DE2160450A1 - Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung und durch dieses Verfahren hergestellte Halbleiteranordnung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung und durch dieses Verfahren hergestellte Halbleiteranordnung

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DE2160450A1 DE19712160450 DE2160450A DE2160450A1 DE 2160450 A1 DE2160450 A1 DE 2160450A1 DE 19712160450 DE19712160450 DE 19712160450 DE 2160450 A DE2160450 A DE 2160450A DE 2160450 A1 DE2160450 A1 DE 2160450A1
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Description

"Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung und durch dieses Verfahren hergestellte Halbleiteranordnung"
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper mit einem an eine Oberfläche grenzenden ersten Oberflächengebiet von einem ersten Leitfähigkeitstyp und einem zweiten Oberflächengebiet vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp, das wenigstens an der Oberfläche von dem erwähnten ersten Oberflächengebiet umgeben wird.
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Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine durch ein derartiges Verfahren hergestellte Halbleiteranordnung .
Bei der Herstellung einer Halbleiteranordnung ist es häufig erforderlich, in einem Halbleiterkörper ein erstes Oberflächengebiet des Körpers vom ersten Leitfähigkeitstyp und ein zweites Oberflächengebiet des Körpers vom entgegegnesetzten Leitfähigkeitstyp, das wenigstens an der Oberfläche des Körpers von dem ersten Oberflächengebiet umgeben wird, anzubringen. Dies wird oft dadurch erzielt, dass Dotierungsatoiae vom ersten Leitfähigkeitstyp in einen Oberflächenteil des Körpers eingeführt werden, wonach eine höhere Konzentration an Dotierungsatomen vom entgegengesetzten Leitfähigkeit styps in einen Teil des Oberflächenteils eingeführt wird, um den Leitfähigkeitstyp dieses Teiles zu ändern und das erwähnte zweite Oberflächengebiet vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp zu bilden, während der umgebende Teil des Oberflächenteiles gegen diese Dotierung maskiert wird und das erste Oberflächen— gebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp bildet.
Eine verhältnismässig hohe Dotierungskonzentration vom ersten Leitfähigkeitstyp ist in dem ersten das erwähnte zweite Oberflächengebiet umgebenden Oberflächengebiet oft erforderlich, z.B. wenn das erste Oberflächengebiet den Randteil der Basiszone
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eines Bipolartransistors bildet, die eine Emitterzone vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp umgibt. In einem derartigen Falle ist diese verhältnismässig hohe Dotierungskonzentration vom ersten Leitfähigkeitstyρ auch in dem ganzen erwähnten zweiten Oberflächengebiet vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp vorhanden, was häufig weder gewünscht, noch notwendig ist. Zur Bildung des erwähnten zweiten Oberflächengebietes von dem erwähnten entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp ist in diesem Teil des Körpers eine höhere Dotierungskonzentration von dem erwähnten entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp erforderlich. Dies kann somit die Anwendung sehr hoher Dotierungskonzentrationen vom erwähnten entgegengesetzten Leitfähigkeitstyρ zur Folge haben, die sonst nicht erforderlich sind, oder es kann sogar mit sich bringen, dass eine obere Grenze an die Dotierungskonzentration vom ersten Leitfähigkeitstyp gestellt wird, was aus anderen Erwägungen unerwünscht sein kann.
Ferner kann das erste Oberflächengebiet mit dem zweiten Oberflächengebiet einen pn-Uebergang bilden, der an derselben Halbleiteroberfläche unterhalb einer isolierenden und passivierenden Schicht endet, während
eine Metallschichtelektrode an der Stelle einer Oeffnung in der Isolierschicht mit dem erwähnten zweiten Oberflächengebiet in Verbindung stehen kann. In diesem Falle
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ist es häufig erwünscht, dass der Abstand des pn-Uebergangs von dem Rande der Oeffnung bestimmt werden kann, ohne dass ein zusätzlicher Maskierungs- und Ausrichtschritt durchgeführt wird. Dies wird oft dadurch erzielt, dass die Isolierschicht als Diffusionsmaske verwendet und die höhere Konzentration der Dotierungsatome vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp zur Bildung des erwähnten zweiten Gebietes thermisch durch die Oeffnung in den Halbleiterkörper eindiffundiert wird, wonach dieselbe Oeffnung als Kontaktfenster für den Metallschichtelektrodenkontakt verwendet wird. Dies kann besonders günstig sein, wenn das durch die Elektrode kontaktierte Oberflächengebiet klein ist. Infolge der lateralen Ausbreitung der diffundierten Dotierungsatome unterhalb des Randes der isolierenden Diffusionsmaskierungsschicht an der Stelle der Oeffnung endet der gebildete pn-Uebergang gewöhnlich an der Oberfläche des Halbleiterkörpers unterhalb der Isolierschicht. Der seitliche Abstand des pn-Uebergangs von dem Rande der Oeffnung ist aber von der Tiefe der Diffusion und somit von der Tiefe des gebildeten diffundierten Oberflächengebietes abhängig. Wenn auf diese Weise ein untiefes Oberflächengebiet gebildet wird, ist der erwähnte seitliche Abstand besonders klein, so dass die Möglichkeit eines Kurzschlusses des
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Uebergangs durch die Metallschichtelektrode vergrössert wird.
