DE2112114B2 - Hochfrequenz-siliziumtransistor und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents
Hochfrequenz-siliziumtransistor und verfahren zu seiner herstellungInfo
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Description
liend erwähnten Ergebnisse ermöglichen, sind Suizide
Von Nickel, Titan, Zirkon, Hafnium sowie die sechs Metalle der Platingruppe. Diese Metalle bilden verschiedene
Silizidverbiiidungen. welche die oben angeführten
Wirkungen ergeben.
Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Transistors im Schnitt,
Fig. 2 A, 2 B, 3 A, 3 B Dotierungsprofile in einer
Halbleiterscheibe nahe der einen Halbleiteroberfläche.
Der Hochfrequenz-Siliziumtransistor gemäß Fig. 1 umfaßt einen /i-ieitenden Kollektorbereich 10
sowie einen ^-leitenden Basisbereieh 11. Der Basisbereich
11 ist nach irgendeinem bekannten Verfahren hergestellt, zweckmäliigersveise durch Dotierung
unter Anwendung der Ionenimplantation oder nach einem üblichen Diffusionsverfahren. Ein Metallkontakt
12 wird an dem Basisbereieh 11 nittels einer Oxidmaske 13 angebracht. Der Basiskoniakt 12 ist
ein zweistreifiger Ohmscher Kontakt und besteht beispielsweise aus Platinsilizid. Ein Emitterkoniakt 14,
ebenfalls aus Platinsilizid, kann mit dem Basiskontakt 12 in dem gleichen Vorgang hergestellt werden. Ein
Anschlußleitungsband 15 wird alsdann mit dem Ba-Mskontakt 12 verbunden. Das Anschlußleitungsband
15 kann beispielsweise au.i Al oder einem anderen
Leitermetall bestehen und beispielsweise eine Standardanschlußfahne bilden. Der /!-leitende Emitterbeieich
16 kann nunmehr durch Ionenimplantation unter Verwendung der Oxidschicht als Maske oder
durch Diffusion unter Verwendung der Oxidschicht als Maske hergestellt werden. Bei entsprechender Dimensionierung
könnte das Anschlußleitungsband auch als Maske verwendet werden. Wenn die Oxidschicht
al·. Maske verwendet wird, ist sie dick genug herzustellen, um für Ionen undurchlässig zu sein.
Unter Verwendung eines bekannten Diffusionsverfahrens kann der Emitterbereich 16 auch dadurch
hergestellt werden, daß ein /!-Dotierungsmaterial, beispielsweise Arsen, aus dem Metallsilizidkontakt 14
diffundiert wird. Wahlweise kann der Emitterbeieich auch vor der Ausbildung des Metallsilizidkontaktes
14 nach einem bekannten Verfahren diffundiert '.".erden. Hin
>ZvVi.i_k-iuiijigcs Diifusionsveifahieii isi
aus der USA.-Patentschrift 3 066 052 bekannt. Es kann zweckmäßig sein, das Dotierungsmaterial zur
Bildung des Emitterbercichs zusammen mit dem Platin aufzubringen, indem beispielsweise das Platin
durch eine Umgebung aufgesprüht wird, welche das Dotierungsmaterial enthält, und eine Aufheizung
vorzunehmen, um gleichzeitig das Dotierungsmaterial zu diffundieren und das Platinsilizid zu bilden.
Die Herstellung des Emi.terbereichs 16 mittels Implantierung
durch den Ν/ί^ΐΗΐΙ<.ϊ1ϊ-/!·.ΐΐ;·.ηΐ«ΐ;ί \Λ hindurch
hat besondere Vorteile. Diese werden in Verbindung mit Fig. 2 A, 2 B, welche Dotierungsprofile
nahe einer Siliziumfläche darstellen, ausgeführt. Fig. 2 A ist ein Profil für ein willkürlich gewähltes,
in eine als Basisbereieh dienende Siliziumscheibe eingebrachtes Dotierungsmaterial. Die Ordinate zeigt die
Dotierungskonzenttation log Nc, während die Abszisse die Tiefe d gemessen gegenüber der ursprünglichen
Oberfläche d'"r Siliziumscheibe angibt. Dieses
Profil ist charakteristisch beispielsweise für Phosphor, der in eine ^-leitende Siliziumseheibe bei 25 KeV implantiert
wurde. In diesem besonderen Fall tritt dl·. Spitzenkonzentration Cp in etwa 350 A Tiefe auf. um:
die gesamte wirksame Tiefe des Emitterbereichs beträgt 500 A. Das Profil ist voraussagbar, mit Au
nähme des gezeigten anomalen Endabschnities. -.},■
außerordentliche Konzentration von Dotierungsii;.
terial in der Tiefe kann sich durch Kanalbildung odc;
ίο durch irgendwelche unbekannten Diffusionsmed'..:
nismen ergeben, jedoch besteht die praktische Wi:- kungin einer Verschlechterung der Eigenschaften ,:.·-
Transistors. Wenn jedoch der Emitterbereich dur ■·.
