DE2140054A1

DE2140054A1 - Halbleiteranordnung auf einem Halbleiterträger und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE2140054A1
Application number: DE19712140054
Authority: DE
Inventors: John Albert Mesa Ariz. Schoeff (V.St.A.)
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1970-08-10
Filing date: 1971-08-10
Publication date: 1972-02-17
Also published as: DE2140012A1; CA931665A; BE771137A; US3825450A; US3825451A; JPS5024231B1; DE2140023A1; DE2140043A1; NL7111014A; DE7130660U; FR2102152A1; DE7130637U; GB1365159A

Description

PATENTANWÄLTE ΟΠΓ/

DR.-ING. HANS LEYH

8 MÖNCHEN

Melchiorstraße 42

Mein Zeichen:

^: H217P-599

Motorola«, Iac 94-01 Wöst Grand Avenua

Illinois

Halbl&Itoraiiordmmg aiii ©inea Halblaitarträgar \.u .d Tar fahren zu d@ren Harst®llimg

D3.0 JjrfiMÜJ.n&' laetiifi" b oia« Halbleiter anordnung mit einem in dar öbai\?läch-3 eiiiQS ii;ill>.l'3itea?trä.g©]cs ©zugeordneten Halblei-•^crbvy.'^.lflh eiitgvifjangeofiijster LaitfIhigkeit_? wobei dl© ObariTifieh-> air:.2 HäI«>l«itödjsr©;I.chi3 in d©r Ober.tlächs d©a Halblei-■ΰϋϊ-ΙΗί,,-ϊί'Β vsrcliiuft_φ :-^wia ein Verfahren zur Harstalluag einer

Eine

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BAD

Eine der grössten Schwierigkeiten bei der Herstellung von Transistoren in integrierten Schaltungen besteht in der Kontaktierung des Kollektorbereiches. Beim Montieren von einzelnen Transistoren auf einem Sockel kann der Kollektorbereich unter der Basis über den Sockel elektrisch angeschlossen werden. Bei integrierten Schaltungen nuss dagegen der Kollektorstrom in der Regel über verhältnismässig lange Strecken im Halbleitermaterial mit relativ hohem Widerstand fHessen. Durch die Verwendung von diffundierten vergrabenen Schichten kann ein verhältnismässig grosser Anteil dieses in Serie zum Kollektor liegenden Widerstandes eliminiert werden, jedoch ergibt sich immer noch eine Strecke relativ hohen Widerstandes zwischen der Basis und der vergrabenen Schicht und von dieser zum.Kollektorkontakt auf der Oberfläche des integrierten Schaltkreises. Dieser erwähnte Aufbau hängt mit der Herstellung des Transistors zusammen, und obwohl die Nachteile durch dünnere Schichten und epitaxial aufgebaute Schichten mit geringerem Widerstand etwas verringert werden konnten, ist es nicht möglich, diese Nachteile zu beseitigen«

Die Strecke vom Kollektoranschluss zur vergrabenen Schicht kann in verschiedener Weise so ausgeführt werden, da3s der Widerstand zu vernachlässigen ist. Bei integrierten Schaltkreisen mit durch dielektrisches Material isolierten Inselbereichen erwies sich ein Verfahren als zweckmässig, bei dem durch eine Diffusion die vergrabene Schicht entlang dem Umfang des Inselbereiches zur Oberfläche der Halbleiteranordnung hochgezogen wird. Bei derartigen diffusionsisolierten Schaltkreisen wird ain tief diffundierter N⁺-KoIlektorkontakt verwendet.

Der tief diffundierte N⁺"Koliektorkontakt greift so tief in die epitaxiale Schicht ein_$ dass er- die vergrabene Schicht erreicht, wodurch die niederohmige Leiterstrecke für den Kollektorstrom geschaffen wird. Dieses Tiefdiffundieran wird

- 2 - normalerwelae

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normalerweise während des Diffusionsvorgangs zur Herstellung der Isolationsbereiche ausgeführt. Somit ist die N*-Diffusion bezüglich der seitlichen Ausdehnung äquivalent zu der Diffusion von Isolationskanälen und benötigt daher grosser« Flächen als die herkömmlichen flachen Kollektorkontakte· Es ist daher wünschenswert_t eine Halbleiteranordnung und ein Herstellungsverfahren zu schaffen, mit dem ein verbesserter tiefliegender Kollektorkontakt hergestellt werden kann.

Bei der Herstellung integrierter Schaltkreise wird allgemein gefordert, dass eine ausreichende elektrische Isolation zwischen benachbarten monokristallinen Bereichen mit unterschiedlichem Spannungsniveau geschaffen wird. Bin Verfahren« um eine gewisse Isolation zu erzielen, besteht in dem Eindiffundieren tiefer Isolationsbereiche entsprechend einem gewünschten Muster von der Oberfläche des einkristallinen Kristalls aus. Die Diffusion wird mit einer solchen Verunreinigung ausgeführt, dass die Isolationsbereiche einen Leitfähigkeitstyp besitzen, der entgegengesetzt zu dem Leitfähigkeitstyp der epitaxialen Schicht ist, in der die Halbletteranordnung mit einem bestimmten Muster von PN-übergängen ausgebildet wird. Es ist jedoch wünschenswert, die polykristalline Isolation sowie das Verfahren zur Herstellung derselben weiter zu verbessern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Halbleiteranordnung und ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen, bei der mit einer verbesserten Konfiguration für einen tiefliegenden Kollektorkontakt der Sättigungswiderstand des Kollektors verringert werden kann, und der Kollektorkontakt eine geometrische Form besitzt, die eine Vergrösserung der Umfangslinie, d.h. des Kantenbereichs des Kontaktes zulässt. Dabei sollen Möglichkeiten gefunden werden, um das Wachsen von polykristallinem Silicium zu begünstigen.

- 3 - Diese

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Diese Aufgab© wird erfiadungsgemass da&arch gelöst, dass ©in erstes Abdeekmuster aus zumindest ein®? Schicht ©ines dielektrischen Materials auf der Oberfliehe des Halbleiterträgers int©gri@rsad angeordnet ist, dass ein zweites Abdecklauster auf der Oberfläche des Harölaiterbereiehs integrierend angeordnet i-vt- dass ®.ia© epitaxiale Schicht iihm? der Oberfläche des Hal"blöit®rlsörp©3?s vaa& &©s Halbleitsrbersiehs sowie dem ersten und zweiten Ab&eekausfcer aufgewachsen ist, wobei der Bereich über dem ersten und zweiten Abdeckmuster aus polykristallinem Halbleitermaterial besteht und jeweils als polykristalline Zone bis sur Oberfläche der epitasiialen Schicht verläuft, dass der übrig® Teil d©r ©pitsecialen Schicht aua monokristallinem Halbleitermaterial besteht, und dass dis polykristallinen Zonen im Kaatenber@iöh der Ab&eckraustar diese umfassen und sowohl in dies© als auch in die Oberfläche des Halbleitertr&- gers und des -HeIbI @it©rb®reichs integrierend übergehen.

