DE2149705A1 - Halbleiteranordnung und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Halbleiteranordnung und Verfahren zu ihrer Herstellung

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DE2149705A1
DE2149705A1 DE19712149705 DE2149705A DE2149705A1 DE 2149705 A1 DE2149705 A1 DE 2149705A1 DE 19712149705 DE19712149705 DE 19712149705 DE 2149705 A DE2149705 A DE 2149705A DE 2149705 A1 DE2149705 A1 DE 2149705A1
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carrier
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polycrystalline
passivation layer
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DE19712149705
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Burgess Ronald Reginald
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/482Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of lead-in layers inseparably applied to the semiconductor body
    • H01L23/485Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of lead-in layers inseparably applied to the semiconductor body consisting of layered constructions comprising conductive layers and insulating layers, e.g. planar contacts
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Description

  • Halbleiteranordnung und Verfahren zu ihrer Herstellung Die Erfindung betrifft eine Halbleiteranordnung mit einem Träger aus Halbleitermaterial einer ersten LeitfShigkeit und mit einer ersten Oberfläche, einer auf dieser Oberfläche ausgebildeten Passivierungsschicht mit einer einen Teil dieser Oberfläche freilassenden Öffnung. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Halbleiteranordnung.
  • Ein sehr flacher Sperrschicht- Transistor ist normalerweise auch ein Transistor mit einer sehr kleinen mitter-Diffusionszone.
  • Vor der Auswaschtechnik (beschrieben in US-Patentanmeldung Nr.
  • 813 105) waren die meisten flachen Sperrschicht- Transistoren begrenzt durch ## Notwendigkeit, den Emitter-Kontakt mit der vorher eindiffundierten Emitterzone auszurichten. In der oben genannten US-Patentanmeldung wird eine sehr dünne Silizium-Dioxyd-Schicht über der eindiffundierten Emitterzone als Ätzmaske während das Ätzens der Öffnung für den Basis-Kontakt verwendet. Ist diese öffnung ausgebildet, so wird die dünne Silizium-Dioxyd-Schicht über dem tiber des emitter ausgewaschen, um automatisch die Emitteröffnung wieder herzustellen und um eine Ausrichtung der Emitter-Maska zur Herstellung der Emitter-Öffnung zu vermeiden.
  • Anschließend wird auf dieser Anordnung eine Metallschicht gebildet und Teile von dieser wieder entfernt, wobei das gewünschte Muster für Emitter-, Basis- und Kollektor-Kontakte zurückgelassen wird Die Auswaschtechnik wird bei flachen und klein diffundierten Sperrzonen verwendet. Ein anderes Merkmal einer solchen Anordnung ist eine ultrakleine seitliche Diffusion zusammen mit der flacher Diffusion und eine fraglich Passivierung des Emitter-Basis-Überganges durch das Oberflächenozyd nach dem Auswaschen der oben genannten dünnen Silizium-Dioxyd-Schicht. Eine beim Auswaschen auftr@tende Schwierigkeit ist eine mögliche Unterschneidung des Oberflächenoxydes und eine Freilegung des Emitter-Basis-Überganges Die Bildung der Metallisierungschicht ftihrt oft zu einer Metallschicht über diesem freigelegten Übergang, der einen Emitter-Basis-Kurzschlußkreis erzeugt und schließlich zu einem Ausschuß des integrierten Kreises F~hrt.
  • Einige zur Metallisierung verwendete Metalle greifen das Oberflächenoxyd an und dringen das kleine Stück ein, das erforderlich ist, um den Basis-Emitter-Übergang zu erreichen. Deshalb tritt selbst in den Fällen wenn die Unterschneidung den Emitter-Basis-Ubergang nicht freilegt ein Kurzschluß des Emitter=Basis-Übergangs auf durch das Eindringen des flir den Emitter-Kontakt vewendeten Metalles in das Oberflächenoxyd.