eine Metallschicht gemäß dein nachstehend besch:·.·■
i£, l.-enen Verfahren implantiert wird, so tritt der anon:,;
Endahschnitt nicht auf oder wird vermindert. Die zeigt das Profil nach Fig. 2 B. Der Emitterbeieu■·■■.
kann dünn gemacht werden, indem die Dicke der Mv
tallschicht sowie die Ionenen gie so gewählt werde; daß die Konzentrationsspitze bei oder nahe der Ohe;
fläche der Siliziumscheibe auftritt Beispielsweise w i ■,
das Profil nach F i g. 2 B erhalten, wenn Ph
OSp;;
durch eine 250 A dicke Pt-Si-Schicht hindurch . einer Energie von 50 KeV implaniert wird. Die Si.w-
zenkonzentration tritt bei 250 Ä (an der Grenzfläche auf, und die Gesamttiefe des Emitterbereichs betray,
150 A. Dieses Emitterprofil ist spitz und betruchtlh ]■
dünner als das eines unmittelbar in die Siliziumseheibc
implantierten Emitterbereichs.
Eine weitere Verbesserung des Emitterprofils kam: mit einer leichten Abwandlung der Aufeinanderfolge
der Verfahrensschritte des vorangehend ausgeführter, allgemeinen Verfahrens erzielt werden. Dies ist in
Verbindung mit Fig. 3 A, 3 B beschrieben Fig. 3 Λ
zeigt eine Schicht 30 von 250 Ä Dicke aus einem cn-Silizid
bildenden Metall, beispielsweise °latin, das auf
der Siliziumscheibe niedergeschlagen wurde, jedoch, vorläufig nicht zur Fraktion gebracht wurde. Das Dotierungsmaterial,
im vorliegenden Fall Phosphor, wird bei 75 KeV durch die Metallschicht hindurch implantiert,
wobei sich das gezeigte Konzeptrationsprofil ergibt. Die Spitzenkonzentration tritt wiederum an der
Grenzfläche in 25C A Tiefe auf, wobei sich in diesem Fall eine wirksame Tiefe des Emitterbereichs vor
200 Ä ergibt. Die Dotierungskonzentration an der Glcii/Tiachc INI gioljwi ciia 1'! /cm . Dit Siii/iuiiischeibe
wird alsdann auf 700° C über fünf Minuten aufgeheizt, um das Meiallsilizid zu bilden. Die Wirkung
hiervon besteht in einer Konzentration des Do- ;ierungsmaterials an der Silizid-Silizium-Grenzfläche.
Das resultierende Doiierungsprofil zeigt Fig. 3 B und ist außeigewöhnlich spitz und dünn. Die Temperatur
für die Ausbildung der Legierung reicht nicht zu einer wesentlichen thermischen Diffusion des Dotierungsmaterials
in das Silizium aus. Ähnlicht Ergeh-
rnit TsIi nnH mit rit»n aii
Suizid1?
denden Metallen gemäß dem ausgeführten Verfahren erzielt.
Um die Vorteile des dünnen, mittels Ionenimplantation gebildeten Emitterbereichs entsprechend
Fig. 2 A, 2 F. zu erhalten, ist es übrigens nicht wesentlich,
daß der Emitterkontakt ein Metallsilizid ist, obgleich dieses vorzuziehen ist. Gute Ergebnisse wurden
auch beispielsweise mit Goldkontakten von 250 A Dicke erzielt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Hochfrecjuenz-Siliziumtransistor mit einer
einen Kollektor-, Basis- und Emitterbereich aufweisenden Siliziumscheibe, bei dem der Basisbereich
eine Dicke von weniger als H)OO A aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der F.mitterbereich
(16) eine Tiefe von weniger als KK)O A aufweist und der Emitterkontakt (14) ein Metallsilizid
ist, das an Ort und Stelle in Berührung mit dem Emitterbereich (16) gebildet ist.
2. Hochfrequenz-Siliziumtransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallbestandteil
des Suizids aus der Gruppe bestehend aus Nickel, Titan. Zirkon, Hafnium sowie
den sechs Metallen der Platingruppe gewühlt ist.
3. Verf-hren zur Herstellung eines Hochfrequenz-Siliziumtransistors
nach Anspruch 2, bei dem innerhalb einer Siliziumscheibe der Kollektor-,
der Basis- sowie der Emitterbereich gebildet werden, und jeder dieser Bereiche mit
einem elektrischen Kontakt versehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Emitterkontaktes
(14) auf der Oberfl;i?he des Emitterbereichs (16) oder des zu bildenden Emitterbereichs
eine Schicht des zur Bildung des Metallsilizids
ausgewählten Metalls niedergeschlagen wird und der MeiuIIniederschlag zur Bildung des Metallsilizid-EiTiitterkortakts
14) aufgeheizt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall :ur Metallsilizidbildung
zusammen r.iit dem Dotierungsmaterial zur Bildung des Emitterbereichs (16) auf der Oberfläche
der S:hziumscheibe niedergeschlagen wird und daß der zusammengesetzte Niederschlag aufgeheizt
wird, um den Emitterbereich zu diffun dieren und gleichzeitig den Emitterkontakt (14)
aus Metallsilizid zu bilden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Metall zur Metallsilizidbildung
Platin zusammen mit einer kleinen Menge von Ai.sen als Dotierungsmaterial zur Bildung des
Emitterbereichs (16) niedergeschlagen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der zusammengesetzte Niederschlag auf 700" C aufgeheizt wird, um den Emütcrbereich
(16) ^u diffundieren und dessen Metallsilizidkontakt zu bilden.