Das Ver£a!ar®n sur H©rsteilung einer Halbleiteranordnung gernäss der Erfindung b@st©ht &e.rla, dass auf den Oberflächen ies Halbl©it©rtr-Hgsx*s und des Halbleitar-bsreicfefs &in© erste Schicht ©iB.©s di@l®ktrisch©n Mate-rials angeordnet und mit einer öffnung si» liMilegei?. ®in©s falls der Ob©i\flache das Halbleiter«· bersichs v©s?s©h©a ifird_t dass ©uf das dielektrische Material und auf die f2?@igal©f?ts Oberfläche d©s Halbleiterbereichs ©is.© Schicht ©ia©s poljkristallinsii Halbl^itarmaterials aufgebracht wird, dass sin® sw®it® Sefeicäfe ©ines dielektrischen Materials auf der Schicht d@s pol^krifftallinen Halbleitermaterials auf« gsbaut vfirdj dass gut der swoitsn dislektrischen Schicht eine l'otorssietaask© ©ngebraöht wxä die sieht abgedeckten Teile der- streiten dislcsktrisftlvaxi Schicht sowie ejischliesaend der darunterli©gQnd©ii polji^istallinen Schicht entfernt werden, dass nach dem Entfsm®:». dar Fotoresistschiöht di® nicht abgedeckten Teil® der <sr^!'teji di©le!r.ti\isck@n. Schicht und dl© Teile der Mask® aus der srnitea di@lekt5?ißche?i Schiebt derart entfernt w©rö.©n_t dßLia &'iS d@r OberW-flcliQ dö3 Halb le it «rtre gars

■» 4- -

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eine mehrschichtige erste Abdeckmaske und auf der Oberfläche des Halbleiterbereichs eine einschichtige zweite Abdeckmaske zurückbleibt, dass eine epitaxial© Schicht auf dem Halbleiterträger und dem Halbleiterbereich aufgewachsen wird, wobei eich über der ersten sowie »weiten Abdeckmaske je eine polykristallin® Sons ausbildet, welche die Kantenbereiche der Abdeckmaske umfasst und in direkten elektrischen Kontakt mit der darunterliegenden Oberfläche kommt, und dass während des AufWachsens der epitaxialen Schicht eine monokristalline Schicht gebildet wird, welche die übrigen' der Halbleiteranordnung zugeordneten Seile der Oberflächen des Halbleiterträgers und des Halbleiterbereichs bedecken.

V/eitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen·

- 4a - Weitere

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Veicere Vorteile -r»d Merkmale der Erfind m^ gehen aas d**⁴ nachfolgenden Beschreibung \\,n Aasfuhrungstoeispielen in Ver bindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung hervor* Es

einen IIal^Viit*iterk:>rpeiⁱ nut exY.am a*s vergrabene Schicht vorgesehenen HAlbii^.tierbereiih mit einei' zum Halbleiterkörper en tgef5enße set at en Leitfähigkeit;

Pi5, 2 den Aufbau gemäsa Fi^₁ «L mit einer isolierenden Schicht und einer darauf befindlichen Fotoresistmask«;

Fxg. 5 den Aufbau na^h einem Ätaschrlttj

den Aufbau gemaac Fi^, 1 nach dem Aufbringen einer enitaktis'-hen Schicht, die monokristallin und polykristallin gewachsene Bereiche umfasst j

Pi^, 5 den Auftau näflh dem Aufbringen einer weiteren isolierenden S^hitht und de« Ausbilden polykristalliner Kantenbereichei

Fig. 6 den Aufbau gemäsa Fig. 5 nach einen Piffusioasvor-

· 7 den Aufbau gemäss Fig. 6 nach den Diffundieren eines Basisberetehes, wobei die Obtrflacht des polykristallin gewachsenen Bereiches der epitaktischen Schicht freigelegt ist;

Fig. Π den Aufbau eines Halbleiterkörpers; dar als Ausgangsmaterial für eine Dreifachstsung Verwendung findet;

-■*> - Fig. 9

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Fig_c, 9 den Aufbau gemässFig, 8 nach dem Ätzen der oberen Schicht;

Pig. 10 den Aufbau gemäss Fig. 3 nach dem Ätzen der nächsten Schicht;

Fig., 11 den Aufbau gemäss Fig. B nach dem Ätzen der dritten Schicht, wodurch ein mehrschichtiges Huster erzeugt wird, das als Ausgangsmaterial für das Wachsen einer polykristallinen Siliciumschicht Verwendung findet;

Fig_a 12 den Aufbau gemäss Fig. 8 nach dem Aufbringen einer epitaxialen Schicht mit monokristallinen und polykristallinen Bereichen;

Fig. 13 einen Transistoraufbau_s bei dem polykristalline epitaxiale Bereiche zur Isolation verwendet werden;

Fig., 14 bis 17 einzelne Schritte eines weiteren Verfahrens zur Herstellung polykristalliner Siliciumkörper über einer Siliciumdioxydmaske, die der Isolierung dient;

Fig„ 18 einen mehrschichtigen Halbleiteraufbau über einem Halbleiterträger mit einer vergrabenen Schicht;

Fig. 19 den Aufbau gemäss Fig. 18 nach einer Dreifachätzung;

Fig, 20 den Aufbau gemäss Fig. 19 nach dem epitaxialen Aufwachsen einer Halbleitersehicht, wobei ein Kontakt mit der vergrabenen Schicht hergestellt wird;

. 21 bis 25 Schritte eines Verfahrens zum Aufbau einer polykristallinen Halbleitersehicht für Isolationszwecke, wobei gleichzeitig ein tiefliegender Kollektorkontakt hergestellt wird;

- 6 - Fig. 26

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Fig* 26 und 2? Schritte sur Herstellung eines Halbleiterkörpers mit einem polykristallinen ringförmigen Silieiumbereich, wobei aufgrund der Diffusionstechnik eine verhältnismässig hohe Nennspannung Verwendung finden kann.

Zur Herstellung eines tiefliegenden Kollektorkontaktes ist es bekannt, ein Leitungsmuster aus polykristallinem Silicium d5.rekt auf der vergrabenen Schicht anzubringen. Ansehliessend wird eine epitaxiale Schicht aus Silicium aufgewachsen, die im Bereich des polykristallinen Siliciumleitungsmusters polykristallin wächst, so dass sich eine senkrecht stehende Zone ausbildet_t die mit der vergrabenen Schicht in direkter Kontaktverbindung steht. Die notwendige Dotierung für einen niederen Widerstand ergibt sich aus der Aufwärtsdiffusion aus der vergrabenen Schicht und während des Eindiffundierens des Emitters von oben. Dieses Verfahren ist nachteilig,, insbesondere da die Oberfläche des Trägermaterials, auf welchem die einkristallinen Bereiche aufgewachsen werden, während des Ätzens des Siliciums zum Entfernen der polykristallinen Schicht leicht beschädigt werden kann» Ein weiteres Problem besteht darin, dass die dünne polykristalline Schicht beim Itzen mit Salzsäure in der Reaktionskammer für den Epitaxialprozess entfernt wird. Auch ist mßnehmal eine zusätzliche Dotierung für den Kollektorkontakt erforderlich, da die Emitterdiffusion, insbesondere bei Material mit hohem Widerstand, keine völlige Sättigung der polykristallinen Zone bewirkt. Bisher wurde Siliciumtetraehlorid mit einer 100-Orientierung verwendet,, was zu einer schlechten Definition des polykristallinen Musters führt und für den Kontakt aufgrund der Ausbreitung der polykristallinen Zone verhältnismässig grossen Volumenraum notwendig macht.

"s wurde daher das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von tiefliegenden polykristallinen Kontakten entwickelt, wobei auf einer Halbleiterscheibe nach dem Aufbringen eines als

-- 7 - vergrabene

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vergrabene Schicht zu benutzenden Bereiches eine Schicht eines dielektrischen Materials aufgebracht wird₉ das z.B. aus SiIiciumdioxyd oder Siliciumnitrid besteht. Diese Schicht wird sodann selektiv geätzt, um ein bestimmtes unteres Muster für den tiefliegenden Kbllektorkontakt zu bilden. Über der als Maske dienenden Oxydschicht wird eine polykristalline Zone aufgewachsen, so dass nach dem epitaktischen Wachsen diese Oxydschicht zwischen der polykristallinen Zone und der vergrabenen Schicht liegt» Dieses Verfahren ist besonders erfolgreich aufgrund der Existenz eines Kanteneffekts„ wonach das polykristalline Silicium von der Kante des Oxyds aus zunächst für einen kleinen Abstand nach aussen wächst₉ bevor es von dem sich aufbauenden anschliessenden einkristallinen Material zur Ausbreitung nach oben gezwungen wird_a Somit kommt die polykristalline Zone mit der vergrabenen Schicht In Kontaktverbindung _β Die Donatorverunrainigung, welche sich von der vergrabenen Schicht aus in der polykristallinen Zone sammelt« erhöht die Leitfähigkeit, indem ein ohmischer Tontakt um die Kanten des Oxydisusters ausgebildet wird. Durch die standardisierte Emitterdiffusion wird die polykristalline Zone von der Oberfläche der epifeaxialen Schicht aus dotiert, so dass der Kollektorkontakt einen sehr niederen Widerstand annimmt. Ein weiterer Vorteil dieses Aufbaus stellt die Widerstandsfähigkeit des tiefliegenden Kollektorkontaktes gegen die Salzsäureätzung im Reaktionsofen für das epitaxial© Wachsen dar.