  • Bei einer Diffusion mit hoher Konzentration wie sie be einer Emitter-Diffusion erfolgt, wird eine solche Menge an Verunreinigungen in das Siliziumgitter nahe der Oberfläche eingeführt, dass beträchtliche Verzerrungen oder Ver@etzungen und @@@ Beschädigun@ des Gitters die Folgen sind. Dies ist besonders dann der Fall wenn ftlr einen NPN Transistor Phosphor eindiffundiert wird. Diese Schaden kann die Form von Versetzungen oder von Gleitlinien @abe@ er kann auch in Form von Einschlü@@@@ von Fremdsubstanzen wi@ @@@@@ @ Silizium-Phosphid haben und er ist ferner verantwortlich fur einen Effekt, der als Vorwärts-Schub bekannt ist. Diese Er-@cheinung ist effektiv ein verstärkter Diffusionskoeffizient fAr die die Leitfähigkeit bildenden Verunreinigungen in der Basis. Der Grund ftlr diese Verstärkung oder Vergrößerung sind Wirkungen, die bei der Diffusion des Emitters entstehen. Während der Emitterdiffusion entsteht an der Basis ein Ansatz oder ein vorsprung in dem Bereich des Kollektor-Basis-Überganges der nnmittelbar an den Emitter angrenzt. Der wirklich. Mechanismus, @urch den dieser verstärkte Diffusionskoeffizient der Basis-Verunreinigungen bewirkt wird, ist nicht bekannt. Es existieren swar zahlreiche sich widersprechende Theorien, der wahre Grund wurde jedoch noch nlcht gefunden. Die Erscheinung führt jedoch @ei Hochfrequenztransistoren zu schlechteren Eigenschaften.
  • @in weiteres Problem bei den bisherigen Transistoren liegt in @er Herstellung des Kontakte mit Ein-Kristall-Silizium. Bei @em Versuch einen Anschluß mit Metallkontakten bei schwach do-@ertem Ein-Kristall-Silizium herzustellen erhält man einen Sehr schlechten Kontakt. Im allgemeinen tritt ein gewisser Grad von Gleichrichtung und ein sehr hoher Widerstand auf. in diesem Fall erhält der Siliziumträger an der Stelle eine verstärkte Diffuzion, an der der Kontakt geformt werden soll. Diese verstärkte Diffusion ädert die elektrischen Eigenschaften des Silizium nahe der Oberfläche wodurch das Silizium an der Oberfläche elektronich mehr einem Metall gleichkommt. Wenn dann das Metall auf dieses Oberflächen-Silizium aufgebracht wird, ist die elektronische Fehlanpassung geringer und es wird ein besserer Kontakt gebildet. Die durch die Diffusion geänderte elektronische Eingenchaft ist die Austrittsarbeit das Siliziums und die Potentialdifferenz der Austrittsarbeit zwischen dem Silizium und der auf ihm gebildeten Metall-Elektrode wird reduziert.
  • Der Erfindung Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Halbleiteranordnung und einen verbesserten integrierten Schaltkreis sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung zu schaffen.
  • Werner sollen die Arbeits- und Betriebscharakteristiken von integrierten Schaltkreisen verbessert werden.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelost durch eine Schicht aus polykristallinem Halbleitermaterial, die über der Passivierungsschicht und tiber dem freien Teil der ersten Oberfläche des Trägers angeordnet ist, ferner durch eine im Träger unter der polykristallinen Schicht ausgebildeten Zone entgegengesetzter Leitfähigkeit, die mit dem Träger einen Übergang aufweist, der sich zur ersten Oberfläche erstreckt und der durch die Passivierungsschicht ständig passiviert ist.
  • Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung einer derartigen Halbleiteranordnung besteht darin, daß auf der Passivierungsschicht und den freien Teil der Oberfläche des Trägers eine Schicht aus polykristallinen Halbleitermaterial, vorzugsweise polykristallinem Silizium, gebildet wird, und daß durch diese polykristallin Schicht hindurch in den Träger Verunreinigungen eindiffundiert werden und eine Zone entgegengesetzter Leitfähigkeit gebildet wird.
  • Durch das Eindiffundieren dieser Zone, der Emitter-Zone, durch die polykristalline Siliziumschicht hindurch wird der "Vorwärts-Schub-Effekt" reduziert und die Hochfrequenzcharakteristiken der Anord# nung verbessert. Durch die verstärkte Diffusion durch die polykristalline Schicht hindurch in Verbindung mit des nachfolgenden Anbringen eines Metallkontaktes auf der polykristallinen Silizi schicht entsteht ein besserer Kontakt mit geringeren Kontaktwiderstand.
