DE2131993C2 - Verfahren zum Herstellen eines niederohmigen Anschlusses - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines niederohmigen Anschlusses

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DE2131993C2 DE19712131993 DE2131993A DE2131993C2 DE 2131993 C2 DE2131993 C2 DE 2131993C2 DE 19712131993 DE19712131993 DE 19712131993 DE 2131993 A DE2131993 A DE 2131993A DE 2131993 C2 DE2131993 C2 DE 2131993C2
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines niederohmigen Anschlusses an die Kollektorzone eines Planar-Epitaxial-Transistors nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 20 48 945 bekannt. Halbleitergrundkörper und epitaktisch abgeschiedene Schicht weisen dabei jedoch den gleichen Leitungstyp auf, so daß eine Umdoticrung im Bereich des Kollektorkontaktes unerläßlich ist. Bei dem bekannten Verfahren wird unter der Kollektorzone eine hochdotierte Halbleiterzone vom Leitungstyp der Kollektorzone erzeugt, die mindestens die Ausdehnung der Basiszone aufweist, so daß diese unter der Basis/one liegende Zone sehr niederohmig und daher ein Slronuibführungsbereii'h der Kollektorzone ist. Solche hochdotierten Zonen unter der Kollektorzone werden vielfach als »vergrabene Schichten« oder als »buried layer« bezeichnet. Sie werden dadurch hergestellt, daß man in
r) einen Halblcilergrundkörper vom ersten Leitungstyp zunächst eine flache aber sehr hochdotierte Zone vom zweiten Lciiungslyp einbringt Danach wird auf die so dotierte Oberflächenscite des Halbleitergrundkörpers eine Halblcitcrsehicht vom ersten Leitungstyp ,epitak-
tisch abgeschieden. Die Kollektorzone und der Kollektorkontakibereich werden durch Ausdiffusion aus der »vergrabenen Schicht« hergestellt. Die Basis- und die Emitterzone werden nacheinander in die epitaktisch abgeschiedene Schicht eindiffundiert, wobei gleichzeitig der Kollcktorkontaktbereich bis zur Halbleiteroberfläche ausdiffundiert. Dies hat den Nachteil, daß bei der Eindiffusion von der Basis- und der Emitterzone die Verfahrensparameter so gewählt werden müssen, daß die angestrebte Ausdiffusion des Kollektorkontaktbereichs erzielt wird.
Bei anderen Planartransistoren, wie sie beispielsweise aus der US-PS 34 79 233 bekannt sind, weist die epitaklisch abgeschiedene Halbleiterschicht den zweiten Leitungstyp (»Kollektorleitungstyp«) auf. In die epitaktisehe Halblciterschicht, die bei diesen Transistoren als Kollektorzone dient, wird über der hochdotierten Zone vom zweiten Leitungstyp eine Basiszone vom ersten Leitungslyp und abschließend in die Basiszone die Emitterzone vc.n zweiten Leitungslyp eindiffundiert. In der US-PS 34 79 233 wird beschrieben, wie mit der Eindiffusion der Basiszone ein nicht bis zur Halbleiteroberfläche reichender Kollektorkontaktbereich aus in den Halbleilergrundkörper zuvor im Abstand von der die vergrabene Schicht ergebenden Oberflächenzone eingebrachten Oberflächenzonen ausdiffundiert wird. Der Kollektorkontaktbereich wird durch eine zusätzliche Diffusion von der Halbleiteroberfläche aus, die zusammen mit der Eindiffusion der Emitterzone erfolgt, vervollständigt. Bei den Diffusionsprozessen finden die allgemein be-
kannten Maskicrungs- und Ätzverfahren Verwendung.
Als Maskierungsschichten können Schichten aus Siliziumdioxid. Siliziumniirid oder andere diffusionshemmenden Stoffen verwendet werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren zum Herstellen von Planar-Epitaxial-Transistorcn mit einer epitaklisch abgeschiedenen Schicht vom Leitungstyp der Kollektorzone /.u vereinfachen, wobei insbesondere bei der Eindiffusion der Basis- und der Emitterzone alle Verfahrensparaincter frei wählbar und nicht von der Herstellung der Kollektorkontaktbereiche abhängig sein sollen. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Das Verfahren nach der Erfindung hat den Vorteil, daß der niederohmige Kollektorkontaktbereich ohne kapazitätscrhöhende Sperrschichtbildung bis zur Halbleiteroberfläche reicht und während der Eindiffusion der Separationsdiffusionszonen hergestellt wird, so daß diese Kollektorkontaktbercichc bereits vor der Eindiffusion der Basis- und der Emitterzone im wesentlichen fertiggestellt sind.