DIa tiefliegenden polykristallinen Kollektorkontakte mit einem undotierten Oxydtauster auf der vergrabenen Schicht in Form eines herkömmlichen Kollektorkontaktes können au einem niedrigeren Widerstand führen als eine N⁺-Diffusion grosser BereLche.

Der Effekt an der Oxydkante_ft dar &u dem Kontakt mit der vergrabenen Schicht führt_t kann v/eltergehend benutzt werden, um dia Niedarohmlgkölt des Strcirapfades au verbessern* Durch eine

- ^ - Maxiaierung

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Maximierung der Umfangsiänge des Oxydmusters, wobei ein nicht zusammenhängendes Muster Verwendung finden kann, wird der Kantenkontakt vergrossert und ein grösserer Anteil des gesamten Kollektorkontaktbereiches direkt mit der vergrabenen Schicht in Verbindung gebracht*

Bei einigen Halblsiteranorö^nungens. besonders solchen, die eine epitaxiale Schiebt mit hohem Widerstandswert verwenden, wird die polykristallin Zone mit den Dcnafcorverunreinigungen durch die Emitterdiffusion nicht gesättigt und kann daher zu einer unzuverlässigen ohmisshen Kontaktverbindung mit dem Kollektor führen, da die.Dcnatorverunrsiaigungen von Versetaungsstellen im polykristallinen Silieium eingefangsn werden« Es kann eine dritte automatische Dotierungsquelle für den polykristallinen Kontakt leicht durch die Verwendung eines dotierten unteren Oxydmusters geschaffen werden, von welchem aus die polykristalline Zone erzeugt wird, und welche zusätzlich -zum Ausdiffundieren der vergrabenen Schicht und der Oberflächendiffusion der epitaktisohen Gehöht bei der Emitterdiffusion wirksam ist.

Wie im Fall einer polykristallinen Isolation gibt die Verwendung einer nicht; halogeasn Quelle für epitaxiales »Silicium, wie z.Bo Silan, sine feinere Abgrenzung für die Grenzschicht zwischen dem polykristallinen und dem einkristallinen Material. Auch wächst die polykristalline Zone mit nahesu vertikalen Seitenflächen und führt in engen Grenzen zu einer 1 : Überdeckung mit dem darunterliegenden Muster. Der auf diese Weise geschaffene Kontakt erfordert weniger Volumen und basiert auf einer Maskendimenslonierung für Kollektoranordnungen, wie sie bei flach ausgeführten Kollektoren Verwendung fladet.

Ein weibe?er Vorteil der vorliegenden Erfindung ergibt sich durch die Verwendung eines vielschichtigen Abdeckmusters ffrj

~ q - die

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die Herstellung eines polykristallinen tiefliegenden Kontaktes. Der aus Silieiuraoxyd bestehende.untere Teil des Musters steht in direkter Kontaktverbindung mit dem Trägermaterial und ist mit dem oberen Teil des Abdeekrausters aus polykristallinem Silicium überdeckt. Durch die Verwendung des unteren Teils des Abdsekmusters werden diejenigen Bereiche auf dem Halbleiterträgermaterial gegen Ätsen geschützt,, auf welchen der Einkristall durch Wachsen aufgebaut wird.

Wie "bereits erwähnt _T erweist sich die dünne Schicht eines polykristallinen Siliciumsauf dem Halblelterträger, welche mit niederer Temperatur aufgebracht vfird_? als besonders günstiges Material für die Keimbildung beim Herstellen polykristalliner Isolationskanäle. Ehrend des bekannten Verfahrens m\xr Herstellung der polykristallinen Isoletionskanäle erweist es sich als ein nahezu exaktes Modell, nach welchem sich die polykristallinen Isolations.teile selbst nachbilden ,und widersteht sogar dein Itseinfluss von ßilieiumtetrachlorid, welches für gewöhnlich eine polykristalline Kaimbildtmg schwierig macht» Die Schicht des polykristallinen Silieiums kann durch Aufdampfen oder Zerstäuben gebildet werden. Die Temperatur wird dabei ssnter denjenigen Wert verringert, ab welchem sich ein filnkrlstallines Silicium beim Wachsen, ausbildet. Die aufgebrachte Sohielifc ist vorzugsweise dünner als l/um. Die Komgrö^se iyt direkt von der Temperatur abhängig^ wobei sich extrem feines Korn bei niederen Temperaturbereichen rea-.15-nieren lässt, wobei sich ein ns'a©aa völlig amorphes Material ausbildete Die Körngrösse und die Ob#rflächenqualität dieser auf diese Weise geschaffenen polykristallinen Isolationskanäle sind bei weitem besser als solche, die mit irgendeine!⁰ Oxydtechnik hergestellt- werden» Bei dem bekannten Verfahren erweä.st sich das Itsen des dünnen polykristallinen Musters nach dem Entwickeln des Fotoresist als der schwächste Punkt dieses Materials b©i der Verwendung als Basismaske. Zum Xtgen findet ein Gemisch aus Salpetersäure, Acetylsaure

- IO -

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und Chromsäure 7örwe--ndung_f mit dem cLltg dünne pelykrdstjalline Schicht weggeätzt wird» Wenn die dünne Schicht unmittelbar auf dem Halbleiterträger angeordnet war¹, kommt diese Ätzlösung mit dein einkristallinen Sfrägemiafcerial nach dem Wegätzen der Schicht in Kontakte Wenn wicht eine verdünnte Ätz-Iosung verwendet und extreme Sorgfalt angewandt werden, lässt; sich eine Beschädigung der Bereiche ni-sht vermeiden,., auf wel- chen ein fehlerfreier Einkristall gewachsen werden soll,, der den Inselbereich darstellt, in welchem ein, gegen die Umgebung isolierter Transistor ausgebildet iferden soll« Dieees bekannte Verfahren ist somit aussergevröhnlich kritisch und kann dur^h die Erfindung in vorteilhafter Weise verbessert- wenden«.

Durch die Erfindung wird die oben erwähnte kritische Situation ausgeschaltet_s indem auf einem unteren Abdeekmuster eine Oxydauflage angebracht wird«, Ia einzelnen heisst das, bevor dasfpolykris tall ine Material niedergeschlagen wird_? werden mehrere tausend S. eines Oxyds bei niederer- Temperatur p^olithiaeh auf dem Halbleiterträger eufgebracht« Sodann wird die dünne polykristallin© Schicht bis su de^ gewünaehten Gesamtaicke durch Wachsen aufgebaut. Schliesslich wird eine weitere obere dünne Cteydsehicbt auf der polykristallinen Schicht angeordnet_¥ die als Mask© für die Ätzung dex* polykristallinen Siliciimsühieht dientο Diese obere dünne Oxydsehicht wird verwendet, da das Silicium-ltzmittel daau neigt_v 6Sb belichtete Fotoresistschieht abzuheben und somit die polykristalline Schicht auss©r der oberen Oxydschicht angreifen wurde.

