DE2151346B2 - Verfahren zum Herstellen einer aus Einkristallschichtteilen und Polykristallschichtteilen bestehenden Halbleiterschicht auf einem Einkristallkörper - Google Patents

Verfahren zum Herstellen einer aus Einkristallschichtteilen und Polykristallschichtteilen bestehenden Halbleiterschicht auf einem Einkristallkörper

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Description

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 16 14 423 ist bekannt, zur gegenseitigen Isolation von Einkristallschichtteilen auf einem Einkristallkörper zwischen diesen Teilen rahmenförmige Polykristallschichtteile vorzusehen, in die Isolierzonen vom Leitfähigkeitstyp des Einkristallkörpers eindiffundiert werden. Die Polykristallschichtteile haben den Vorteil von erhöhten Diffusionskoeffizienten für dotierende Verunreinigungen, so daß zur Herstellung der relativ tief zu diffundierenden rahmenförmigen Isolierzonen relativ kurze Zeiten und relativ niedrigere Temperaturen möglich sind. Zur Herstellung der Polykristallschichtteile wird die Oberfläche des Einkristallkörpers durch Vakuum-Ablagerung oder Einkerben mit einer Keimstellenstruktur entsprechend der Struktur der Polykristallschichtteile versehen.
Bei einem ähnlichen Verfahren nach der deutschen Offenlegungsschrift 1961225 wird die Keimstellenstruktur durch Aufdampfen von Silicium oder Siliciumoxyd, oder auch mechanisch durch Kratzen oder Sandblasen, erzeugt Nach der deutschen Offenlegungsschrift 2045856 kann die Keimctellenstruktur auch dadurch erbalten werden, daß eine entsprechende Schichtstruktur aus Siliciumoxid, Siliciumnitrid, metallischem Molybdän oder Wolfram, Glas mr. hohem
ίο Schmelzpunkt oder mittels Siliciumdampf aufgebracht wird.
Abgesehen von dem bereits erwähnten Vorteil einer möglichen Kurzzeitdiffusion von dotierenden Verunreinigungen, hat eine aus Einkristallschichtteilen und
is Polykristallschichtteilen bestehende Halbleiterschicht den Vorteil, daß die Polykristallschichtteile leichter ätzbar sind, so daß Gräbenstrukturen entsprechend den Strukturen der Polykristallschichtteile durch Ätzen hergestellt werden können, ohne daß Ätzmaskierungen verwendet werden müssen.
Die oben erwähnten bekannten Verfahren sind relativ aufwendig, da außer den ohnehin zur Verfügung stehenden Vorrichtungen zur Durchführung von Prozessen der Photolithographie, von Planardiffusionen und von epitaxialen Prozessen, besondere Vorrichtungen und Verfahrensschritte zum Aufbringen der Keimstellenstruktursn erforderlich sind. Außerdem können auf mechanischem Wege Keimstellenstrukturen um so schwieriger hergestellt werden, je kleiner ihre
Abmessungen sind.
Aus der GB-FS 11 98 569 ist ein Verfahren zum Herstellen einer aus Polykristallschichtteilen bestehenden Halbleiterschicht bekannt wobei unter Einhaltung einer Temperatur unterhalb derjenigen, bei der einkristallin abgeschieden wird, polykristallines Silicium auf einer mit Durchbrüchen versehenen Maskierung eines Einkristallkörpers und innerhalb der Durchbrüche der Maskierung auf dem Einkristallkörper abgeschieden wird.
Die Erfindung betrifft dagegen ein Verfahren zum Herstellen einer aus Einkristallschichtteilen und Polykristallschichtteilen bestehenden Halbleiterschicht gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aufgabe der Erfindung ist, ein solches Verfahren
+5 wesentlich zu vereinfachen und für besonders kleine Strukturen anwendbar zu machen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Verfahrensmaßnahmen gelöst
Die Verwendung von Siliciumdioxid oder Siliciumnitrid (S13N4) als Material der Maskierung auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers ist besonders günstig, da derartige Maskierungen bereits bei den zur Massenherstellung von Halbleiterbauelementen UbIichen Planardiffusionsprozessen angewendet werden. Es sind auch Ätzmittel bekannt und üblich, um Maskierungen aus diesen Materialien durch Ätzen abzulösen.
Das Verfahren der Erfindung findet vorzugsweise Anwendung zum Herstellen von rahmenförmigen Isolierzonen des einen Leitfähigkeitstyps, welche eine epitaxial Schicht des anderen Leitfähigkeitstyps auf einem Grundkörper des einen Leitfähigkeitstyps durchdringen. Bekanntlich werden die Halbleiterelemente einer monolithischen Festkörperschaltung gleichstrom-
^ mäßig durch derartige rahmenförmige Isolierzonen voneinander getrennt.
Die Erfindung wird im folgenden an einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung erläutert,
in der die
Fig. 1 bis 4 Querschnitt senkrecht zu der zu beschichtenden Oberfläche des Einkristallkörpers als Ausschnitte zeigen, welche aufeinanderfolgende Arbeitsgänge eines Verfahrens mit den Merkmalen der Erfindung betreffen.
