatgias hindurchdringen. DA· implantierten Borionen beschädigen gegen Ende der Eindringtiefe das Siliciumkristallgitter in erheblichem Masse und bilden amprphe Gebiete 5' in dem übrigens einkristallinen Siliciumkörper (siehe Fig. 7). Zu diesen amorphen Gebieten gehören eine Vielzahl von Leerstellen, so dass durch diese Behandlung eine Vielzahl von Boratomen die Leerstellen auefüllen und somit während einer anschliessenden Ausgltthbehandlung, z.B. bei 800° C, Substitutionsgitterlagen besetzen kann. Auf diese Weise wird eine hohe Borkonzentration selektiv in der epitaktischen Schicht 8· angebracht zur Bildung der p⁺- Sireifen .5» wobei - in Abhängigkeit vor d«m gewöhlten Wert . der Ioneiidoal and der Eoschusszeit - der Höchstwert der Bor-

1ÖS826/1536

BAD ORIGINAL

PHB. 32023. - 2k -

konzentration jedes streifenförmigen Teiles 51 der auf diese Weise gebildet ist, 10 Atome/cm³, oder in der abgewandelten Ausführungsform der Anordnung 10 Atome/cm³, betragen kann.

Die Anwendung der Chromschicht 20 als Maske zum

Definieren der streifenförmigen Teile 5 ergibt hohe Borkonzentrationsgradienten sowohl in der Querrichtung als auch in der Längsrichtung an den Rändern der Streifen 5· Der Konzentrationsgradient über die Tiefe jedes Streifens 5 wird durch die Abweichung von der Eindringtiefe der bombardierenden 100 keV-Borionen in der epitaktischen Schicht 8¹ bestimmt und dieser Konzentrationsgradient weist im allgemeinen keinen besonders hohen Wert auf. Trotzdem liegt im Gebiet der epitaktischen Schicht 8' direkt unterhalb des gut leitenden η -Gebietes 2' die maximale Borkonzentration jedes Streifens auf einer Tiefe von der Oberfläche her von etwa 0,33 /um, während dagegen die Borkonzentrationen, die 0,15 /um untiefer und 0,15 /um tiefer liegen, einen Faktor 10 niedriger sind. Demzufolge werden verhältnismässig genau definierte gut leitende ρ Streifen 5 in der epitaktischen Schicht 8¹ gebildet. Die Eindringtiefe der Ionen in Silicium und Siliciumdioxyd ist praktisch die gleiche, so dass von der Siliciumoberflache her die Tiefe der maximalen Borkonzentration jedes Streifens 5, der sich unter der dünnen Siliciumdioxydschicht 12' und ausserhalb der Fläche direkt unterhalb des gut leitenden m⁺-Gebietes 2'<erstreckt, etwa 0,13 ,um ist.

Die Chromschicht 20 wird dann durch Ätzen entfernt, so dass die ganze dünne Siliciumdioxydschicht 12' frei gelegt wird. Der Körper wird wieder in die Auf f angkainmer des Ionen-

109826/1536
BAD ORIGINAL

PHB. 32023.

- 25 -

implantationsapparates gesetzt und, wie mit Pfeilen in Fig. 8 angedeutet ist, zunächst mit einer niedrigen Borionendosis und dann mit Phosphorionen bombardiert. Die Borionenquelle besteht aus Bortrichlorid 1 und die Phosphorionenquelle aus Phosphortrichlorid. Die Orientation des Körpers ist praktisch die gleiche wie beim obenbeschriebenen Borbeschuss.

Der Borbeschuss wird in einem oder mehreren Schritten mit Energien im Bereich von 60 - 90 keV durchgeführt und

12 die Ionendosis liegt in der Grössenordnung von 10 Atomen/ cm². Die 60 - 90 keV-Borionen können nicht durch die dicke Siliciumdioxydschicht 13> sondern können wohl durch die dünne Siliciumdioxydschicht 12' hindurchdringen. Die Borionen werden selektiv in die epitaktische Schicht 8¹ implantiert, wobei die Grenze des implantierten Gebietes durch die Schwelle lh zwischen der dicken und der dünnen Siliciumdioxydschicht 13 bzw. 12· bestimmt wird. Nach einer Ausglühbehandlung bei 800°C bilden diese implantierten Borionen die Akzeptorkonzentration der aktiven Teile 6 der erhaltenen p-leitenden Basiszone 3»