Es ist oft vorteilhaft, die Dotierungsatome vom ersten Leitfähigkeitstyp über eine Isolierschicht auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers zur Bildung des ersten Oberflächengebietes vom ersten Leitfähigkeitstyp in den Halbleiterkörper zu implantieren. In diesem Falle dient diese Isolierschicht oft als Maske bei der Bildung des zweiten Oberflächengebietes und weist sie eine Oeffnung auf, durch die die Dotierungsatome von dem erwähnten entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp in den Halbleiterkörper zur Bildung des erwähnten zweiten Oberflächengebietes eingeführt werden. Die Implantation wird teilweise durch eine solche Isolierschicht maskiert, wodurch eine Struktur mit einer kleinere Eindringtiefe von implantierten Dotierungsatomen in den Körper unterhalb der Isolierschicht als an der Stelle der Oeffnung, in der das zweite Oberflächengebiet angebracht wird oder werden muss, erhalten wird, Eine derartige Struktur ist oft unerwünscht. Wenn also z.B. das erste Oberflächengebiet eine Basiszone eines Bipolartransistors und das erwähnte zweite Oberflächengebiet eine Emitterzone ist, ist es häufig zur Herabsetzung des Basiswiderstandes erwünscht, dass die Eindringtiefe der Fiasiszone in den Randteil rings um die Emitterzone
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grosser als in den aktiven Teil unterhalb der Emitterzone ist, wenn ferner der Randteil der Basiszone untiefer als der aktive Teil ist, wird eine unerwünschte Struktur erhalten, bei der die Dicke der aktiven Basiszone zwischen dem Emitter und dem Kollektor rings um den Rand der Emitterzone kleiner als unmittelbar unterhalb der Emitterzone ist.
Nach der Erfindung ist ein Verfahren der
eingangs beschriebenen Art dadurch gekennzeichnet, dass eine Isolierschicht auf einer Oberfläche eines Halbleiterkörpers angebracht wirdj dass eine Metailschichtmaske auf selbstregistrierendem Wege auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers an der Stelle der Oeffnung in der Isolierschicht und.auf dem Rand der Isolierschicht an der Stelle der Oeffnung angebracht wird, und dass Dotierungsatome, die den ersten Leitfähigkeitstyρ bestimmen, durch lonenbeschuss über den Teil der Isolierschicht rings um die Metallschichtmaske in den Halbleiterkörper eingebaut werden, wobei die Zusammensetzung und die Dicke der Metallschichtmaske derartig sind, dass die Metallschichtmaske einen stärkeren maskierenden Effekt gegen den erwähnten Einbau durch Ionenbeschuas als der Teil der Isolierschicht rings um die Maske aufweist, so dass der grösste Teil der den Leitfähigkeitstyp bestimmenden Dotierungskonzentration
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eines ersten Oberf läcliengebietes des Körpers, das sich rings um die Oeffnung erstreckt, durch die Dotierungsatome, die rings um die Metallschichtmaske implantiert werden, herbeigeführt wird, während der Leitfähigkeitstyp eines zweiten Oberflächengebietes des Körpers an der Stelle der Oeffnung durch eine darin angebrachte Dotierungskonzentration vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp bestimmt wird. Dabei wird die Metallschichtmaske vorzugsweise auf selbstregistierendem Wege angebracht, d.h. unter Anwendung einer Reihe aufeinanderfolgender Bearbeitungen, von denen keine das Ausrichten eines Musters in bezug auf ein bereits früher angebrachtes Muster erfordert»
Die Metalischichtmaske braucht den untenliegenden Teil des Halbleiterkörpers nur teilweise gegen die erwähnte Ionenimplantation zu maskieren, so dass die implantierte Dotierung zwar in den Halbleiterkörper unterhalb der Metallschichtmaske eindringt, aber über eine geringere Tiefe als unterhalb der erwähnten Teile der Isolierschicht ringe um die Metallschichtmaske. In diesem Falle bildet das erwähnte ersten Oberflächengebiet einen Teil eines Gebietes vom ersten Leitfähigkeits· typ, das sich sowohl ringe um die Oeffnung als auch unterhalb des zweiten Oberflächengebietes vom entgegengesetzten Leitfähigkeitβtyp» das sich an der Stelle
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der Oeffnung gebildet hat, erstrecken und somit rings um das erwähnte zweite Oberflächengebiet eine grössere Tiefe in dem Körper als unmittelbar unterhalb des
erwähnten zweiten Oberflächengebietes aufweisen kann. Ferner ist die Dotierungskonzentration vom ersten
Leitfähigkeitstyp, die an der Stelle angebracht ist,
an der das erwähnte zweite Oberflächengebiet gebildet wird oder werden muss, niedriger als rings um dieses
zweite Oberflächengebiet; auf diese Weise kann eine
Struktur erhalten werden, bei der das erste Oberflächengebiet an der Stelle, an der es sich rings um die
Oeffnung erstreckt, eine den Leitfähigkeitstyp bestimmende Dotierungskonzentration aufweist, die höher als die den Leitfähigkeitstyp bestimmende Dotierungskonzentration eines angrenzenden Teiles des erwähnten zweiten Oberflächengebietes vom entgegengesetzten
Leitfähigkeitstyp ist.