Das Verfahren der Herstellung des Musters unter Verwendung einen Fotoresist umfasst drei Itsssehritte, Nach dem Ausrichten, Belichten und Entwickeln der Fotoresistschicht wird eine herkömmliche Itaung mit Fluorwasserstoff (HF) durchgeführt, um die obere Oxydschieht, soweit sie nicht durch die belichtete Fotoresistschicht geschützt ist, zu entfernen. Sodann wird ein Silicium-ltzmittel verwendet, um die nicht geschützten

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Teile der polykristallinen Silielumschieht zu entfernen. Soweit die polykristallin Schicht von der oberen Oxydschicht und der Fotoresistsehicht bedeckt ist_s wird sie von dem SiIicium-Ätzmittel nicht angegriffen. Selbst wenn die Fotoresistmaske abgehoben wird, entsteht immer noch das gewünschte Muster In der polykristallinen Schicht,, da diö obere Oxydschicht während dieses Äta/organgs die abgedeckten Bereiche ä es hut at. Wohl könnte auf die obere Oxidschicht als Maske verblüh bet werden, wenn eine verdünnte Ätzlösung Verwendung finde b₉ die die Fotoresistmaske nicht abhebt» Die obere Qxydsöhleht Ist ,jedoch sehr einfach herzusteilen, indem nämlich Sauerstoff mit dem Silan augeführt wird, so dass es sish nicht lohnt, ein Risiko diu?ch dis Verwendung eines anderen Verfan~ s einzugehen» Anschliessend wird die Halbleiterscheibe in

gereinigt, um die Fotoresistmaske au entfernen,und eins weitere Itsung mit Fluorwasserstoff (HF) durchgeführt, mit; welcher einerseits die untere Oxydscbieht und anderersei ta die obere Oxydmaske, die das polykristalline Muster bedeckt-, entfernt worden.

Somit erhält man das Abdeekmuster mit einer polykristallinen Schicht und der unteren Oxidschicht_o Dies© untere Oxydschicht bedeckt den Halbleiterbraver in dim Bereichen, in welchen ein aktives .Slsment, z»B„ din Transistor, ausgebildet werden soll. ^:-i die herlcömmliche itzung rait HF den Halblaiterträger nicht angreift, bleibt dessen Oberfläche glatt und begünstigt das gute Wachsen einer Siliciumschicht« Die oberem Cbcydmaske sollte dünaer ausgeführt werden als die untere Oxydschloht, so dass diese obore Maske automatisch bein Üitzsn mit eatfernb wird. ITach eio.effl entsprechenden Reinigungssehritt ist die dsrart präparierte Halbleiterscheibe in einem Zustand, in welchem eine Schicht epitaxial aufgewachsen werden kann«

Kiη derartiges Verfahren iinfcei» Verwendung ®in@r Mehrfaoh-•jchiehi; bietet wesentliche Vorteile _a Sunäehat ergibt sich

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für den epitaxialen Kristallaufbau eine günstige Temperaturflexibilität, die Möglichkeit elnex* freieren Auswahl des Halbleiterträgers und der für den epitaxialen Kristallaufbau verwendeten Technik. !Ferner wächst der kristall weicher und beim polykristallinen Wachsen mit einem feineren Korn. Es ergibt sich auf dem Halbleiterträger sin Bereich mit idealen Eigenschaften, da die Silleiumätaung aiemals die Oberfläche des Halbleiterträgers berührt«, Ein weiterer wichtiger Vorteil besteht darin, dass eins Dotierung in das Oxyd unterhalb der Kanäle eingeführt werden kann_s was sehr viel st3hwieriger böl der - Verwendung nur feiner polykristallinen Schicht auszuführen ist«

In Fig. .1 ist ein Halbleiterkörper 10 mit P-LeI Sung d&rge-•Säiellbs auf dessen Oberfläche 12 -eine Masklersüh.lehö 14 ausgebildet ist, welche eine öffnung 16 umfasste Diese öffnung Isfe mit Hilfe eines herkömmlichen Fotoresist-Verfahrens hergestellt. Ba der Halbleiterkörper 10 P-leitend ist, wird i,B₃ Arsen durch die Öffnung 16 eindiffundiert_s so dass ein Diffusionsbereich 18 mit Ii⁺-Leitung entsteht und sloh ein HI-Übergang 20 ausbildet, der in der Oberfläche 12 als Kante 21 austritt.

Die Maskierschisht 14 sowie alle nachfolgend erwähnten zusätzlichen Maskierschlchten können nach Belieben entfernt und dursh eine frische nicht verunreinigte isolierschicht 22 gsmäss Fig» 2 ersetzt v/erden, die auf der Oberfläche 12 des Halbleiterkörpers angeordnet wird,, Mit Hilfe eines Fotoresist-Verfahrens wird eine Maske 24 entsprechend dem \ferlauf e^üss tiefliegenden Kollekfcoekontaktes hergestellt, wobei diese Maske 24 in einem räumliehen Abstand sum Diffusionsbereich 18 oder der Schicht verläuft, die mit dem Kollektorkontakt vsv-sahan wurden soll» Diese DIffusionsschiöht 18 kann eine ve? ■ grabene Schicht wie bei d«m beschriebenen. Ausführungsbeispisl uain. Das Verfahren gemäss d^r Erfindung kann dasu benutz^ werden, Kontaktbereiche auf tieferliegenden Schichten und

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ebenso auf tieferliegenden Halbleiterbereichen wie der Diffusionsschicht 18 mit N⁺-LeItUiIg herzustellen. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeiepiel wird Siliciumdioxyd oder Siliciumnitrid als isolierende Schicht 22 verwendet. Der Aufbau der Halbleiteranordnung nach einem Ätsschritt ist in Fig. 3 dargestellt, wonach der Halbleiterkörper 10 über der Diffusion^ schicht 13 mit einem Abdaekmuster 22a aus dielektrischen Material versehen ißt_? das aufgrund keiner räumlichen Orientierung für die Kontaktierung der vergrabenen Schicht Ferwandung findet. tJber diesem Abdeckmuster 22a bildet sich während eines epitaxialen Verfahrens polykristallines Silicium* so dass damit die Ausbildung des polykristallinen SiIiciums entsprechend gewünschter Konstruktionsmuster bewirkt werden kann. In Fig., 4 ist eine epitaxiale Schicht 24 mit N-Leitung auf der Oberfläche 12 des Halbleiterkörpers 10 dargestellt, welche die vergrabene Schicht 18 und das Abdeckmus tar 22a bedecktr Biese epitaktische Schicht 24 ist durch die bedeutende Tatsache charakterisiert„ dass sie mit Hilfe einer einsigen Gasquelle für sehr reines Silan oder Siliciumtetrachlorid auf der Oberfläche 12 als monokristallines Silicium im Bereich 24a und 24b und als polykristallines Silicium Im Bereich 24e ausgebildet werden kann· Im Interess® einer klareren Darstellung ist der Kanteneffekt beim Wachsen des polykristallinen Siliciums in Fig_e 4 besonders vergrössert dargestellte Dieses polykristalline Silicium wächst um das Abdeckmuster 22a herum und kommt dadurch in direkte Kontaktverbindung mit der vergrabenen Schicht 18. Das Aufwachsen des Kristalls über dem Oxyd-Abdeckmuster 22a führt zu einer gut leitenden Leitungsverbindung zwischen der vergrabenen Schicht 18 und der Oberfläche 26 der ©pitaxialen Schicht 24. Da die gut leitende Leitungsverbindung im wesentlichen durch den Karteneffekt erzielt wird, lässt sich die Zone, d.h, die Leitungsverbindung aus polykristallinem Material durch eine Maximlerung der Umfangsflächen der Abdeckschicht vergrössern. Anstatt aus einer einzigen Zone kann diese Leitungsverbindung

~ 14 - auch

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auch als polykristallin Zone 24c beliebiger Form vorgesehen ßöiij. Eine Formgebung, die sich ols besonders vorteilhaft erweist_¥ besteht aus langen, schmalen Streifen, die parallel verhältnismässig dicht nebeneinander verlaufen« Kit Hilfe dieser Ausgestaltung kann bei der Bedeckung desselben Fläßhsnbereiches das integrierten Halbleiterplättchens für einen Kollektorkontakt ein maximaler Kantenoffekt und damit eine iDasiiaal gute Eoatakt* verbindung mit der vergrabenen Schicht 18 hergestellt werden_p da der Kanteru».ffekfc_t wie bereits erwähnt,, sich entlang ,jeder Kante des Abdeckmusters ausbildet und in, diesem Bereich mit der vergrabenen Sclicht_t wie bei 28a und 28b dargestellt, in Verbindung steht. In der Oberfläche 26 des derart aufgebauten Halbleiterkörpers kann, wie in den ]?ig. 5 bis ? dargestellt_t ein transistor ausgebildet v/isrden«, Die Art der Halbleiteranordnung, die in der Oberfläche 26 feUt'ßsbaut wird«, ist unabhängig von der Erfind.ung_s so dass daß dargestellte Beispiel Dicht einschränkend wirken solle

Ss Fig. 5 ist auf dar Anordnung geaiäss Fig. 4 eine Masklerschicht 30 ausgebildet. Diese Haskierschicht besitzt öffnungen 32 und 3%* durch welche eine in die Tiefe reichende Diffusion für Isolierssweeke in bekannter Weise ausgeführt wird. Diese in die Siefe reichende Diffusion wird bei einer verhältnismässig hohen Temperatur von 120O⁰C während einer Dauer von drei Stunden ausgeführt, wobei eine Akzeptorverun·- reinig-o)ig_f S5„B_O Bor. in die freigelegten. Bereiche 36 und der Oberfläche 26 eindiffundiert wird.