  • Bei der Anwendung dieser polykristallinen Silizium-Passivierungs-Schicht Schicht zur Verbesserung der Charakteristiken eine. Emitter-"Auswasches" wird eine Grenze erreicht, wenn die Emitter-Zone gegenüber der Tiefe der Emitter-Überganges sehr klein wird, d.h., wenn der Transistor ein sehr feines Linienmuster aufweist. Wenn die Breite des Emitters im Bereich von etwa 0,006 mm und 0,0025 mm liegt, reichen die üblichen photolithograpiischen Techniken nicht mehr aus, um auf der polykristallinen Siliziumschicht ein Muster bzw. eine Maske zu bilden. Die üblichen Materialien fUr Photo-Masken funktionieren nicht mehr als Schutzmasken wenn sie so klein oder schmal sind. Die zum ätzen des Siliiiums verwendeten Ätzmittel brechen die Bindungen zwischen der Photo-Maske und der Siliziumoberfläche durch, wodurch die Maske angehoben wird und eine Unterschneidung oder Hinterschneidung der polykristallinen Siliziumschicht erfolgt. Diese Unterschneidung kann bei Schichten mit einer Tiefe von 5000 bis 10000 Angström bis zu 0,0025mm erreichen. Ein Silizium-Element mit einer Breite von z.B. 0,0075 mm wird nur noch 0,0025 mm breit, da es auf jeder Seite einen Unterschnitt oder Hinterschnitt von 0,0025 mm aufweist. Um diesen Effekt zu redusieren oder nahezu zu eliminieren kann eine Schicht aus Silizium-Dioxyd auf die polykristalline Siliziumschicht aufgebracht werden. Diese Silizium-Dioxydschicht, die eine Dicke von etwa 1000 bis 3000 Angström haben kann, kann unter Anwendung X-licher photolithographischer Methoden und üblicher Oxyd-Ätzmittel bearbeitet werden. Dieses Oxyd-Muster, das einen beträchtlichen Widerstand gegen Silizium-Ätzmittel hat, wird als Maske zum Ätzen des polykristallinen Siliziums mit großer Feinheit benutzt. Bei Anwendung dieser Methode ist es möglich, in dem polykristallinen Silizium Linien mit einer Breite zu ätzen im Bereich von etwa 0,0025 mm bis herab zu einem Mikron.
  • Während der letzten Verfahrensstufen wird eine Feld-Entlastungs-Elektrode angebracht, die aus einem Metallschirm besteht, der einen PN Übergang überdeckt. Dieser Schirm wird verwendet, um elektromagnetische Streufelder aus der Umgebung des Überganges fernzuhalten. Dies ist besonders in der Oxydschicht unmittelbar über über dem Übergang erforderlich. Elektromagnetische Streufelder führen dazu, daß irgendwelche Ladungen oder ionische Vergiftungen, die in der Oxyd-Passivierungsschicht vorhanden sind, während der Betriebszeit der Vorrichtung zu wandern beginnen. Diese Wanderung führt zu einer Instabilität der Charakteristiken der Vorrichtung.
  • Die übliche Feldentlastungs-Elektrode hat die Funktion, die Bewegung von irgendwelchen ionischen Giftstoffen zu verhindern, die in dem oxyd nahe dem Übergang vorhanden sein können, Bei Vorwendung einer Feldentlastungs-Elektrode aus polykristallinem Silizium, das eine hitzebeständige Substanz ist und vor der letzten Diffusion gebildet wird, werden sämtliche Vorteile der üblichen Feldentlastungselektrode erreicht und außerdem eine ionische Vergiftung verhindert.
  • Die Erfindung befaßt sich also mit integrierten Schaltkreisen und insbesondere mit polykristallinen Silizium-Elementen, die den Emitter- und Tor-Elektroden der integrierten Schaltkreise funktionell zugeordnet sind.
  • Die polykristalline Siliziumschicht schützt den Basis-Emitter-Übergang. Ferner wird durch diese Schicht hindurch die Emitter-Diffusion vorgenommen. Die Quelle der einzudiffundierenden Verunreinigungen liegt außerhalb der polykristallinen Schicht und ist unbegrenzt. Die polykristallinen Silizium-Teile ergeben ferner einen besseren Kontakt. Durch die polykristalline Siliziumschicht wird der bei der Diffusion entstehende als "Vorwärtsschub" bekannte Nachteil vermieden. Das polykristalline Silizium-Element eignet sich außerdem zur Verwendung als Feld-Entlannngs-Elektrode.
  • Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der Fig. la und 1b die Reratellung eines bekannten Transistors zeigen, der mit dem Nachteil des Vorwätsstoß-Effektes behaftet ist.
  • Fig. 2 bis 4 zeigen die Herstellung eines Transistors mit einem polykristallinen Bilizius-Teil zur Verwendung als Feld-Entlastungselektrode und zur Vermeidung des Vorwärtsstoß-Effektes.