Die Metallschichtmaske kann aber eine derartige Zusammensetzung und Dicke aufweisen, dass sie
den untenliegenden Teil des Halbleiterkörpers praktisch völlig gegen die erwähnte Zonenimplantation maskiert, so dass praktisch keine Dotierungsionen in den Halbleiterkörper unterhalb der Metallschichtmaske eindringen. Ein derartiges Verfahren kann bei der Herstellung bestimmter Struktur günstig sein, bei denen es erwünscht
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ist, dass die angebrachten oder anzubringenden Dotierungskonzentrationen in den beiden Gebieten unabhängig voneinander bestimmt werden.
Die Dotierungsatome, die rings um die Metallschichtmaske implantiert werden, liefern den grössten Teil der den Leitfähigkeitstyp bestimmenden Dotierungskonzentration des ersten Oberflächengebietes, das sich rings um die Oeffnung erstreckt, und weisen nur eine sehr geringe seitliche Ausbreitung unterhalb des Randes der Metallschichtmaske auf. Auf diese Weise wird der Innenrand des ersten Oberflächengebietes vom ersten Leitfähigkeitstyp, das sich rings um die Oeffnung erstreckt, durch den Rand der Metallschichtmaske genau definiert. Die selbstregistrierende Anbringung der Metallschichtmaske an der Stelle der Oeffnung in der Isolierschicht gewährleistet eine genau definierte Lage des Randes der Oeffnung in bezug auf den erwähnten Innenrand des erwähnten ersten Oberflächengebietes. Der Innenränd des erwähnten ersten Oberflächengebietes weist das gleiche Muster wie der Rand der Metallschichtmaske auf, welches Muster gleich und etwas grosser als das Muster der Oeffnung in der Isolierschicht ist. Der seitliche Abstand zwischen dem Innenrand des ersten Oberflächengebietes und dem Rand der Isolierschicht an der Stelle der Oeffnung wird durch die seitliche
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Ausbreitung der Metallschichtmaske auf dem Rand der Isolierschicht an der Stelle der Oeffnung bestimmt; diese Ausbreitung wird durch das Verfahren bestimmt, das bei der selbstregistierenden Anbringung der Metallschichtmaske angewandt wird; sie kann in gewissen Fällen sehr klein sein.
Bei einer ersten Ausführungsform wird die Metallschichtraaske dadurch angebracht, dass ein Metall auf der Isolierschicht an der Stelle der Oeffnung niedergeschlagen und dass der Körper Hochfrequenz-Schallschwingungen ausgesetzt wird, um das Metall von der Isolierschicht zu entfernen, ausgenommen an der Stelle der Oeffnung, wo das Metall zur Bildung der erwähnten Metallschichtmaske an dem Oberflächenteil des Halbleiterkörpers haftet. Bei dieser Ausführungsform ist die seitliche Ausbreitung der Metallschicht auf der Isolierschicht auf eine kleine seitliche Ausbreitung auf einem Randteil innerhalb der Oeffnung beschränkt.
Bei einer anderen Ausführungsform wird die Metallschichtmaske durch elektrolytische Ablagerung auf dem Oberflächenteil des Halbleiterkörpers an der Stelle der Oeffnung in der Isolierschicht angebracht, wobei das elektrolytisch abgelagerte Metall sich seitlich auf einem angrenzenden Randteil der Isolierschicht
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erstreckt. In dieser Ausführungsform hängt die seitliche Ausbreitung der Metallschichtmaske auf der Isolierschicht von der Dicke der angebrachten Metallschichtmaske ab und ist klein, wenn die Metallschichtmaske derart dünn sein muss, dass sie nur teilweise gegen die Ionenimplantation maskiert.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird die Oeffnung in der Isolierschicht durch photolithographische Maskierungs- und Aetζvorgängs angebracht, wobei eine gleiche Oeffnung in dem Photoresistmuster zur Definition der Oeffnung in der Isolierschicht und der Metallschichtmaske verwendet wird. Bei dieser Ausführungsform kann nach der Anbringung der Oeffnung in der Isolierschicht Metall, ss. B. auf einer mehrfachen Auf dampf quelle, auf dem Photoresistmuster auf der Isolierschicht und an der Stelle der Oeffnung niedergeschlagen werden, wonach das Photoresietmuster und das darauf liegende Metall entfernt werden können, wobei dann die erwähnte Metallschichtmaske an der Stelle der Oeffnung in der Isolierschicht und auf dem Rande der Isolierschicht an der Stelle der Oeffnung zurückbleibt; in einem solchen Falle
ist die seitliche Ausbreitung der Metallschichtmaske auf der Isolierschicht auf eine kleine seitliche Ausbreitung auf einem Randteil innerhalb der Oeffnung beschränkt.