Während dieses aiiletst genannten Diffunionsschrittes diffundieren auöh die in der vergrabenen Schicht 18 mit N⁺-LeItunp enthaltenen Verunreinigungen in die Epitaxialschicht 24 mit li-Leitung aus „ ao dass sich ein H⁺N-übergang entlang der gestrichelten Linie 44 ergibt. Die Donatorverunreinigungen aus der vergrabenen Schicht IB sammeln sich in der polykristallinen Zone. ?4c und bciii^ken einon ohißi^ehon Kontakt \m dia Kanten

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des üxyd-Abdeckmusters in den mit 28a und 28b bezeichneten Beroiehen. Da die Diffusion in dem polykristallinen Silicium der Zone 24c rascher fortschreitet, ist die gestrichelte Linie, die den N^N-Übergaag andeutet, an dieser Stelle nach oben ausgebeult.

In Fig. 6 ist ein Halbleiteraufbau dargestellt, bei dem die Haskierschieht 30 entfernt und oine neue Haskierschicht 46 auf der Oberfläche 26 angeordnet ist„ Diese Masklerschicht 46 isb mit einer öffnung 48 versöhen^ durch welche eine BasisdLffusion durchgeführt wird* so dass sich ein PN-Übergang awiochen 'lern N-leitenden Bereich 24 und dem Basisbereich 52 mit P-Leitung ausbildet.

In der Darstellung gem'dss Fig. 7 ist die Maskierschicht 46 durch oine neme Maskierschicht 54 ersetzt, wobei öffnungen ;58 und 60 zum Freilegen der Oberfläche der polykristallinen Zone 24e bzw. eines Teils des Basisbereiches 52 vorgesehen sind. Durch die öffnung wird eine Emitterdiffusion mit Phosphor vorgenommen, um den Emitterbereich 56 zu schaffen, der gegen den Basisbereich 52 durch einen PN-Übergang 62 abgegrenzt ist· Das Phosphor dringt bei diesem Diffusionsschritt felefer in die polykristalline Zone 24c ein als in den Basisbareich zur Ausbildung des Eraitterbereiehes» Die Diffusionsgesühwindigkeit ist ausreichend gross, dass sie sieh genügend weit nach unten ausbreitet und_? wie durch die gestrichölüe Linie 64 gekennzeichnet, den von der vergrabenen Schicht aus nach oben sich ausbreitenden Diffusionsbereich überschneidet. Damit v/ird durch diese beiden Diffusionsvorgänge '.lio polykristalline Zone 24c. in ihrer Gesamtheit sehr p;ut elektrisch leitend gemacht.

Anhand dar S¹Ig. .8 bis 13 wird eine weitere Ausgestaltung der (Lffindung dargöstellt, wobei ein Draiachichtverfahren sum './achsen dar polykristallinen Zonen Verwendung findet. Gemäss

- 16 -

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Fig. 8 v/lrd in einem Haibleiberkörpor 10 eine vergrabene Schicht 18 in bekannter Welse ausgebildet·. Anschllessend wird eine erste Oxydschicht 70 bei einer niederem. Temperabur von etwa 450⁰O bis etwa 600⁰C auf der Oberfläche 12 des HaIbleiterkörpers 10 pyrolithisch aufgebaut. Diese Oxidschicht wird, in einer Dicke von etwa 1000 bis etwa 10000 % und vorzugsweise zwischen etwa 2000 und 5000 % Dicke ausgeführt, Anachliessend wird eine zweite Schicht 72 aus polykristallinem Silicium mit einer Dicke zwischen etwa 1000 und 10000 51 auf der ersten Schicht angebracht. Diese zweite Schicht 72 ist vorzugsweise etwa 2000 % dick und wird ebenfalls bei einer vorhältnismässig niederen Temperatur zwischen etwa 500⁰C und 90O⁰C ausgebildet, über dlaser zweiten Schicht 72 wird eine dritte Oxydschicht 74 bei verhältninmässig niederen Temperaturen zwischen etwa 45O⁰C und etwa 600⁰C hergestellt. Diö3© Oxydschicht 74 ist dünner als die Oxydechicht 70 und bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel etwa 2000 8. dick. Der Grund dafür, dass die Schicht 74 dünner ausgeführt wird als die Schicht 70, ist darin zu sehen, dass während de3 Ätzens der Schicht 70 auch die zurückbleibende Schicht 74 gemäss Fig. 10 entfernt wird. Auf der Schicht 74 wird eine Fotoresistschicht angeordnet, die bereichsweise belichtet und anachliessend entwickelt sowie gereinigt wird, um ein Abdecke muster 76 in denjenigen Bereichen auszubilden, in welchen eine polykristalline Zone hergestellt werden soll. Dieses Abdeckauster kann ^eda beliebige geometrische Form haben.

Das Ergebnis einer Ätzung mit Fluorwasserstoff (HF) ist in Flg. 9 dargestellt, aus der erkennbor ist, dass die Oxydschicht 74 bis auf die von der Abdeckmaske 76 geschützten Bareiche 74a und 74b durch die Ätzung entfernt wird.

Gemäss Fig. 10 wird durch eine Siliciumätzung der nicht abgedeckte Bereich der polykristallinen Schicht 72 entfernt, so dass die als Basismaake wirksamen Teile 72a und 72b erhalten bleiben. Während diesem Ätzvorgang i3t die Oberfläche

~ 17 - 1,2 du s

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12 des Halbletterkörpers durch die noch vorhandene Oxydschicht 70 geschützt. Wenn sich während der Siliclumätzung das Fotoresist-Abdeckmuster 76 abhebt, bleiben die Basismaske 72a und 72b nach wie vor durch die Oxydschichtteile 74a und 74b geschützt. Eine veidünnte Lösung desselben Silicium-Ätzmittels kann die Fotoresistschicht nicht abheben, so dass in diesem Fall die Verwendung der Oxydmasken 74a und 74b entfallen kann. Jedoch wird das Verfahren, bei dem die Oxydmesken 74a und 74b verwendet werden, als bevorzugte Ausführungsform angesehen. Der in Fig. IO dargestellte Halbleiteraufbau wird in Chromsäure gereinigt, um jegliche Reste der Fotoresistmaske 76 zu entfernen. Eine Fluorwasserstoffätzung entfernt άΐβ ungeschützten Bereiche der Oxydschicht 70, sowie die Teile 74a i und 74b der dünneren dritten Oxydschicht 74 _s so dass sich der Aufbau gemäss Fig. 11 mit einer doppelschichtdicken Maske ergibt, die die Teile 70a und 70b der unteren, auf der Oberfläche 12 des Halbleiterkörpers aufliegenden Oxydschicht sowie die darüberliegende Basismaske 72a und 72b aus polykristallinem Silicium umfasst. Die unteren Oxydmaskenteile 70a und 70b sind für einen guten Kontakt mit der Oberfläche 12 des Halbleiterkörpers 10 verantwortlich, während die darüberliegenden Besismasken 72a und 72b optimale Voraussetzungen für das Wachsen eines polykristallinen Siliciums schaffen, d.h. eine optimale Keimbildung bieten.