  • Fig. 5 Fig. 5 zeigt die Verwendung der polykristallinen Siliziumschicht zum Verbessen des Kontaktes mit einem Halbleiter-Träger.
  • Bei der Erfindung wird polykristallines Silizium in der Öffnung einer Passivierungschicht auf einem Halbleiterträger gebildet.
  • Das polykristalline Silizium wird in irgend einer bekannten Weise w.B. durch Aufsprühen oder Niederschlagen gebildet. Bei einer Ausfthrungsform der Erfindung wird polykristallines Silizium in der Emitteröffnung einer Halbleiter-Anordnung verwendet, wobei das Silizium das Oberflächenoxyd überlappt. Da polykristallines Silizium die SiliziumDioxyd-Oberflächenschicht nicht auflast oder anderweitig angreift, gibt die polykristalline Schicht dem Halbleiterträger eine zusätzliche elektrische Isolierung, außer wo dies durch die Emitter-Öffnung gewünscht ist. Dem gerRä wird eine Metallschicht über der polykristallinen Schicht gebildet, um die Emitterzone anzuschließen, wobei diese Schicht den Basis-Emitter-Übergang überlappt, ohne die Leistung des Transistors zu beeinflussen. Auf diese Weise sind Anordnungen mit kleineren geometrischen Abmessungen möglich.
  • Bei der Herstellung von integrierten Schalkreisen wird ferner nach der Erfindung ein Träger aus einem Silizium-Halbleitermaterial mit einer oberen Oberfläche und einer Passivierungsschicht auf dieser Fläche verwendet. In der Schicht ist eine geeignete Öffnung vorgesehen, die mit einem polykristallin material ausgeflillt ist, das an dieser Fläche haftet. Fin Kragen aus polykristallinem Silizium, das aus einem Stück mit dem polykristallinen Element in der Öffnung besteht, tiberlappt einen Teil dieser Schicht.
  • Das Element und der integral angeformte polykristalline Bund werden vorteilhafterweise verwendet um einen Schaden bei einer hochkonzentrierten Diffusion zu verhindern indem sie als Puffer-Diffusionselement benutzt werden, ferner um einen elektrischen Anschluß mit niedringem Widerstand zu schaffen in dem sie las Puffer -Kontakt-Element verwendet werden, ferner um eine Feld-Entlaflwigs-Elektrode zu schaffen, um elektromagnetische Streufelder von einem darater angeordneten angeordneten PN Übergang abzunhalten und um zu verhindern, daß in dem Silizium-Halbleiter-Träger eine Vergiftung zurückbleibt, indem sie als Getter für metallische Verunreinigungen verwendet wird.
  • Fig. la zeigt eine bekannte Halbleiteranordnung mit des als Diffusions-Schaden oder Vorschub-Effekt bekannten Nachteil. Ein Halbleiterträger 19 ist mit einer Passivierungsschicht 12 auf seiner oberen Fläche 14 versehen. Die Passivierungsschicht 12 hat eine Öffnung 16. Eine die Leitfähigkeit bestimmende Verunreinigung ist durch die Öffnung 16 eindiffundiert, um eine Zone 18 einer ersten Leitfähigkeit in dem Halbleiterträger 10 zu bilden. Der Träger 10 hat entgegengesetzte Leitfähigkeit, so daß ein PN Übergang 20 zwischen den beiden gebildet wird. Der Träger 10 soll in sieser Beschreibung N Leitfähigkeit haben und die zone 18 soll P Leitfähigkeit haben. Die durch die Öffnung 16 eindiffundierte Verunreinigung diffundiert in allen Richtungen. Der Übergang 20 verläuft daher in dem Träger 10 und erstreckt sich nach oben zu der Oberfläche 16 und endigt unter der Passivierungsschicht 12 in bekannter Weise.
  • In Fig. 1b kann die Passivierungsschicht 12 entfernt und durch eine frische Schicht 22 mit einer Öffnung 24 ersetzt werden. Die Dicke der Schicht 12 kann aber auch erhöht werden durch die Bildung einer Oxydschicht nach dieser Diffusion, in welche eine Öffnung 24 eingeschnitten wird. Die Öffnung 24 wird nur tiber und innerhalb der Basissone 18 ausgebildet. Ein weiteres, die Leitfähigkeit bestimmendes Material wird durch die Öffnung 24 eindiffundiert, um eine zone 26 der ersten Leitfähigkeit zu bilden. das Material der ersten Leitfähigkeit hat N leitfähigkeit, so daß ein NPN Transistor gebildet wird. Der Übergang 20 liegt bei Hochfrequensgeräten not malerweise nur etwa 0,5 Nikron unter der Oberfläche 14, washalb während der Diffusion der Emitterzone 26 durch die letztere an dem Übergang 20 ein Vorsprung oder Ansatz 20a hervorgerufen wird. Dieser Vorsprung beeinflußt die Hochf#quenzcharakteristik der Anordnung und verschlechtert ihre Leistung. Durch eine Metallelektrode 30 ,i -N wird der bekannte Transistor vervollständigt.