17 welche Konzentration in der Grössenordnung von 10 Atomen/ cm³ liegt. Die Tiefe dös Kollektor-Basis-pn-Ubergangs, der mit angrenzenden η-leitenden Teilen der epitaktischen Schicht 8¹ gebildet worden ist, ist etwa 0,6 /um in der Nähe eines Streifens 5 und 0,5 /um in aktiven Teilen der Basiszone zwischen den Streifen 5· Der Unterschied in der Ubergangstiefe führt leicht unerwünschte Effekte herbei, die· der nichtplanaren Art des erhaltenen Kollektor-Basis-Ubergangs inhärent sind, welche Effekte dadurch herabgesetzt werden können, dass eine niedrigere mittlere Energie für die Implantation der Streifen als für

10 9826/15 36

PHB. 32023,

- 26

die Implantation anderer Teile der Basiszone angewandt wird. Die Implaiitationsenergie der Phosphorionen ist 70 keV und die Dosis beträgt etwa 10 Atome/cm . Die 70 keV-Phosphorionen können nicht durch die Siliciumdioxydschichten 12' und 13 hindurchdringen. Demzufolge werden die Phosphorionen an der Stelle der Öffnung 15 in der dünnen Siliciumdioxydschicht 12', die zu dem zuvor diffundierten η -Gebiet 2' gehört, in den Körper implantiert. Nach einer Ausglühbehandlung bei 600° C ist der Höchstwert der implantierten Phosphor-

19 /τ
ionen 10 Atome/cm , welcher Wert auf einer Tiefe von der Oberfläche her von etwa 0,085 /um erhalten wird. Das erhaltene η -Gebiet ist die Emitterzone des Transistors. Auf diese Weise wird der grösste Teil der Donatorkonzentration am Emitter-Basis-pn-Ubergang 7 durch implantierte und nicht durch diffundierte Phosphorionen angebracht. Die Tiefe des erhaltenen Emitter-Basis-Ubergangs 7 in der Nähe eines Streifens 5 der Basiszone 3 ist etwa 0,16 ,um und diese Tiefe beträgt bei den aktiven Teilen 6 der Basiszone 3 zwischen den Streifen 5 etwa 0,15 /um.

Bei der Herstellung der erwähnten abgewandelten Ausführungsform der Anordnung ist die Energie der erwähnten Phosphorionen grosser als 70 keV, so dass der Höchstwert der implantierten Phosphorionen auf einer grösseren Tiefe unter der Oberfläche liegt. Die Beschusszeit und/oder die lonendosis ist geringer, so dass der erwähnte Höchstwert arischen der maximalen Konzentration jedes Streifens 5 (etwa JO*" Atome/cm' ) und der maximalen Konzentration der anderem Teile 6 dor Basis-

109826/1536

PHB. 32023. - 27 -

"1*7 1 ft

zone 3 (etwa 10 Atome/cm³) liegt und z.B. etwa 10 Atome/ cm³ beträgt. Auf diese Weise wird der Netto-DotierungskonzentratiönBgradient am Emitter-Basis-Ubergang 7 herabgesetzt, während die Kapazität der Emitter-Erschöpfungsschicht weiter verringert wird.

Fig. 9 zeigt verschiedene Dotierungskonzentrationsprofile, wobei die Dotierungskonzentration in Atomen/cm³ als Ordinate und die Tiefe in Mikrons von der Siliciumoberflache in der öffnung 15 her als Abszisse aufgetragen ist. Das diffundierte Phosphorprofil ist mit A bezeichnet; das Implantationsprofil von 100 keV-Borionen'ist mit B bezeichnet, während es in der abgewandelten Ausführungsform mit der höheren Konzentration mit B¹ bezeichnet ist; das Implantationsprofil von 60 - 90 keV-Borionen ist mit C bezeichnet; das Implantationsprofil von 70 keV-Phosphorionen ist mit D bezeichnfit,, während es in der abgewandelten Ausführungsform mit Phosphorionen höherer Energie und mit niedrigerer Konzentration mit D¹ bezeichnet ist.

Es wird ein Kontakt mit der n-leiteriden Emitterzone 2 durch eine sogenannte "washed-out"-Emittertechnik gebildet, bei der die Emitterkontaktelektrode 17 in derselben Öffnung in der Silieiumdioxydschicht 12· angebracht wird, die für selektive Diffusion und Implantation bei der Bildung der Emitterzone 2 verwendet wurde. Diese Technik kann verwendet werden, weil die laterale Streuung der diffundierten Phosphoratome an der Oberfläche dafür aorgt, dass der ISmitter-Basis~pn-Übergang 7 an der nhai :\ '-'■ .n<· unterhalb der dünnen Siliciumdioxyd-

1CS8 2 8/1S36

BADORiQINAL

PHB. 32023.