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Eine andere bevorzugte Ausführungsform ist
dadurch gekennzeichnet, dass auf der Isolierschicht eine erste Metallschicht angebracht wird; dass auf dieser ersten Metallschicht das Photoresistmuster angebracht wird; dass über die Oeffnung in dem Photoresistmuster eine Oeffnung in die erste Metallschicht geätzt wird, wonach über die Oeffnung in der ersten Metallschicht eine Oeffnung in die Isolierschicht geätzt wird; dass dann die erste Metallschicht weiter seitlich geätzt wird, so dass der Rand der in der ersten Metallschicht gebildeten Oeffnung und der Rand der Oeffnung in der Isolierschicht auf Abstand voneinander gebracht werden; dass das Photoresistmuster entfernt und eine zweite Metallschicht auf der ersten Metallschicht und in der erwähnten darin gebildeten Oeffnung niedergeschlagen wird, und dass die erste Metallschicht und die darauf liegenden Teile der zweiten Metallschicht entfernt werden, so dass die erwähnte Metallschichtmaske an der Stelle der Oeffnung in der Isolierschicht und auf dem angrenzenden Teil der Isolierschicht rings um den Rand der Oeffnung zurückbleibt.
In diesem Falle wird die seitliche Ausbreitung der Metallschichtmaske auf der Isolierschicht durch das seitliche Aetzen der ersten Metallschicht bestimmt., um den Rand der in der ersten Metallschicht gebildeten
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Oeffnung und den Rand der Oeffnung in der Isolierschicht auf Abstand voneinander zu bringen; in einem solchen Falle kann die erwähnte seitliche Ausbreitung erwünschtenfalls verhältnismässig gross sein und ist sie von der für die Metallschichtmaske erforderlichen Dicke unabhängig .
Vor der erwähnten Ionenimplantation kann eine Oberflächenschicht von dem erwähnten entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp an der Stelle, an der das erwähnte zweite Oberflächengebiet und der angrenzende Teil des ersten Oberflächengebietes gebildet werden müssen, angebracht werden, während durch die erwähnte Ionenimplantation in der Oberflächenschicht an der Stelle, an der die erwähnten angrenzenden Teile des ersten Oberflächengebietes gebildet werden müssen, eine Dotierungskonzentration vom ersten Leitfähigkeitstyp angebracht werden kann, die grosser als die darin vorhandene Dotierungskonzentration vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp ist, wobei der Teil der Oberflächenschicht, in dem das erwähnte zweite Oberflächengebiet gebildet werden muss, wenigstens in genügendem Masse durch die Metallschichtmaske gegen die erwähnte Ionenimplantation maskiert wird, um den erwähnten entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp beizubehalten. In diesem Falle kann der maskierte Teil der Oberflächenschicht vom
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erwähnten entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp die Dotierungskonzentration vom erwähnten entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp des erwähnten zweiten Oberflächengebietes wenigstens in der Nähe des erwähnten gebildeten ersten Oberflächengebietes vom ersten Leitfähigkeitstyp liefern, so dass sowohl die seitliche Ausbreitung des erwähnten zweiten Oberflächengebietes als auch die Lage des gebildeten pn-Uebergangs an der Oberfläche durch die erwähnte Ionenimplantation und somit durch die seitliche Ausbreitung der Metallschichtmaske bestimmt werden. Ferner ist eine derartige Dotierungskonzentration vom erwähnten entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp des zweiten Oberflächengebietes in der Nähe des erwähnten ersten Oberflächengebietes niedriger als die Dotierungskonzentration vom ersten Leitfähigkeitstyp in dem erwähnten ersten Oberflächengebiet, wenigstens in der Nähe des erwähnten zweiten Oberflächengebietes, während der Konzentrationsgradient vom erwähnten entgegengesetzten Leitfähigkeitstyρ an der Stelle des pn-Uebergangs grosser als der vom erwähnten ersten Leitfähigkeitstyp ist.
Wie bereits erwähnt wurde, sind der Rand
der Oeffnung und der erwähnte Innenrand des gebildeten ersten Oberflächengebietes sowohl in bezug auf das Muster als auch in bezug auf den seitlichen gegenseitigen
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Abstand genau gegeneinander ausgerichtet. Das zweite Oberflächengebiet vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp wird an der Stelle der Oeffnung in der Isolierschicht gebildet. Dadurch kann die Oeffnung in der Isolierschicht vorteilhaft beim Kontaktieren des zweiten Oberflächengebietes oder beim Anbringen mindestens eines Teiles der den Leitfähigkeitstyp bestimmenden Dotierungskonzentration des zweiten Oberflächengebietes verwendet werden.