  • Der wahre Grund für die Bildung des Vorsprunges 20a ist noch nicht geklärt. Dieser Vorsprung tritt normalerweise bei der hochkonsentrierten Diffusion einer Zone mit entgegengesetzter Leitfähigkeit in eine bereits vorhandene flache Zone der ersten Leitfähigkeit auf. Besonders starkt tritt er bei Phospordiffusionen auf.
  • Die Figuren 2, 3 und 4 zeigen ein neuartige Möglichkeit die durch diesen Vorsprung hervorgerufenen Nachteile bzw, diesen selbst zu vermeiden durch diffusion der die Leitfähigkeit bestimmenden Verunzeinigung durch ein polykristallines Filter oder ein Puffer-Element, das über dem Bereich, in welchem die Diffusion erfolgt, angeordnet ist.
  • Fig. 2 zeigt den Ausgangsblock aus Halbleitermaterial, d.h. einen Träger 38, auf dem eine epitaxiale Schicht 40 mit einer Oberfläche 43 und eines Übergang 42 gebildet ist. Der Träger 38 kann irgendeine Leitfähigkeit haben, in der Beschreibung wird angenommen, daß er eine N Leitfähigkeit und zwar eine relativ hohe Leitfähigkeit hat, so daß er als N bezeichnet werden kann. Die epitaxiale Schicht 40 hat eine relativ niedrigere Leitfähigkeit, die als N Leitfähigkeit bezeichnet werden kann. Eine Passivierungsschicht 44 ist auf der Oberfläche 43 der epitaxialen Schicht geformt und bildet einen Übergang 46 mit der Oberfläche 43. Die Passivierungsschicht kann ein Oxyd des Materialssein, das die epitaxiale Schicht bildet und da für die Schicht 40 Silizium gewählt worden ist, besteht die Schicht 44 aus einem Silizium-Dioxyd. In bekannter Weise wird eine Öffnung in der Passivierungsschicht 44 ausgebildet und ein Basiszone 47 geformt, die einen Übergang 48 Mit der Schicht 40 hat.
  • In Fig. 3 hat die Silizium-Dioxydschicht 44 eine Öffnung 49, die einen teil 43a der Oberfläche 43 freilegt. Die Öffnung 49 kann irgendeine gesignete geometrische From haben. Die Öffnung ist nur gezeigt, un die Oberfläche 43, in der eine Diffusion erfolgt und das Freilegen der Oberfläche 43 durch die Öffnung 49 darsustellen. Zine gleichmäsige Schicht 50 aus polykristallinem Silizium wird auf wird auf der Oberfläche dieses Verbundkörpers gebildet und zwar auf der Silizium-Dioxydschicht 44 und der freien Fläche 43a der epitaxialen Schicht 40. Die Öffnung 49 liegt oberhalb und innerhalb der Basizzone 47, die vorher eindiffundiert wurde.
  • Fig. 4 zeigt den gesamten Verbundkörper einschlielich der epitaxialen Schicht 40 mit der Basizzone 47 und deren Übergang 48t der sich zu der Oberflache 43 der epitaxialen Schicht 40 erstreckt. Die Öffnung 49 in der Silizium-Dioxyd-Schicht 44 legt die Oberfläche 43 der Basizzone 47 frei. Die zuvor gebildete polykristalline Siliziumschicht 50 ist unter Anwendung üblicher Photo-Masken-Methoden geätzt worden und umfaßt noch einen zentralen Teil 52, der an der Oberfläche 43a anhaftet und einen integral an diesem angeformten ringförmigen Teil 54, der aus der Öffnung 49 herausveiäuft und sich um ein vorbestimmtes Stück über einen Teil der Silizium-Dioxyd-Schicht 40 erstreckt.