Gemäß der Fi g. 1 wird zunächst auf dem Einkristallkörper 1 eine Maskierung 2 mit Durchbrüchen 3 in bekannter Weise unter Anwendung des photolithographischen Verfahrens erzeugt Der Einkristallkörper 1 wird daraufhin in eine herkömmliche Vorrichtung zum epitaxialen Aufbringen von Halbleiterschichten auf Einkristallkörper eingebracht Durch Wahl der Bedingungen, insbesondere durch Erniedrigung der Abscheidungstemperatur, wird innerhalb der Durchbrüche 3 die polykristalline KeimsteUenstruktur abgeschieden. Zu diesem Zweck wird in bekannter Weise im Falle einer abzuscheidenden Siliciumschicht eine flüchtige Siliciumverbindung, insbesondere ein mit einem inerten Trägergas verdünntes Silan, über den Halbleiterkörper geleitet Anhand einiger Versuche, bei denen die Abscheidungstemperatur, die Abscheidungszeit die Strömungsgeschwindigkeit die Dicke der Maskierung und die Konzentration des Silans im Trägergas variiert wird, können Bedingungen geschaffen werden, unter denen, unabhängig von der Abmessung der Maskierung, woh! eine Abscheidung von polykristallinen! Halbleitermaterial auf der freiliegenden Oberfläche des Einkristallkörpers 1 innerhalb der Durchbrüche 3 erfolgt überraschenderweise aber nicht auf der Maskierung 2. Es können aber auch ohne wesentlichen Nachteil Bedingungen zugelassen werden, bei denen eine geringfügige Abscheidung von Halbleitermaterial auf der Maskierung 2 stattfindet so daß die Ablösung der Maskierung 2 nach diesem Abscheidungsprozeß von Halbleitermaterial auf dem EinkristalBcörper ohne Störung ei folgen kann.
Über eine geeignete Wahl der Oxydschichtdicke, der
s Abscheidungstemperatur, der Gasstromzusammensetzung und der Abscheidungszeit kann aber eine Abscheidung von Silicium auf eine Maskierung von Siliciumdioxyd vollkommen ausgeschlossen werden. In diesem Falle wurde die Abscheidung von Silicium durch ο eine Wasserstoffreduktion von SiCU vorgenommen.
Nach dem Aufbringen der KeimsteUenstruktur S wird anschließend die Maskierung gemäß Fig.3 abgeätzt und unter Bedingungen emkristallinen Wachstums bezüglich der von der Maskierung 2 befreiten
is Oberflächenteile des Einkristallkörpers 1 Halbleitermaterial schichtförmig aufgebracht Diese Bedingungen entsprechen denen bei der üblichen epitaxialen Abscheidung von Halbleiterschichten.
Während auf den freien Oberflächenteilen des EinkristaUkörpers 1 ein geordnetes epitaxiales Wachstum erfolgt kann dabei auf dir polykristallinen Keimstellenstruktur 5 das Silicium nu,- polykristallin gemäß der F i g. 4 aufwachsen.
Das Verfahren der Erfindung ist wie bereits erwähnt
besonders zum Herstellen von rahmenförmigen Isolierzonen des einen Leitfähigkeitstyps geeignet, welche eine epitaxiale Schicht des anderen Leitfähigkeitstyps auf einem Grundkörper des einen Leitfähigkeitstyps durchdringen. Dementsprechend ist in den Figuren der.
Leitfähigkeitstyp des Einkristallkörpers 1 und der Halbleiterschicht 7 eingetragen. Es können natürlich auch anstelle eines p-leitenden Einkristallkörpers 1 ein η-leitender und anstelle einer η-leitenden Halbleiterschicht 7 eine p-leitende verwendet werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Herstellen einer aus Einkristallschichtteilen und Polykristallschichtteilen bestehenden HaJbleiterschicbt, wobei auf der Oberfläche eines Einkristallkörpers aus der Gasphase eine polykristalline Keimstellenstruktur durch selektive Abscheidung hergestellt und anschließend das Halbleitermaterial unter Bedingungen einkristallinen Wachstum abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur selektiven Abscheidung der polykristallinen Keimstellenstruktur auf der Oberfläche des Einkristallkörpers (1) eine schichtförmige Maskierung (2) mit Durchbrochen (3) entsprechend der herzustellenden Struktur der Polykristallschichtteile nach der photolithographischen Methode hergestellt und innerhalb der Durchbrüche (3) die polykristalline Keimstellenstruktur (5) abgeschieden wird, wobei die Dicke der Maskierung, die Abscheidungstemperatur, die Abscheidungszeit, die Strömungsgeschwindigkeit und die Konzentration der gasförmigen Halbleiterverbindung im Trägergas so bemessen werden, daß höchstens eine geringfügige, eine Ablösung der Maskierung (2) nicht störende Abscheidung von Halbleitermaterial auf der Maskierung (2) stattfindet, und daß anschließend die Maskierung (2) abgelöst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche (6) des Einkristallkörpers (1) eine Maskierung (2) aus Siliciumdioxyd hergestellt w i.d.
3. Verfahren nach Anspru. Ί 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche (6) des Einkristallkörpers (1) eine Maskierung £"' aus Siliciumnitrid (Si3N4) hergestellt wird.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halbleiterschicht (7) aus Silicium aus der Gasphase abgeschieden wird.
5 Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Maskierung (2) durch Ätzen abgelöst wird.
6. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5 zur Herstellung von rahmenförmigen Isolierzonen des einen Leitfähigkeitstyps, welche eine epitaktische Schicht des anderen Leitfähigkeitstyps auf einem Grundkörper des einen Leitfähigkeitstyps durchdringen.
DE19712151346 1971-10-15 1971-10-15 Verfahren zum Herstellung einer aus Einkristallschichtteilen und Polykristallschichtteilen bestehenden Halbleiterschicht auf einem Einkristallkörper Expired DE2151346C3 (de)

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