7. Verfahren nach Anspruch 3, dadu/ch gekennzeichnet,
daß das den Emitterbereich (16) bMdende Dotierungsmaterial auf der Oberfläche
der Siliziumscheibe vor dem Niederschlagen der Metallschicht (14) zur Bildung des Metallsilizidkontakts
aufgebracht wird, so daß die Diffusion des Dotierungsmaterials während der Bildung des
Metallsilizidkontakts gesteigert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitierbereich (16) durch
Diffusion eines Dotierungsmaterials durch die Metallschicht (14) vor der Herstellung des Metallsilizidkontakts
gebildet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitterbereich (16) durch
Ionenimplantation des Dotierungsmaterials durch die Metallschicht (14) vor der Bildung des Metallsilizidkontakts
gebildet wird.
Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenz-Sili/iumtra.nsistor
mit einer einen Kollektor-, Basis- und Emitterbereich aufweisenden Siliziumscheibe, bei
dem der Basisbeieich eine Dicke von weniger ai-K)OC A aufweist.
Ein derartiger Hochfrequenz-Siliziumtransistor im
aus dei USA.^Zeitschrift »SCP and Solid State Ted.
nology«. Bd.y (1966). Nr-1A S. 4S bis 52 bekanni.
Es' ist ferner bekanni (USA.-Patentschri!;
ίο 3 274Λ7!)). bei der Herstellung eines Hochfrequen/-Siliziumtransistors
die Emitterzone mit einem Platin kontakt zu versehen, welcher durch anschließende-Erhitzen
in Platinsilizid umgewandelt wird^
Weiterhin sind verschiedene Verfahren bek;',;,n;.
um die Bi'sisdicke eines Transistors zu vermindern
und diesen für Hochfrequenz geeignet zu machen Praktisch umfaßt dies oftmals Verfahren zur Steuerung
der Verfahrensschritte der Diffusion des Basi-,
hereichs sowie des Eminerbereichs. Fehler bei diesen
Verfahrcnsschritten können hinsichtlich der Basidicke
kumulativ sein und sogar zu einer Disproportionierung fuhren, wenn die Emitteibereichiieie die gjwünschte
Basisdicke übersteigt. Bei der Diffusion eines Emitterbereichs von 0,5 μ in einen Basisbereich
von 0,6 /(zur Erzeugung einer Basisdicke von 1000 A
ergibt beispielsweise ein Fehler von K) "c in einem Diffusionsverfahrensschritt einen Fehler von 50 '',
hinsichtlich der Basisdicke.
Eine bessere Kontrolle hinsichtlich der Basisdicke könnte man erzielen, wenn die Emitterbereichtiefe
gering gemacht wird. Wenn jedoch bei dem üblichen Transistoraufbau der Emitterbereich sehr dünn gemacht
wird, d. h. eine geringere Tiefe als 1000 A aufweist,
so tritt eine Rekombination ar dem Emitterkontakt und damit eine Verminderung der Strombzw.
Spannungsverstärkung ''es Transistors auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochfrequenz-Siliziumtransisior zu schaffen, welcher
hei einer hohen Strom- bzw. Sppnnungsverstärkung eine verbesserte Kontrolle der Basisdicke ermöglicht.
Diese Aufgabe wird bei einem Hochfreq'ienz-Siliziumtransistor
der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Emitierbereich
eine Tiefe von weniger als 1000 A aufweist und der Emitterkontakt em Metallsilizid ist, das an Ort und
Sieiie in Berührung mit dein Err.itterbereic'ii au>gebildet
wird.
Es wurde bei den der Erfindung zugrundeliegenden Untersuchungen gefunden, daß die Grenzfläche zwischen
gewissen Metallegierungskoniakten und der Halbleiterscheibe von solcher Qualität sind, daß die
Wahrscheinlichkeit der Rekombination für injizierte Ladungsträger an der Grenzfläche im wesentlichen
gleich derjenigen in der Halbleiterscheibe ist. Auf diese Weise erscheint der Metallegierungskontakt den
Minoritätsiadungsträgern als eine Ausdehnung der Halbleiterscheibe. Bei der Bildung des Kontakts au
dem Emitterbereich kann der Emitterbeieich sehr dünn gemacht werden, beispielsweise eine Dicke von
50 bis 1000 A erhalten, wodurch eine präzise Kontrolle über den gesamten Transistoraufbau erzielt
wird. Die Basisdicke kann nunmehr wesentlich durch den Verfahrensschritt der Basisdiffusion gesteuert
werden, so daß Basisdicken der Größenordnung von 100 Ä bis 1000 A zuverlässig und reproduzierbar zu
erhalten sind.
Die Metallegierungskontakte, welche die vorange-
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