  • Die Länge der Überlappung des ringförmigen Teiles 54 aber die Silizium-Dioxydschicht 44 reicht aus, um jeden Übergang zu schützen, der danach durch Diffusion durch die polykristalline Schicht 52 hindurch gebildet wird* Durch das polykristalline Siliziumteil 52 hindurch erfolgt nun eine Diffusion, um eine Emitterzone 46 zu bilden, die einen Übergang 58 mit der Basizzone 47 hat. Die Emitter-Diffusion wird als äußere Standard-Diffusion durchgeführt oder zie erfolgt mitte@ einer die Leitfähigkeit bestimmenden Verunreinigung, die aus der Schicht SO stammt, und die während der Bildung der Schicht SO in dieseeingebracht wurde. Mach Beendigung der Diffusion wird eine Metallschicht auf der Oberfläche des Verbundkörpers gebildet, nämlich auf der Oberfläche der Passivierungsschicht 44 und den Oberflächen der Siliziumteile 52 und 54. Die polykristallienen Teile 52 und 54 passivieren und schützen den Übergang 58, denn sie werden, wenn sie einmal gebildet sind nicht mehr entfernt. Durch Anwendung bekannter Ätz- und Masken-Techaiken wird das die Kontaht-Elektrode 65 bildende bildende Metall in der Weise angeformt, daß es Kontakt mit der polykristallinen Siliziumkappe hat. Irgendein Kontakt mit der Silizium-Dioxydschicht 44 ist nicht schädlich. Die Diffusion durch den polykristallinen Siliziumteil 52 hindurch reduziert den oben erwähnten Vorschub oder Vorsprung. Wenn die Diffusion durch den polykristallinen Siliziumteil 52 hindurch erfolgt, wird die hohe Konzentration der die Leitfähigkeit bestimmenden Verunreinigung durch den polykristallinen Siliziumteil 52 begrenzt. Da das polykristalline Silizium eine Nasse von Versetzungen dnd anderen kristallinen Defekten darstellt, kann es leicht die @ehr hohen Konzentrationen des Dotierungsmittels absorbieren, ohne irgendwelche Beanspruchung auf die darunterliegende Ein-Kristall-Siliziumschicht 40 zu übertragen. diese Ein-Kristall-Siliziumschicht 40, in der der Kollektor-übergang und ein Emitter-Basis-Übegang liegen, ist frei von irgendeiner Beanspruchung und der Mechanismus, durch den die Diffusionskonstante der Basis erhöht wird, wird reduziert.
  • In Fig. 5 liegt der ringförmige Teil 54 über dem Emitter-Basis-Übergang 58. Dieser ringfürmige Teil 54 wirkt als Feld-Entlasungs-Elektrode und er wird ver der Bildung das Emitter-Basis-Überganges 58 hergestellt. Dieser Emitter-Basis-Übergang 58 eines Transistors ist gegenüber seiner Umgebung empfindlich. Dem gemäß wird nach der Bildung der Emitteröffnung 49 aber ver der Emitter-Diffusion die polykristalline Siliziumschicht 50 auf der Passivierungsschicht 44 niedregeschlagen. Der Emitter wird durch die polykristalline Siliziumkappe 5t, die aus der Schicht SO gebildet worden ist, hindurch diffundiert, da die Diffusionskonstanten von Bor und Phosphor mit denen eines Ein-Kristall-Siliziums vergleichbar sind. Die polykristallinen Siliziumteile 52 und SO werden tor oder nach der Diffusion auf eine Größe gebracht, die etwas größer ist als das Emitter-fenster, so daß sie den Emitter-basis-Übergang 58 überlappen. das polykristalline Siliziumteil kann dann Anwendung üblicher Metallisierungstechniken mit einem Anschlußkontakt versehen werden.
  • Durch di.
  • Durch die Anwendung der Erfindung ergeben sich eine Vielzahl von Vorteilen. das polykristalline Silizium gettart metallische Verunreinigungen aus dem Bereich des Emitter-Basis-Überganges. Hierdurch wird die Rekombination reduziert und der niedrige Beta-Strom dar Anordnung verbessert. Die durch die Diffusion induzierten Vorsetzungen, die gewöhnlich bei Phosphor-Emitter-Perioden auftreten, werden beträchtlich reduziert, da die sehr hohe Phosphorkonzentration, die diese Effekte hervorruft, auf das polykristalline Silizium beschränkt ist. Zusätzlich zur Verbesserung des niederen Beta-Stromes werden rauschfaktoren und Kriechströme reduziert.
  • Der Emitter-Basis-Übergang wird in einer feldfreien Zone gebildet und verbleibt ständig in dieser. Hierdurch wird die Möglichkeit einer Störung durch ionisierte Gifte auf ein Minimum herabgedrückt, Dies ist von besonderem Vorteil, da eine Vergiftung die durch einen Vorgang nach der Diffusion eingeführt wird, beispielsweise durch Maskenbildung, Metallisierung, Metallätzung und dergleichen, häufig sehr schwierig zu entfernen ist.