28 -

schicht 12' endet, so dass Kurzschluss über dem Übergang durch die Emitterkontaktelektrode 17 verhindert wird. Die übrigen Teile der dünnen Phosphorsilikatglasschicht werden entfernt, damit der Oberflächenteil der η-leitenden Emitterzone 2 in der öffnung 15 wieder frei gelegt wird, indem der Körper während einiger Sekunden in eine sehr schwache Flussäurelösung getaucht wird. Durch einen weiteren photolithographischen Ätzschritt werden zwei rechteckige öffnungen 16 von je etwa 3 x 20 /tun in der dünnen Siliciumdioxydschicht 12· gebildet, damit Oberflächenteile der beiden p-leitenden Basiskontaktgebiete 11 frei gelegt werden.

Dann wird eine Aluminiumschicht mit einer Dicke von 0,5 /um auf der ganzen Oberfläche niedergeschlagen. Die Aluminiumschient wird selektiv durch einen photolithographischen Ätzschritt entfernt, wodurch die kammenförmigen Emitter- und Basiskontaktelektrodon 17 bzw. 18 zurückbleiben.

Nach Unterteilung der Scheibe wird der Körper mit dem Transistorelement in einer Umhüllung montiert. Verbindungen werden mit den Emitter- und Basiskontaktflächen hergestellt und das Ganze wird auf übliche Weise mit einer Umhüllung versehen.

^! Es ist einleuchtend, dass in den beispielsweise beschriebenen Ausführungsformon die Reihenordnung der Diffusionsund Implantationssohritte derart gevählt ist, dass die betreffenden Tempera, turpn oriinungsg'ß-rsr-iiss abnehme;.; und die Bear bei™ turigss; praktisch ν on einander iiE^ohaciig s.;~ci, Fernar leuchtet es «in_:i dass im Rahmen der 2rf±nav,sxs: :. ¹Ir dein Fachmann viele

109826/ 1S30

BAD ORIGINAL

PHB. 32023.

Abarten möglich sind. Erwünschtenfalls kann in der Anordnung nach den Figuren 1 bis 3 der ρ -leitende streifenförmige Teil 5, der völlig ausserhalb der direkt unter der Emitterzone liegenden Fläche liegt, fortgelassen werden, so dass alle voneinander getrennten ρ -leitenden Streifen 5 direkt unterhalb der Emitterzone 2 liegen. Im allgemeinen führen diejenigen Teile der ρ -leitenden Streifen, die unmittelbar unterhalb der Mitte der Emitterzone 2 liegen, wenig Strom und tragen kaum zu der Kapazität der Emitter-Erschöpfungsschicht bei; in gewissen Fällen können also diese Teile der ρ -Streifen fortgelassen werden, wobei die erhaltenen unterbrochenen Streifen eine Unterbrechung aufweisen, die etwa zu der Mitte der Emitterzone fluchtrecht ist; derartige unterbrochene voneinander getrennte ρ -Streifen 5 der Basiszone 3> die sich unterhalb der Emitterzone 2 erstrecken, dienen noch als ein Weg oder als Wege niedrigen Widerstandes zur Förderung des Basisstromes zwischen aktiven Teilen 6 der Basiszone 3 und der Basis-Kontaktelektrode oder den Basiskontaktelektroden 18.

109826/1536

Claims

PHB. 32023. - 30 PATENTANSPRÜCHE .

'( 1.) Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper mit Emitter-, Basis- und Kollektorzonen eines Bipolartransistors, bei dem die Basiszone einen dem der Emitter- und Kollektorzonen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp aufweist und voneinander getrennte streifenförmige Teile enthält, die unterhalb der Emitterzone liegen und eine höhere Leitfähigkeit als ein aktiver Teil der zwischenliegenden Basiszone aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass durch Ionenimplantation Dotierungsatome vom erwähnten entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp selektiv in den Halbleiterkörper über denjenigen Teil des Körpers implantiert werden, in dem die Emitterzone angebracht wird, wobei die Gebiete, in die die erwähnten Atome implantiert werden, derart gewählt werden, dass Dotierungsatome, die auf diese Weise implantiert worden sind, eine maximale Konzentration in Gebieten aufweisen, die im Halbleiterkörper voneinander getrennt sind, und wobei die Energie der bombardierenden Ionen derart gewählt ist, dass die maximalen Konzentrationen auf einer Tiefe auftreten, die grosser als die Tiefe ist, auf der der Emitter-Basis-Ubergang angebracht wird, wobei die auf diese Weise implantierten Dotierungsatome die erwähnten voneinander getrennten streifenförmigen Teile des Basisgebietes bilden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass die erwähnten streifenförmigen Teile dadurch voneinander getrennt werden, «lass ein fokussiertea lonenhündel selektiv auf die Halbleiteroberfläche gerichtet wird.