Das erste Oberflächengebiet kann mit dem zweiten Oberflächengebiet einen pn-Uebergang bilden, der an der Oberfläche des Halbleiterkörpers unterhalb der Isolierschicht endet, während die Oeffnung in der Isolierschicht zur Herstellung eines Kontakts zwischen der Metallschichtelektrode und dem erwähnten zweiten Oberflächengebiet verwendet, werden kann. In diesem Falle kann die Lage des gebildeten pn-Uebergangs an der Oberfläche sehr genau in bezug auf die an der Stelle der Oeffnung angebrachte MetallschiehtelektrOde definiert werden. Kurzschluss des pn-Uebergangs durch die Metallschichtelektrode kann auf diese Weise vermieden werden, während der Reihenwiderstand in dem erwähnten zweiten Oberflächengebiet zwischen der Metallschichtelektrode und der Schnittlinie des pn-Uebergangs und der Oberfläche genau definiert ist.
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Dotierungsatome vom erwähnten entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp können entweder vor dem Anbringen oder nach dem Entfernen der Metallschichtmaske an der Stelle der Oeffnung in der Isolierschicht innerhalb der Oeffnung in einen Teil des Halbleiterkörpers z.B. durch thermische Diffusion eingeführt werden, während die Isolierschicht den untenliegenden Teil des Halbleiterkörpers gegen diese Dotierung maskiert. Eine derartige Dotierung kann die den Leitfähigkeitstyp bestimmende Dotierungskonzentration in dem an die Oeffnung grenzenden Teil des erwähnten zweiten Oberflächengebietes erhöhen, oder kann den grossten Teil der den Leitfähigkeitstyp bestimmenden Dotierungskonzentration in dem ganzen zweiten Oberflächengebiet liefern. In dem ersteren Falle fördert die erhöhte Dotierungskonzentration rings um die Oeffnung die Bildung eines ohmschen Kontakts mit niedrigem Widerstand an der Stelle der Oeffnung. Im letzteren Falle kann die seitliche Ausbreitung des erwähnten zweiten Oberflächengebietes durch diese Dotierung bestimmt werden. Das zweite Oberflächengebiet vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp kann einen pn-Uebergang mit einem Oberflächengebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer niedrigeren den Leitfähigkeitstyp bestimmenden Dotierungskonzentration bilden und von dieser Oberfläche umgeben sein, welcher Usbergang seinerseits an der Oberfläche von dem
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erwähnten ersten Oberflächengebiet mit einer hohen Dotierungskonzentration vom ersten Leitfähigkeitstyp umgeben wird. Die auf diese Weise erhaltene Struktur kann eine pn—Diode mit Elektroden auf dem erwähnten ersten Gebiet und den erwähnten anderen Gebietes sein.
Die hergestellte Halbleiteranordnung kann
ein Hochfrequenz-Bipolartransistor oder eine integrierte Schaltung mit einem Hochfrequenz-Bipolartransistor sein, wobei das sich rings um die Oeffnung erstreckende erste Oberflächengebiet das Randgebiet der Basiszone bildet, während das erwähnte zweite Oberflächengebiet an der Stelle der Oeffnung die Emitterzone bildet. In diesem Zusammenhang sei auf die von Anmelderin gleichzeitig eingereichte britische Anmeldung Nr. 58477/70 (PHB.32109) verwiesen, in der Halbleiteranordnungen mit einem Halbleiterkörper mit einer Emitter- und einer Kollektorzone vom ersten Leitfähigkeitstyp eines Bipolartransistors und mit einer Basiszone vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp beschrieben werden, während diese Anmeldung sich weiter auf Verfahren zur Herstellung derartiger Halbleiteranordnungen bezieht.
Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
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Figuren T - 5 Querschnitte durch einen
Halbleiterkörper in verschiedenen Herstellungsstafen
eines Bipolartransistors,
Fig. 6 eine Draufsicht auf den Halbleiterkörper in der Herstellungsstufe nach Fig. k,
Fig. 7 schematisch einen Querschnitt durch einen Halbleiterkörper in einer Herstellungsstufe
eines Bipolartransistors, und
Figuren 8 - 13 schematische Querschnitte
durch einen Teil des Halbleiterkörpers nach Fig. 7
in verschiedenen Herstellungsstufen eines Bipolartransistors»
Bei dem an Hand der Figuren 1 - 6 zu beschreibenden Verfahren enthält die hergestellte Halbleiteranordnung einen Bipolartransistor.
Es wird von einem η-leitenden einkristallinen Siliciumkörper ausgegangen, der aus einem n-leitenden Substrat 1 mit einem spezifischen Widerstand von
0,01 Ohm.cm und einer Dicke von etwa 200 /um besteht, auf dem durch epitaktisches Anwachsen eine epitaktische η-leitende Schicht 2 angebracht ist, die einen spezifischen Widerstand zwischen 0,5 und 1 Ohm.cm und eine Dicke von 3 /um aufweist. Die Hauptoberflächen des
Siliciumkörpers liegen senkrecht zu der ^I 1Λ -Kristallrichtung.