  • In Fig. 5 ist die Verwendung der polykristallinen Siliziumschicht in Verbindung mit Kontakten im allgemsinen und insbesondere in Verbindung mit Widerstandskontakten, Kollektorkontakten und Basis-Kontakten dargestellt. Es wird ein monkristalliner Siliziumträger 61 hergestellt, der eine Oberfläche 62 und auf dieser eine Passivierungsschicht 64 hat. Wenn immer ein Kontakt mit dem monokristallinen Siliziumträger 61 erforderlich ist, wird eine Öffnung in der Schicht 64 ausgebildet und eine Schicht 67 aus polykristallinen Silizium wird auf der Schicht 64 und auf einem Bereich 68 der Oberfläche 62 gebildet Vor oder nach der Diffusion durch die polykristalline Siliziumschicht 67 hindurch wird diese in die geometrische Fors gebracht, die ftlr die entsprechende Anwendung des gerätes erforderlich ist. wie zuvor beschrieben, werden die Leitfähigkeit bestimmende Verunreinigungen zum Ändern der Leitfähigkeit de. Trägers 61 durch die polykristalline Siliziumschicht 67 hindurch eindiffundiert, um einen verstärkten Bereich 70 derselben Leitfähigkeit wie derjenigen des Trägers 61 zu bilden. danach wird eine eine Metall-Elektrode 72 oben auf der polykristallinen Siliziumschicht 67 angebracht. Die polykristallin Siliziumschicht 67 verbessert den Kontakt zwischen der Metall-Elektrode 72 und monokristallinen Siliziumträger 61, da die polykristalline Siliziumschicht 67 in der Art einer Brffcke zwischen zwei ungleichen Arten von Materialien wirkt. Im allgemeinen hat die polykristalline Siliziumschicht gegenüber der Elektrode 72 mehr den Charakter eines Metalles als der Träger 61 und sie hat gegenüber dem letzteren, der aus Silizium besteht, mehr den Charakter eines Halb leiters als die Metall-Elektrode 72. Dieses Verfahren kann immer dann angewandt werden, wenn ein Kontakt mit einem Halbleiterkörper hergestellt werden soll.
  • Bei der Erfindung wird also nach der Herstellung einer Emitter-Öffnung aber vor der Emitter-Diffusion eine dünne Schicht aus polykristallinem Silizium auf dem Substrat abgelagert. Der Emitter wird durch die polykristalline Schicht hindurch diffundiert. Die Bildung der Emitterzone mittels der dünnen Schicht aus polykristallinem Silizium verhindert einen Diffusionsschaden, der normalerweise durch die hohe Konzentration von Verunreinigungen hervorgerufen wird, die in der Emitterzone vorhanden ist. Ferner wird durch die Bildung der Emitterzone in kombination mit der dünnen Schicht aus polykristallinem Silizium eine Feld-Entlastungselektrode geschaffen. Mit der Diffusion durch die dünne Schicht aus polykristallinem Silizium in einen Halbleiterträger erhält man eine Diffusionzzona in dieses, der sich als verbesserter Kontakt ftir den Träger eignet.

Claims (9)

  1. ANSPRUCHE
    Halbleiteranordnung mit einem Träger aus Halbleitermaterial einer ersten Leitfähigkeit und mit einer ersten Oberfläche, einer auf dieser Oberfläche ausgebildeten Passivierungsschicht mit einer einen Teil dieser Oberfläche freilassenden Öffnung, g 8 k e n n s e i c h n e t durch eine Schicht (50) aus polykristallinem halbleitermaterial, die über der Passivierungsschicht (44) und über dem freien Teil der ersten Oberfläche des Trägers (38, 40) angeordnet ist; ferner durch eine im Träger unter der polykristallinen Schicht ausgebildete Zone entgegengesetzter Leitfähigkeit, die mit den Träger einen Übergang aufweist, der sich zur ersten Oberfläche erstreckt und der durch die Passivierungsschicht (44) ständig passiviert ist.