Der Kollektorkoniaktbcreich kann noch zusätzlich in seiner Dotierung durch ein Diffusion von außen verstärkt werden. Hierzu kann beispielsweise die Emitterdiffusion dienen, bei der Störstellen vom zweiten Leitungstyp in die zuvor erzeugte Basiszone vom ersten
Leitungstyp eindiffundiert werden. Diese Störstellen können gleichzeitig durch entsprechende Maskierung der Halbleiteroberfläche in den an die Oberfläche stoßenden Teil des Kollektorkontaktbereichs eindiffundiert werden, so daß sich die Dotierung dieses Pereichcs weiter erhöht.
Das Verfahren nach der Erfindung kann auch vorteilhaft bei der Herstellung der Transistoren in 'migrierten Schaltungen angewandt werden.
der Separationsdiffusions/.onen mit einer ringförmigen öffnung 10 versehen wird. Durch diese Üffnung werden bei etwa 1200°C in den Halbleiterkörper P-Leitung erzeugende Störstellen, wie beispielsweise Boratome, eindiffunuicrt. Die Diffusion wird dabei solange durchgeführt, bis die P' -leitende Separatioiiüdiffusionszone 9 sich mit dem P-Ieitenden Halbleitergrundkörper 1 verbindet. Während dieser Diffusion diffundieren die Stör-
stellen aus der Zone 3 und dem Bereich 4 weiter in die
Das Verfahren nach der Erfindung und seine weitere io epitaktische Schicht 5 ein. Die Störstellen aus dem Bevorteilhafte Ausgestaltung soll in einem /* usführungs- reich 4 erreichen dabei die Halbleiteroberfläche und beispiel anhand der F i g. 1 bis 5 noch näher erläutert erzeugen einen Bereich 8. der niederohmiger ist als der werden. In den Figuren sind Schnitte eines Planar-Epita- übrige Teil der N-Ieitenden epitaktischen Scliicht 5 und xial-Transistors. der Teil einer integrierten Schaltung ist. mit der vergrabenen Schicht 3 in Verbindung steht. Die nach verschiedenen Verfahrensschritten dargestellt. 15 Störstellen in dem Bereich 8 werden auch während der
Die F i g. 1 zeigt einen Halbleitergrundkörper 1 beispielsweise aus einkristallinem Silizium, der P-Ieiicnd ist und einen spezifischen Widerstand von etwa 5 bis 10 Ohm cm aufweist. Die eine Oberflächenseite dieses Grundkörpers ist mit einer diffusionshcmmenc'en Maskierungsschicht 2 bedeckt, die beispielsweise aus Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid besteht. In diese Maskierungsschicht wird durch Ätzen unter Verwendung einer Photolackmaske eine öffnung eingebracht, durch die die ersten Störstellen in den Siliziumgrundkörper 1 eindiffundiert werden. Diese ersten Störstellen erzeugen im Halbleitergrundkörper 1 die N+-dotierte vergrabene Schicht 3, die beispielsweise 4 bis 5 μΓη tief in den Halbleitergrundkörper reicht und eine Störstellenkonzentration von etwa 1020 Atome/cm' aufweist. Die ersten Störstellen bestehen vorzugsweise aus Antimonoder Arsenatomen.
Nach der Eindiffusion der die vergrabene Schicht ergebenden Zone 3 wird die Halbleiteroberfläche, wie F i g. 2 zeigt, neu maskiert. Dabei wird die Maskierungs-
20
15 noch sich anschließenden Basis- und Emitterdiffusion weiter j-.ur Halbleiteroberfläche diffundieren, so daß die Störstellenkonzentration an der Oberfläche weiter zunimmt.
Schließlich wird. vgl. Fig.5, in die Kollektorzone über der vergrabenen Schicht 3 mit Hilfe einer bekannten Maskierung eine Basiszone 17 vom P-Leitungstyp und in die Basiszone eine Emitterzone 18 vom N-Leitungstyp eindiffundiert. An die Basis- und die Emitterzone werden Kontakte 12 und 13 angebracht. Die Kollektorzone wird über den mit der vergrabenen Schicht 3 verbundenen und zur Halbleiteroberfläche reichenden N + -leitenden Kontaktbereich 8 angeschlossen. Der Kollektorkontakt ist in der F i g. 5 mit der Ziffer 11 bezeichnet. Alle Kontakte werden vorzugsweise in Form von Leitbahnen 14, 15 bzw. 16 auf eine Isolierschicht geführt und enden auf diesen an großflächigen Anschlußteilcn.
Es soll darauf hingewiesen werden, daß der Kollektorkontaktbereich 8 auch ringförmig ausgebildet und
schicht 2 so ergänzt, daß sie nur über einen Randbereich der Zone 3 mit einer Öffnung versehen ist. Dieser Randbereich liegt unter der Stelle, wo später der Kollektorkontakt angebracht werden soll. Durch diese öffnung werden in die Zone 3 weitere Störstellen eindiffundiert, die gleichfalls den zweiten Leitungstyp erzeugen. Diese Störstellen haben jedoch die Eigenschaft, daß sie im Halbleitergrundkörper unter gleichen Bedingungen schneller diffundieren als die ersten Störstellen, die zur Erzeugung der Zone 3 verwendet wurden.