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Im allgemeinen werden mehrere einzelne Bipolartransistoren aus derselben Halbleiterscheibe dadurch hergestellt, dass gleichzeitig eine Reihe von Transistorelementen gebildet und die Scheibe anschliessend unterteilt wird, so dass gesonderte Halb-, leiterkörper für jeden einzelnen Transistor gebildet werden. Das an Hand der Figuren 1—6 zu beschreibende Verfahren bezieht sich aber auf den Halbleiterkörper für einen einzelnen Transistor und nicht auf die ganze Halbleiterscheibe. Es ist einleuchtend, dass, wenn von Schritten, wie photolithographischen Aetztechniken, Diffusion, Implantation und Ausglühen, die Rede ist, diese Bearbeitungen entweder gleichzeitig an einer Anzahl von Stellen auf der Scheibe oder auf der ganzen Scheibe durchgeführt werden, so dass mehrere einzelne Transistorelemente gebildet werden, die in einer späteren Stufe durch Unterteilung der Scheibe voneinander getrennt werden.
Eine Siliciumoxydschicht mit einer Dicke
von etwa 0,6 /um wird auf der Oberfläche 3 der epitaktischen Schicht 2 dadurch angewachsen, dass der Körper bei 1200°C in einem Strom feuchten Sauerstoffes erhitzt wird. Durch einen photolithographischen Aetzschritt wird eine rechteckige Oeffnung von etwa 30 /um χ ho /um in der Siliciumoxydschicht gebildet, wodurch ein Oberflächenteil der untenliegenden η-leitenden epitaktischen
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Schicht 2 frei gelegt und eine dicke Siliciumoxydschicht 4 gebildet wird, die dann den Abschluss des Kollektor-Basis-pn-Uebergangs des Transistors an der Oberfläche 3 bildet.
Eine Siliciumoxydschicht 5' mit einer Dicke von 0,2 /um wird auf übliche Weise auf dem frei gelegten Oberflächenteil des Körpers an der Stelle der Oeffnung in der dicken Siliciumdioxydschicht 4 angebracht. Während dieser Bearbeitung wird die dicke Siliciumdioxydschicht 4 verdickt und wird die 'Stufe 6 zwischen der dicken Siliciumdioxydschicht 4 und der 0,2 /um dicken Siliciumdioxydschicht 51 gebildet. Die erhaltene Struktur ist in Fig. 1 dargestellt.
Durch einen photοlithographischen Aetzschrift wird eine Oeffnung, die die Emitterkontaktöffnung 7 bilden muss, in der Siliciumdioxydschicht 51 angebracht. Dies erfolgt auf die folgende übliche Weise. Eine lichtempfindliche Photoresistschicht wird auf der dicken Siliciumdioxydschicht 4 und auf der dünneren Siliciumdioxydschicht 51 angebracht und über ein Photomaskenmuster zur Bildung eines harten polymerisieren Photoresist- . musters in der lichtempfindlichen Schicht ultraviolettem Licht ausgesetzt. Dann werden die anderen Teile des Photoresistmusters gelöst, so dass das harte polymer!— sierte Photoresistmuster 8 auf den Siliciumdioxydschichten 4 und 5' zurückbleibt. Dieses Photoresistmuster 8 weist
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eine Oeffnung 9 auf, die der Oeffnung 7 in der Siliciumdiasydschicht 5* entspricht und in der die Siliciumdioxydschicht 5' frei gelegt ist. Durch einen üblichen Aetzschritt, bei dem das Photoresistmuster 8 als Aetzmaske verwendet wird, wird die Oeffnung 7 in der Silicium— dioxydschicht 51 gebildet. Auf diese Weise wird eine dünnere Siliciumdioxydschicht 5 mit einer Oeffnung 7 auf der Oberfläche 3 des Körpers angebracht. Die erhaltene Struktur ist in Fig. 2 dargestellt.
Anschliessend wird auf selbstregistrierendem Wege eine Metallschichtmaske 10 an der Stelle der Oeffnung 7 in der Siliciumdioxydschicht 5 und auf dem angrenzenden Randteil der Siliciumdioxydschicht 5 an der Stelle der Oeffnung 7 angebracht. Dies kann auf verschiedene Weise erfolgen.