  2. 2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, wobei der Träger eine erste Zone mit entgegengesetzter Leitfähigkeit als derjenigen des Trägers aufweist, die eine zweite Oberfläche besitzt, die koplanar zur ersten Oberfläche des Trägers ist und die Passivierungsschicht auf der ersten und der zweiten Oberfläche ausgebildet ist, wobei die Öffnung in der Passivierungsschicht einen teil der zweiten Oberfläche freiläßt, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schicht (50) aus polykristallinem Halbleitermaterial über der Passivierungsschicht (44) und dem freien Teil (43a) der zweiten Oberfläche der ersten Zone (47) angeordnet ist; und daß in der ersten Zone (47) eine zweite Zona (56) des ersten Leitfähigkeitstyps unter der polykristalli@ Schicht ausgebildet ist, die mit der ersten Zone (47) einen Übe@ gang (58) aufweist, der sich zu der zweiten Oberfläche der@ Zone (47) erstreckt und durch die Passivierungsschicht t44) und die polykristalline Schicht (50) passiviert ist.
  3. 3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, wobei das Halbleitermaterial des Trägers einen festen spezifischen Widerstand besitzt, dadurch g e k e n n s e i c h n 1! t t daß die unter der polykristallinen Schicht im Träger ausgebildete Zone eine Zone mit höherem spezifischem Widerstand als demjenigen des Trägermaterials ist.
  4. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß an der polykristallinen Schicht eine Elektrode angeformt ist.
  5. 5. Halbleiteranordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n-z e i c h n e t , daß die Schicht aus polykristallinem Material einen zentralen Teil (52), der an dem freien Teil der Oberfläche (43, 62) haftet, sowie einen integral an diesem angeformten Umfangsteil (54) aufweist, der an der Passivierungsschicht (44, 64) haftet und sich quer zu dieser erstreckt, um den PN Übergang abzudecken.
  6. 6. Halbleiteranordnung nach eines oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch g a k e n n s e i c h n e t, daß das Halbleitermaterial Silizium, die Passivierungsschicht Siliziumoxyd und die polykristalline Schicht polykristallines Silizium ist.
  7. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei auf einer ersten Oberfläche eines aus eines Halbleitermaterial einer ersten Leitfähigkeit bestehenden Trägers eine Passivierungsschicht mit einer einen Teil dieser Oberfläche freilassenden d£fnung geblidet wird, dadurch g d k e n n X e i c h n e t, daß auf der Passivierungsschicht und dem freien Teil der Oberfläche des Trägers eine Schicht aus polykristallinem Halbleitermaterial, vorzugsweise polykristallines Silizium, gebildet wird, und daß durch diese polykristalline Schicht hindurch in den Träger Verunreinigungen eindiffundiert werden und eine Zone entgegengesetzter Leitfähigkeit ausgebildet wird.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Träger eine erste Zone entgegengesetzter Leitfähigkeit aufweist und die Passivierungsschicht auf die Oberfläche des Trägers und auf die dieser Zone aufgebracht wird, wobei die Öffnung in der Passivierungsschicht einen Teil der Oberfläche dieser Zone freiläßt, dadurch g e -k e n n 1 C i c h n s t , daß die Schicht aus polykristallinem Halbleitermaterial auf der Passivierungsschicht und auf des freien Teil der Oberfläche der ersten Zone ausgebildet wird, daß ferner in die erste Zone durch die polykristalline Schicht hindurch Verunreinigungen eindiffundiert werden und eine zweite Zone der ersten Leitfähigkeit ausgebildet wird, ohne den Übergang zwischen der ersten Zone und des Träger zu beeinflussen.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Halbleitermaterial des Trägers monokristallines Silizium mit einer ersten Leitfähigkit und eines festen spezifischen Widerstand ist, dadurch g e -k e n n 1 s 1 c h n e t , daß durch die polykristalline Siliziumschicht hindurch Verunreinigungen in den Träger eindiffundiert werden und eine Zone dieser ersten Leitfähigkeit mit höherem spezifischem Widerstand als demjenigen des Trägers gebildet wird, daß ferner eine Metall-Elektrode an die polykristalline Siliziumschicht angeformt wird, durch welche die elektrische Verbindung zwischen der Metall-Elektrode und des Träger verbessert wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2732184A1 (de) * 1976-07-15 1978-01-26 Nippon Telegraph & Telephone Halbleitervorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung
DE2818090A1 (de) * 1977-04-25 1978-11-02 Nippon Telegraph & Telephone Bipolartransistor und verfahren zur herstellung desselben
DE2936724A1 (de) * 1978-09-11 1980-03-20 Tokyo Shibaura Electric Co Halbleitervorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung
DE2912858A1 (de) * 1979-03-30 1980-10-09 Siemens Ag Niederohmige leitung

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