^|Ι!1 Φί»"¹ Tl ¹U';¹! ί

PHB. 32023.

- 31 -
3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Maskierungsschicht in Form eines Gitters auf der .bombardierten Oberfläche angebracht wird, um Teile der Halbleiteroberfläche gegen Ionenimplantation zu maskieren und den gegenseitigen Abstand der streifenförmigen Teile zu definieren.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur der Maskierungsschicht durch Maskierungsund Ätztechniken unter Verwendung eines für Elektronen empfindlichen Reservierungsmittels bestimmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder k, dadurch gekennzeichnet, dass eine Maskierungsschicht aus einem Schwermetall angebracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass eine Maskierungsschicht angebracht wird, dio aus einem Material besteht, das durch Beschuss von Teilen einer für Elektronen empfindlichen Schicht mit Hilfe eines Elektronenstrahls gebildet wirÖ.
7· Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ionenimplantation eine genügend hohe Ionendosis angewandt wird, am die Gebiete des einkristallinen Halbleiterkörpers, in denen die streifenförmigen Teile angebracht werden, amorph zu machen.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche« dadurch gekennzeichnet, dass eine Implantation durchgeführt wird, durch die die den Leitfähigkeitstyp bestimmende Do ti.erungskoiL9·: an ',ration jj^des der gebildeten streifenförmigen Teile ein«·:-; jHk' ^hHtwert erhält, die iaindostexia eine

1098 26/1536

BAD ORIGINAL

PHB. 32023.

Grö8sanordnung höher als die der Dotierungskonzentration ist, die in aktiven Teilen der Basiszone am Emitter-Basis-Ubergang und zwischen den erwähnten streifenförmigen Teilen angebracht ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die erwähnte maximale Dotierungskonzentration ein
Wert gewählt wird, der mindestens zwei Grossenordnungen höher als der Wert der maximalen Dotierungskonzentration in aktiven Teilen der Basiszone am Emitter-Basis-Ubergang und zwischen
den erwähnten streifenförmigen Teilen ist.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in aktiven Teilen des Basisgebietes am Emitter-Basis-Ubergang und zwischen den erwähnten streifenförmigen Teilen eine den Leitfähigkeitstyp
bestimmende Dotierungskonzentration angebracht wird, die in
der Grössenordnung von 10 Atomen/cm³ liegt.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bildung der
streifenförmigen Teile die Dotierungsatome vom erwähnten
entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp selektiv über denjenigen
Teil des Körpers, in dem die Emitterzone angebracht wird, und über angrenzende Teile des Körpers in den Halbleiterkörper
implantiert werden, so dass sich die erwähnten streifenförmigen Teile in der Längsrichtung unterhalb der Emitterzone
erstrecken.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnten streifenförmigen Teile durch selektive

109826/1536

BAD ORIGINAL

PHB. 32023. - 33 -

Implantation über Teile einer Mask!erungsschicht gebildet werden, die auf der Halbleiteroberfläche angebracht ist, um Teile des Halbleiterkörpers gegen Eindringung von Dotierungsatomen der Emitterzone zu maskieren.
13· Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass Basiskontaktgebiete hoher Leitfähigkeit auf der Halbleiteroberfläche ausserhalb des Teiles des Körpers angebracht werden, in dem die Emitterzone angebracht wird, während die gebildeten streifenförmigen Teile sich in zueinander parallelen Richtungen erstrecken und an den Basiskontaktgebieten hoher Leitfähigkeit enden.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der aktive Teil der Emitterzone am Emitter-Basis-Ubergang durch Ionenimplantation gebildet wird.
15. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dotierungskonzentrationen der aktiven Teile der Basiszone und der Emitterzone derart angebracht werden, dass die den Leitfähigkeitstyp bestimmende Dotierungskonzentration der Emitterzone an deren Übergang mit den streifenförmigen Teilen einen Wert aufweist, der zwischen der maximalen Dotierungskonzentration der aktiven Teile der Basiszone am Emitter-Basis-Ubergang und der implantierten maximalen Dotierungskonzentration jedes streifenförmigen Teiles liegt.
16. Verfahren nach den Anpprüchen 14 und 15» dadurch gekennzeichnet, dass die Implantationsschritte derart durch-

109826/15 36

PHB. 3202 3, - 3k -

geführt werden, dass der Übergang zwischen der Emitterzone und den streifenförmigen direkt unterhalb der Emitterzone liegenden Teilen in der Nähe der maximalen implantierten Dotierungskonzentration des aktiven Teiles der Emitterzone gebildet wird.

17· Halbleiteranordnung, hergestellt durch Anwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche«

10987RMR3P

Leerseite