Bei einer ersten Ausführungsform wird, bevor das Photoresistmuster 8 entfernt wird, Metall in einem Vakuum auf diesem Muster und an der Stelle der Oeffnung 9 in diesem Muster aus einer mehrfachen Aufdampfquelle niedergeschlagen. Das niedergeschlagene Metall ist eine sehr dünne Nickel-Chromschicht mit einer Dicke von etwa 2OO A1 auf der Gold abgelagert wird, um die Dicke der Metallschicht auf mindestens etwa 0,1 /um zu vergrössern. Das Photoresistmuster 8 wird dann durch Kochen in Aceton entfernt, damit der darauf befindliche Metallschiohtteil
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entfernt wird, so dass die Metallschichtmaske 10 an der Stelle der Oeffnung 7 in der Siliciumdioxydschicht 5 und auf dem Rande der Siliciuadioxydschicht 5 an der Stelle der Oeffnung 7 zurückbleibt.
Nach einer weiteren Ausführung3form wird nach Entfernung des Photoresistrausters 8 die Metallschichtmaske 10 dadurch angebracht, dass auf elektro-
P Iy ti schein Wege Nickel bis zu. einer Dicke von mindestens etwa 0,15 /uni auf dem frei gelegten Oberflächenteil des Siliciumkörpers an der Stelle der Oeffnung 7 in der Siliciumdioxydschicht 5 niedergeschlagen wird. Der nleitende Siliciumkörper wird, als eine elektrolytische Kathodenelektrode angewendet. Das auf elektrolytischem Wege niedergeschlagene Nickel erstreckt sich in seitlicher Richtung auf dem Rande der Siliciumdioxydschicht 5 an der Stelle der Oeffnung 7·
^ Bei einer Weiterbildung wird nach Entfernung
des Photoresistmusters 8 Metall im Vakuum auf den Siliciumdioxydschichten 4 und 5 und auf dem frei gelegten Oberflächenteil des Siliciumkörpers an der Stelle der Oeffnung 7 in der Siliciumdioxydschicht 5 niedergeschlagen. Das niedergeschlagene Metall ist z.B. Nickel und bildet eine Metallschicht mit einer Dicke von mindestens etwa 0,15 /um. Die erhaltene Struktur wird auf etwa 300°C in einer ein Gemisch von Stickstoff und Wasserstoff
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enthaltenden Atmosphäre erhitzt, um eine genügende Haftung zwischen der Metallschicht und dem Oberflächenteil des Siliciumkörpers an der Stelle der Oeffnung 7 zu sichern. Dann wird die Struktur in einem Wasserbad Ultraschallschwingungen unterworfen, um das Metall von den Siliciumdioxydschichten h und 5 zu entfernen, ausgenommen an der Stelle der Oeffnung 7 in der Siliciumdioxydschicht 5» wo das Metall nach wie vor an dem Oberflächenteil des Siliciumkörpers zur Bildung der Metallschichtmaske 10 haftet. Es stellt sich heraus, dass die Entfernung des Metalls durch die erwähnte Ultraschallbehandlung an den scharfen Rändern der Siliciumdioxydschichten k und 5 anfängt.
Anschliessend wird der Körper in die Auftreffkammer eines Ionenbeschuasapparates gesetzt und, wie mit den Pfeilen in Fig. 3 angegeben ist, mit Borionen mit einem Energie von etwa 100 keV beschossen. Die Orientation des Körpers ist derartig, dass die Ionenbündelachse und die ^111/ -Kristallrichtung einen Winkel von 7° miteinander einschliessen.
Die Borionen können nicht durch die dicke Siliciumdioxydschicht h hindurchdringen, so dass der darunter liegende Teil des Siliciumkörpers gegen Implantation maskiert wird. Borionen werden über den rings um die Metallschichtmaske 10 liegenden Teil der
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-Zk- PHB.32108
Siliciumdioxydschicht 5 in den Halbleiterkörper implantiert. Die Zusammensetzung und die Dicke der Metallschichtmaske 10 sind derartig, dass bei der Maskierung des untenliegenden Siliciumkörpers gegen die Borionenimplantation die Metallschichtmaske 10 einen stärkeren Effekt als die dünne Siliciumdioxyd— schicht 5 hat, so dass die rings um die Metallschichtmaske 10 implantierten Boratome die Akzeptorkonzentration des ersten Oberflächengebietes des Körpers liefern, das sich rings um die Oeffnung 7 erstreckt und das in der hergestellten Anordnung den ρ -leitenden Rand der Basiszone des Transietore bildet.
Xn Fig. 3 ist der Teil des Körpers, in dem die implantierten Borionen vorherrschend sind, mit einer gestrichelten Linie angegegeben. Vie aus Fig. 3 ersichtlich ist, maskiert die Metallschichtmaske 10 den untenliegenden Teil des Halbleiterkörpers nur teilweise gegen die erwähnte Borionenimplantation, wobei implantierte Borionen wohl in den Halbleiterkörper unterhalb der Metallschichtmaske 10 eindringen, aber über eine geringere Tiefe als unterhalb der Siliciumdioxydschicht 5 rings um die Metallschichtmaske 10, während die Borkonzentration in dem Teil unterhalb der Metallschichtmaske 10 niedriger als in dem Teil unterhalb der Siliciumdioxydschicht 5 rings um die Metallschichtmaske
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ist. Das erwähnte gebildete erste Oberflächengebiet vom ρ -Typ ist also ein Teil des gebildeten p-leitenden Gebietes, das sich sowohl rings um als auch unterhalb der Oeffnung 7 erstreckt.