Diese zweiten Störstellen bestehen bei den oben genannten Dotierungsverhältnissen vorzugsweise aus Phosphoratomen, die innerhalb der Zone 3 einen N+ -dotierten Bereich 4 bilden, dessen Störstellenkonzentration etwa 1021 Atome/cmJ beträgt.
Danach wird, vgl. F i g. 3, die Maskierungsschicht 2 von der Halbleiteroberfläche entfernt. Auf die mit der Zone 3 und dem Bereich 4 versehene Oberflüchenseite des Halbleitergrundkörpers wird eine Halbleiterschicht 5, die N-Ieitend und vorzugsweise hochohmig ist, abgeschieden. Bei der epitaktischen Abscheidung wirkt auf den Halbleitergrundkörper eine Temperatur von etwa HOO0C ein. Dabei diffundieren die Störstellen der Zone 3 des Bereichs 4 in den Halbleitergrundkörper und in die epitaktische Schicht 5 weiter ein. Wie in der F i g. 3 gezeigt, reicht die von der Zone 4 ausgehende Diffusionsfront 6 tiefer in die epitaktische Schicht 5 hinein als die von der Zone 3 ausgehende Diffusionsfronl 7. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Störstellenatome der Zone 4 rascher diffundieren.
Nach der Herstellung der epitaktischen Schicht 5 wird die Halbleiteroberfläche, vgl. Fig.4, erneut mit einer Maskierungsschicht 2 bedeckt, die zur Erzeugung mit einem entsprechenden ringförmigen Anschluß an der Halbleiteroberfläche versehen werden kann.
Es ist selbstverständlich, daß die im Ausführungsbeispiel genannten Leitungstypen der Zonen und Bereiche sowie des Halbleitergrundkörpers alle umgekehrt werden können.
Während der Eindiffusion der Emitterzone 18 kann in die Mas'-.ierungsschicht 2 auch über den Kollektorkontaktbereich 8 ein Diffusionsfenster angebracht werden. Die die Emitterzone 18 erzeugenden Störstellen diffundieren dann auch in diesen freigelegten Bereich der Kollektorzone ein und senken den Bahnwiderstand des Kollektorkontaktbereiches weiter ab. Hierdurch wird die Leitfähigkeit des niederohmigen Stromwegs durch den ausdiffundierten Kollektorkontaktbereich 8 und die vergrabene Schicht 3 noch verstärkt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche.
1. Verfahren zum Herstellen eines niederohmigcn Anschlusses an die Kollektorzone eir-\:s Planar-Epitaxial-Transistors. bei dem in einen Grundkörper (I) vom ersten Leitungstyp erste Störstellen eindifiundiert werden, die eine hochdotierte erste Zone (3) vom zweiten Le'tungstyρ erzeugen und in den Randbereich dieser ersten Zone (3) in großer Konzentration zweite Störstellen eindiffundiert werden, die gleichfalls den zweiten LeitungslyD e/zeugen aber eine größere Diffusionsgeschwindigkeit als die ersten Störstellen aufweisen, und bei dem danach auf dem Halbleitergrundkörper (1) eine epitaktische, für die Aufnahme der Basis- und Emitterzone («7, !8) vorgesehene Schicht (5) abgeschieden wird, wobei bei der epitaktischen Abscheidung und den nnchfolgertden Prozessen die zweiten Störstellen durch die
ν ρ Epitaxieschicht (5) bis zur Halbleiteroberfläche aus-
V diffundieren und in der epiiaktischen Schicht (5) ei-
'* nen niederohmigen Bereich (8) bilden, der mit der i ersten Zone in Verbindung steht und an dem an der
. Halbleiteroberfläche ein Kollektorkontakt (11) angebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Störstellen in höherer Konzentration als die ersten Störstellen in die erste Zone (3) eingebracht werden, daß die epitaktisch abgeschiedene Schicht (5) den zweiten Leitungstyp der Ko! lektorzone aufweist und hnherohmiger als der ausdiffundierte niederohmige, mit dem Kollcktorkontakt (11) versehene Bereich (8) gleichen Leitungstyp
; ist, und daß die zweiten Störstellen durch die Epitaxieschicht (5) bib zur Halbleiteroberfläche während der Eindiffusion von bis zum Grundkörper (1) rei-
« chenden hochdotierten Separationsdiffusionszonen (9) vom ersten Leitungstyp ausdiffundiert werden, und daß danach die Basiszone (17) und die Emitterzone (18) in die epitaktische Schicht (5) eindiffundiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß bei der Emitterdiffusion die die Emitterzone (18) erzeigenden Störstellen zusätzlich in den niederohmigen Kollektorkontaktbereich (8) eindiffundiert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von einem p-Icitenden Grundkörper (1) als erste Störstellen Arsen und Antimon und als zweite Störstellen Phosphor verwendet werden.
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