Dieses dreischichtige Maskierverfahren bietet wesentliche % Vorteile. Zunächst besitzt man eine sehr grosse Flexibilität bezüglich der Temperatur während des nachfolgenden Epitaxial-Verfahrens sowie eine weitgehende Freiheit in der Auswahl des Halbleiterträgers und der für das epitaxiale Wachsen verwendetes, Technik. Ferner ergibt sich ein weicher und feinkörniger polykristalliner Kristallaufbau. Überdies lässt sich damit ein als sehr vollkommen anzusehender Inselbereich auf dem Halbleiterträger schaffen„ da das Silicium-Ätamittel niemals die Oberfläche des Halbleiterträgers berührt. Ein weiterer wichtiger Vorteil besteht darin, dass eine Dotierung

- IB - der

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der Oxydschicht 70a unter der polykristallinen Zone möglich ist, die über der Basismaske ?2a aufgebaut wird, was bei der Verwendung nur einer polykristallinen Schicht grössere Schwierigkeiten bereitet.

Die Notwendigkeit siner Dotierung wird nachfolgend im Detail zusammen mit einer Hochspannungsdiffusionstechnik zur Herstellung von Isolationsbereichen beschrieben.

Über dem in Fig„ 11 dargestellten Halbleiteraufbau wird eine epitaxiale Schicht 78 mit N-Leitung aufgewachsen die Bereiche 78a _t 73b sowie 7Sd aus monoki'istallinem Silicium und Bereiche 78c sowie 78e aus polykristallinem Silicium umfasst. Die Basismasken 72a und 72b sind aus dem gleichen Material hergestellt, so dass sie in den entsprechenden zugehörigen Bereichen 78c sowie 78e untergehen und nicht mehr langer separat feststellbar sind.

In Fig. 15 ist ein gekoppelter Transistorschaltkreis innerhalb des Inselbereiches 78b dargestellt, der einen Basisbereich 80_? einen Emitterbereich 82 und einen Kollektorverstärkungsbereich 84 umfasst.

In den Fig. 14 bis 17 ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung dargestellt, gemäss welcher ein polykristallines Halbleitermaterial auf einem Halbleiterkörper 10 aufgewachsen werden kann. Der Silicium-Halbleiterkörper 10 wird auf seiner Oberfläche 12 mit einer ersten Schicht 86 aus SiIiciumoxyd bedeckt,, über der «ine zweite Schicht 88 aus polykristallinem Silicium bei einer erhöhten Temperatur von etwa 900⁰C ausgebildet wird. Bei dieser Temperatur wirken das polykristalline Silicium und das Siliciumoxyd zusammen, wodurch die Oberfläche des Oxyds im Muster des polykristallinen Siliciums aufgerauht wird. Das polykristalline Silicium 8P wird anschliessend mit Hilfe eines herkömmlichen

- 19 - Silicium-

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Siliciuni-Äfezmittels völlig entfernt« Dadurch wird die aufgerauhte Oberfläche 89 der Oxydschicht 86 gemäss Flg. 15 freigelegt. Auf diese aufgerauhte Oberfläche 89 wird eine Fotorasistmaske 90 aufgebracht, entsprechend dem gewünschten Verlauf der ansehlleasend aufzubauenden polykristallinen Zonen· Die mit dieser Maske 90 nicht abgedeckten Bereiche der SiIiciufiiojcydschicht 86 werden mit Hilfe einer Fluorwasserstoff« ab κ ung entfernt«, so dass nur noch die unter der Maske 90 liegenden Teile 86a und 86b der Siliciumoxydschicht zurückbleiben» In einara ansehlies senden Reinigungsirorgang wird die Fotoresistmaske 90 ebenfalls entfernt. Auf der aufgerauhten Obei'fläeha wachsen die snsehliessend in einem epltaktischen Verfahren aufgewachsenen polykristallinen Zonen 92a und 92b Söhr viel gleichmässiger als auf dem Oxydmuster mit den Teilen 86a und 86b, die eine verhältnismässig glatte Oberfläche best bzen.

In dan Fig. 18 bis 20 ist ein dem Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 8 bis 12 entsprechendes Verfahren dargestellt, bei dem eine Dreifachätzung Verwendung findet, und welches für den Fall beschrieben ist, dass die polykristallin Zone über einer vergrabenen Schicht 18 im Halbleiterkörper IO aufgewachsen werden soll. Die erste Schicht 70 wird auf der Oberfläche des Halbleiterkörper 10 bei varhältnismässig niederer Temperatur aufgebracht und besteht aus Slliciumoxyd. Darüber wird eine Schicht 72 aus polykristallinen! Silicium angeordnet, wobei diese Schicht 72 ihrerseits wieder mit einer ililleiumoxydschicht 74- überdeckt ist, die ,jedoch dünner aufgebaut wird als die Siliciuraoxydsehicht 70. Das Abdeckmuater 76 lot auf dam derart mit mehreren, Schichten überdeckten Halbleiterkörper über dör vergrabenen Schicht 18 angeordnet, über welcher die polykristallin« Zone aufgebaut werden boII. In Fig. 19 ist der Halblaitaraufbau nach einer Dreifaehätzung dargestellt und umfasst nur noch den Teil 70a der unteren Oxydschicht_v dor auf der vergrabenen Schicht 18

- 20 - liegt

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liegt und von der Baslsmaeke 72a bedeckt ist.

Der Halbleiteraufbau nach dem Aufwachsen einer epltaxialen Schicht 94 ist in FIg* 20 darstellt, aus der die monokristallinen Teile 94a und 94b und die polykristalline Zona 94c erkennbar sind» Die obere Baslsmaake 72a geht beim Aufwachsen der polykristallinen Zone 94c in diese über und 1st nachträglich nicht mehr festzustellen. Der unter der Basismaske 72a liegende Teil 70a der Oxydschieht kann mit Donaborverunreinigungen dotiert sein, so dass sich ein Ausdlffundieren dieser Verunreinigungen bei späteren Verfahrensschritten ergibt und damit der Widerstand des Kollektorkoiitakte3 verringert wird»

In den Pig» 21 Ms 25 ist aine weitere Ausgestaltung der Erfindung dargestellt, mit der ein polykristalliner tiefliegender Kollektorkontakt einerseits und ein durch polycristalline Zonen Isolierbor Inselbereich geschaffen wird. Ein derartiger Aufbau 1st auch bereits in den Fig. 5 bis 7 dargestellt. Das Verfahren gemäss den Fig. 21 bis 25 ist sowohl für die Schaffung eines Kontaktes an einer vergrabenen Schicht als auch einer polykristallinen Isolationszone geeignet. Während der Durchführung des Verfahrens wird die Leitfähigkeit aufgrund des Kanteneffekts im Isolationsbereich herabgesetzt» während gleichzeitig die Leitfähigkeit aufgrund des Kanteneffekts zwischen der polykristallinen Zone und der vergrabenen Schicht besonders gut wird.

Semäse FIg. 21 wird der Halbleiterkörper IO auf der Oberfläch© 12 mit einer P-dotierfcen Maske 14 versehen, die eine öffnung 96 über einer suvor diffundierten vergrabenen Schicht 18 hat und einen Oberfläehenbereich 93 dieser Schicht freilegt, über diesem Aufbau gemä3s Fig.- 21 wird eine polykristallin© Siliciumsehieht lOO angeordnet, die gewünschtenfalls auch dotiert werden kann» Diese polykristalline Slllcium-

- 21 - Schicht

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'schicht 100 liegt einstückig auf der Ilaskierschicht 14 und dem Oberflächenabschnitt 98 auf. Eine dritte Oxydmaskierschicht 102 wird anschliessend über der Schicht 100 aufgebaut:- und mit einer Fotoresistmaske 104 entsprechend dem Verlauf des Isoiationsbereiches versehen. Die Oxydmaskierschicht 102 ist dünner als die dotierte Oxydsehieht 14 ausgebildet.

In einer dreifachen Ätzfolge, wie sie in Verbindung mit den Fig. 8 bis 11 beschrieben wurde, unter Verwendung von Fluorwasserstoff (HF) _t wird ein Halbleiteraufbau gemäss Fig. 23 geschaffen. In einem nachfolgenden Reinigungsschritt wird die Fotoresistmaske 104- entfernt _¥ so dass nur noch die Teile 102a * 102b und 102c der Oxydmaskierschicht zurückbleiben. Nach der Durchführung der restlichen Atzsehritte ergibt sich öin Halbleiteraufbau gomäss Fig. 24, bei dem im Halbleiterkörper 10 die vergrabene Schicht 18 angeordnet ist, wobei die darauf angeordnete Haske 110 einen anderen Aufbau besitzt als die für die Herstellung der Isolationsbereiche benötigten mehrschichtigen Hasken 106 und 108. Der Unterschied der Hasken ergibt steh aus dem unterschiedlichen Zweck, für welchen sie angebrecht sind. Die dotierten Ilaskenteile 14a und 14-b der ersten Oxydsehicht 14; haften gleichmässig an der Oberfläche 12 des Halbleiterkörpers 10. Die Basismasken 100a und XOOb haften ebenfalls gleichmässig auf den Maskenteilen 14a und 14b und stellen die Grundlage für die polykristallinen Zonen dar, die anschliessend aufgewachsen werden.

Der einzige polykristalline Siliciumteil 112 steht mit der vergrabenen Schicht in. Verbindung und stellt den Eontakt zu dieser der, da der restliche Teil der Oberfläche 12 des Halbleiterkörper 10 von der Maskierschicht 14 beim Ätzen mit dem Slliclum-Ätzmittel geschützt wird, das zum Entfernen der nicht benötigten Teile der polykristallinen SiIiciumachicht 100 Verwendung findet. Da die in Fig. 24 dargestellte freiliegende Oberfläche 12 rein und fehlerfrei ist_$ kann darüber eine gleichmässige epitaxiale Schicht aufgewachsec

- 22 - werden

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werden. Es Ist selbstverständlich im Rahmen der Erfindung auch möglich, ein vielschichtiges Huster sowohl für die Maskierung der Isolationsbereiche mit den Masken 106 und 108 als auch des Kollektorkontaktbereiches mit der Naske 110 gleichzeitig zu verwenden. Zu diesem Zweck kann das vorausstehend beschriebene Verfahren lediglich dadurch geändert werden, dass der für di© Herstellung der öffnung 96 in der ersten dotierten Schicht 14 notwendige Verfahrenssehritt weggelassen wird*

Die dotierten Oxydmaskierschlchtea 14a und 14b sind eine bevorzugte Ausführmigsform d@r Erfindung und können bei Anw@ndungsfällen im Niedervoltbereich durch undotierte GxydmaP-kterschlehten ©rsetzt werden«, In. Fig« 25 ist eine -epi-

ϊ Schicht 1X4 mit ti~L@iiung üfoßr dom Halbleiteraufbau Fig« 24 dargestellt« Diese Schicht umfasst monokrl-ίβ Bereiche 114a, 114b_t 114c und 114d sowie polykristallin© Bereiche 3JAe _f 13Af und 114g„

anhand von Figo 7 beschriebene Yerfalireiisschritt kann Anwendung finden«., wenn der polykristalline Bereich 114f vorgasehenist, um eine gut leitende Kontaktzone herzustellen. Die Verfahrensschritte, die zuvor anhand der Fig. 12 und 13 besehrieben wurden, können benutzt werden, um die polykristallinen Bereiehe 114e und 114g als Isolationsbereiche auszugestalten.

Sine bevorzugte Behandlung dieser Isolationsbereiche 114e und 114g vilrd anhand der Pig. 26 und 27 beschrieben _? wobei die vergrabene Oöhtcht· .1.8 mit Arsen ausreichend dotiert und die Qxydmaskierscüiehtöii 14a und 14b gemäs?? Fig. 24 mit Bor leicht dotiert sind« um eine ausreichende Umkehr der Leitfähigkeit in den umgebenden Bereichen zu schaffen, wenn das Bor in den nachfolgenden Diffusionsschritten ausdiffundiert. Anschliessend wird eine epitaxiale Schicht 116 gewäss Fig. 26 gebildet, die untere leicht dotierte Teile 14a und 14b

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dor u-aüsi'on Ka-äkiersehieht umfasst und die B&sisniasken 100a und 100b einstückig einsehliesst, wobei diese nieht mehr nachträglich fBututeilbar sind»

;); >i3ö β pit axiale Schicht 116 umfasst monokristalline Bereiche il6fi_% ⁴ISb und 116c, sowie polykristalline Bereiche 116d und

Sverfahren wird entsprechend führt, wobei eine Diffusionamaske 118 auf dem HaIb-

gamäss B'ig. 26 angeordnet wird, weiche eine öff- ϊ..·α&ΰ x2ü für dio Basisdiffusion und öffnungen. 122 und 124- für dlο Diffusion der isolierenden polykristallinen Zonen besitzt. In den Öffnungen 122 und 124· liegen die Oberflächenabachnitte 126 uad 128 dor polykristallinen Bereiche 116d und 116e frei. Die Basiadiffusion wird derart ausgeführt„ dass sich eine Umkehr der Leitfähigkeit- ergibt und sich ein Widerstand in der Grössenordnung von etwa 50 bis 300 Ohm pro Quadrat einstellt. Bei dieser durch die Pfeile angegebenen Diffusion ergeben sich leicht dotierte Bereiche. Diese Diffusion dringt sehr viel tiefer in das polykristalline Material ein, so dass sich eine Überlappung mit den Diffusionsbereichen ergibt, die sich von der unteren Oxydschicht her ausbreiten und das polykristalline Material in ein Material mit B-Leitung und hohem Widerstand umwandeln. Diese Kombination einer leichten Oxyddotierung der unteren Maskiersehicht und einer leichten Dotierung der polykristallinen Bereiche führt zu bisher unerreichten Isolationsspannungen von etwa 150 bis etwa 200 Volt an einer epitaxialen Schicht rait einem Ohm cm. Diese Werte liegen höher,, als sie mit einer Diffusion für Isolationsawecke erreicht werden können.

In der vorstehenden Beschreibung wurde auf ein Siliclum-JifcKtoittel Besäug genommen, das allgemein bekannt igt und sich öul; den Lööungabestandteilen Acetylaäure, Salpetersäure sowie

"" '"'^μ ~ Fluorwas 9 er s t ο ff

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2 Π "J $ 0 0 / η J 9

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Fluorwasserstoffsäure zusannaensabaen kann.

Das für dia vorstehenden Ausführungsbeispiele verwendete Halbleitermaterial ist vorzugsweise Silicium, jedoch kann auch Germanium Verwendung finden, da gleiche Gitterstruktur vorliegt.

Das HochspannungsdiffuöiOiASWJ^fahren für die polykristallinen laolationsberelche wird mit derselben Diffusion durchgeführt,, die für die Basis Verwendung findet und kann bequemerwei3e gleichzeitig mit dieser Diffusion durchgeführt werden. In den Basisbereich werden Akzeptorverunreinigungen mit einer Konzentration von etwa 10 ^ Atomen pro cnr bis

20 3
etwa 10 Atomen/cm eindiffundiert, wobei vorzugsweise sine

Konzentration von etv/a 10 ^ Atomen/cnr vorgesehen wird.

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- 25 - I^at ent ans prn c ha

2 U ^BiI-I/ 113 0

Claims

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Patentansprüche

Halbleiteranordnung mit einem in dar Oberfläche eines Halblßiterträgsrs angeordneten- Halbleiterbereich ent-

Leitfähigkeit, wobei die Oberfläche des e!?©? in der Oberfläche? des Halbleiter-"ö2?^!lr3O3?s \fsrlc.uft, ά s/hirah ge Ir ©anzeichnet, >\tisti siv: e:j?L-rä©Q Ahieelmuster aus sumindest einer Schicht ■?i.:iu3 dielektrischen Materials euf d©r Oberfläche des HalbJaite^trägers integrierend angeordnet ist, dass ein sweitse Abdeclnüuster auf &©r Oberfläche des Halbleiterb@reichs integrierend engeordnet ist, dass eine epitaxial e Schicht über dar Oberfläche des Halbleiterkörpers und das Halbleiterbereichs sowie dem ersten und zweiten. Abdeckmustex· aufgewachsen. ist_t wobei der Bereich über dem ersten wad zweiten Abdeckmuster aus polykristalliD.@ia Halbleiteraaterial besteht und jeweils als polykristallin© Son© bis zur Oberfläche der epitaxialen Schicht vorläuft, dass der übrig© Teil der epitaxialen Schicht aus moaolcristallinem Halbleitermaterial besteht,, mxd dass die polykristallinen Sonea im Kantenbereich der AMscfemster diese umfassen und sowshl in diese als auch la die Osrfläelxa des Hslbieiterträgers und des Halblei-

2ο Hdlbl©iteranordaung nach Anspruch 1, dadurch g e 1: snnseichnety dass das erst© Abdeckmuster aus eiaer unteren und einer Baaissehieht besteht, dass di(v viit'}."£ß Schicht s.nß dlslelctrischesi Material iiitem& auf der OberflMcli© d©F Helbleitsrträgers

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ausgebildet ist, und dass die Basisschicht aus polykristallinen Halbleitermaterial besteht_t die integrierend auf der unteren Schicht ausgebildet ist,

ο Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, dass das zweite Abdeckmuster aus einer Schicht eines dielektrischen Materials besteht.

4. Halbleiteranordnung nach Anspruch 3, dadurch g e kennseichnet, dass das dielektrische Material ein polykristallines Halbleitermaterial ist.

5. Halbleiteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Material des ersten und zweiten Abdeckmusters ein Oxyd des Halbleitermaterial des Trägers ist.

6. Halbleiteranordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, aas3 des dielektrische Material dotiert ist.

7. Halbleiteranordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das polykristalline Halbleitermaterial dotiert ist.

8e Halbleiteranordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxyd des Halbleitermaterials des ersten Abdeckmusters derart dotiert ist, dass es vom Leitfähigkeitstyp des Halbleiterträgers ist, und dass das Oxyd des Halbleitermaterials des zweiten Abdeckmusters derart dotiert ist, dass es vom Leitfähigkeitstyp des Halbleiterbereichs ist.

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9- Halbleiteranordnung nach einem oder mehreren der An- ' spräche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterträger aus Silicium besteht·

10. Halbleiteranordnung nach den Ansprüchen 1 und 9_S dadurch gekennzeichnet, dass das erste Abdeclcrauster aus einer unteren und einer Basisschicht besteht, daßs die untere Schicht aus dielektrischem Material einstückig auf der Oberfläch© des Halbleiterträgers ausgebildet ist, und dass die Basisschicht aus polykristallinem Silicium einstückig auf der unteren oeliicht ausgebildet ist»

11» Halbleiteranordnung nach, den Ansprüchen 1 und 9* dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Abdeekmuster aus einer polykristallinen Siliclumschlcht ■ besteht·

12» Halbleiteranordnung nach einem oder mehreren der Ansprüch© 1 bis 11«, dadurch gskann zeichnet, dass das dielektrisch© Material d®s ersten und zweiten Abdeckmusters Siliciumoxid ist,

13ο Halbleiteranordnung nach Anspruch 12, dadurch g e k@nns©ichnet₄ dass das dielektrische Material dotiert ist.

14-. Halbleiteranordnung n&Q)i Anspruch 12, dadurch g e kennzeichnet, dass die Siliciumoxydschicht des ersten Abdeckmusters derart dotiert ist, dass es vom gleichen Leitfahigkeitstyp ist wie dar Halbleiterträger, und dass das SilieluBioxyd des zweiten Abdeckmuatei's derart dotiert ist, dass es vom Leitfähigkeitstyp des Halbleit@rbereichs ist.

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Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung auf der Oberfläche eines Halbleiterträgers vom ersten Leitfähigkeitstyp, wobei ein Halbleiterbereich entgegenge setzten Leitfähigkeitstyps in der Oberfläche des Halbleiterträgers ausgebildet wird und die Oberfläch· des Halbleiterbereichs in der Oberfläche des Halbleiterträgers verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Oberflächen (I2_t 98) des Halbleiterträgers (10) und des Halbleiterbereichs (13) eine erste Schicht eines dielektrischen Materials (14) angeordnet und mit @in©r öffnung (96) zum Freilegen eines Teils der Oberfläche des Halblöiterbereichs (18) versehen wird, dass auf das dielektrisch^ Material und auf die freigelegte Oberfläche des Halbl©iterbereiehs eine Schicht eines polykristallinen Halbl@iterm&t©rials (100) aufgebracht wird, dass eine zweit© .Schicht ©Ines dielektrischen ?Iatsrials (102) auf dar Schicht das polykristallinen Haloleitermatarials aufgabaut wird, dass auf der zweiten dielektrischen Schicht ein© B'otoresistraaüluQ (104) angebracht und di-3 nicht abgedeckten Teile dsr sweitan dielektrischen -Schicht sowie ansehliessend der darunterliögea&sn polykristallin©!!. Schicht entfernt werden, dass nach des Batfarnsn der Fotorssistsehieht die nicht abgedeckten Tsil-a dar srstan dielektrischen Scbislrs und di® Seile der Maske aus der zweiten dielektrischen Schicht derart entfernt werden,' dass auf dar Oberfläch© das Halb-Isiteg'trägers ain® mehrschichtige erste Abdeckmaske (14a_t 100a) und auf dar Oberfläche des HalblaiiJsrbereishs eine einschichtige aw©ite Abdacloaasks (112) zurückbleibt, dass eine epltaxiala Schicht (114) auf dam Halblalterträger und dem Halblsiterberaich aufssviachsen wirdj wob al sich über der ersten sowie zweiten Abdeckmaske ^e ain-3 poly~ kristallin© Zone (114e, 11^-f, 114g) ausbildet, welche die Kant©nbersiühe dsr Abdeeksiask© umfasst und in direkten elektrischen Kontakt mit der daruatorli-sgandan Ober-

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fläche kommt, und dass während des AufWachsens der epitaxialen Schicht ein© monokristalline Schicht (114a_s 114b_t 114c) gebildet wird, welche die übrigem der Halbleiteranordnung zugeordneten Teile der Oberflächen des Halbleiterträgers und des Halbleitärbereichs bedecken.

ο Verfahren nach Anspruch 15« dadurch g@kennzeich- n e t, dass die erste dielektrische Schieht beim Aufbringen dotiert wird.

α Verfahren nach Anspruch 15? dadurch gekennzeichnet, dass die polykristalline Schicht beim Aufbringen dotiert wird.

18. Verfahren nach Anspruch 15« dadurch gekennzeichne t_t dass die polykristallinen Zonen dotiert werdenc

19« Verfahren, nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass durch die in der Oberfläche der epitaktischen Schicht liegenden Oberflächenbereishe der über dem polykristallinen Teil der zweiten Abdeckmaske susgebildeten polykristallinen Seme eine weiter® Dotierung mit einem Dotierungsmittel vom gleichen Leitfähigkeitstyp vorgenommen wird wie für die polykristallin Schicht.

20. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18,, dadurch gekennzeichnet, dass durch die in der Oberfläche der epitaktischen Schicht liegende Oberfläche der über dem polykristallinen Teil der ersten Abdeckmaske ausgebildeten polykristallinen Zone eine weitere Dotierung mit einem Dotierungsraittel vom gleichen Leitfähigkeitstyp vorgenommen wird wie für die dielektrische Schicht.

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21. Verfahren nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, dass die erste dielektrische Schicht mit einer bestimmten Dicke ausgeführt wird, und dass die zweite dielektrische Schicht dünner ausgebildet wird als die erete dielektrische Schicht.

22«, Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass für das Halbleitermaterial Silicium verwendet wird, und dass das polykristallin« Halbleitermaterial aus polykristal~ linera Silicium besteht.

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