Die Metallschichtmaske 10 wird völlig durch Aetzen entfernt, um den Teil der Oberfläche des Siliciumkörpers an der Stelle der Oeffnung 7 in der Siliciumoxydschicht 5 wieder Frei zu legen. Der Körper wird in einen Diffusionsofen gesetzt und Arsen oder Phosphor wird in den Körper auf dem frei gelegten Teil des Siliciumkörpers an der Stelle der Oeffnung 7 eindiffundiert, während die Slliciumdioxydschichten k und als Maske gegen die Diffusion dienen. Auf diese Weise wird eine untiefe Donatorverunreinigungskonzentration in der Nähe der Oeffntihg 7 angebracht, welche Konzentration höher als die Akzeptorkonzentration ist, die darauf durch das Eindringen von Borionen über die Metallschichtmaske TO angebracht war. Auf diese Weise ist ein diffundiertes η-leitendes Oberflächengebiet an der Stelle der Oeffnung 7 erhalten, das die η -leitende Emitterzone des Transistors bildet. Das umgebende p-leitende Gebiet bildet die Basiszone. Die erhaltene Struktur ist in den Figuren 4 und 6 dargestellt. Die Borkonzentration, die rings um die Metallschichtmaske 10 implantiert war, bildet den Aussenrand der Basiszone,
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die die η —leitende Emitterzone an der Oberfläche 3 umgibt. Die aktive p-leitende Basiszone unterhalb des η -leitenden Emitters wird durch die Borkonzentration erhalten, die durch die Metallschichtmaske 10 hindurch implantiert wird. Wenn eine genauer definierte Akzeptorkonzentration in der aktiven p-leitenden Basiszone erforderlich ist, kann diese durch eine weitere Akzeptorionenimplantation nach Entfernung der Metallschichtmaske 10 und entweder nach oder vor der Diffusion der η Emitterzonenkonzentration erhalten werden. In diesem Falle kann die Metallschichtmaske 10 eine genügende Dicke haben, um den untenliegenden Teil des Körpers praktisch völlig gegen Implantation zu maskieren. Diese weitere Akzeptorionenimplantation kann auch an der Stelle der Basiskontaktöffnungen 11, die in der Siliciumdioxydschicht 5 und an der Stelle der Oeffnung 7 angebracht sind, stattfinden. Auf diese Weise ist die Akzeptorkonzentration des Basisrandes sogar höher an der Stelle, an der er kontaktiert werden muss.
Während der Emitterdiffusion finden eine Ausglühbehandlung und eine leichte Diffusion der implantierten Konzentration statt. Die implantierte Borkonzentration an Substitutionsgitterstellen und die Lage des pn-Uebergangs, der zwischen dem p-leitenden Gebiet und dem umgebenden n-leitenden Teil der epitaktischen
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Schicht 2 gebildet wird, werden durch Ausglühen während dieser Diffusionsbehandlung bestimmt.
Eine dünne Glasschicht wird auf dem Oberflächenteil des Siliciumkörpers an der Stelle der Oeffnung 7 während der Arsen- oder Phosphordiffusion gebildet. Dann werden durch photolithographische Aetzbehandlungen Basiskontaktöffnungen in der Siliciumdioxydschicht 5 angebracht und wird die dünne Glasschicht durch eine leichte Aetzbehandlung entfernt. Dann wird Aluminium niedergeschlagen und wird die Struktur zur Bildung, von Emitter- und Basiskontaktelektroden 12 bzw. 13 definiert. Die erhaltene Struktur ist in Fig. 5 dargestellt. Die Emitter—Basis- und Kollektor-Basis-pn-Uebergänge enden an der Oberfläche 3 unterhalb der SiliciumdioxydschichtBn 5 bzw· h, Ihre Abschlüsse sind in Fig. 6 mit gestrichelten Linien angegeben.
Bei dem Verfahren zur Herstellung eines
anderen Bipolartransistors, das nun an Hand der Figuren 7-13 beschrieben wird, weist die Metallschichtmaske, die auf selbstregistrierendem Wege an der Stelle einer Emitterkontaktöffnung in einer Isolierschicht auf einer Oberfläche des Halbleiterkörpers angebracht ist, eine Zusammensetzung und eine Dicke auf, die genügend sind, um den ganzen untenliegenden Teil des Halbleiterkörpers bei der Bildung einer Basisrandzone gegen Ionenimplantation
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zu maskieren. Für diese Ionenimplantation werden die Dotierungskonzentrationen der Emitterzone und der aktiven Basiszone in Form von Schichten angebracht, die sich in seitlicher Richtung über das ganze Gebiet, auf dem die Basiszone gebildet werden muss, ausbreiten.
Es wird von einem einkristallinen n-leitenden Siliciumkörper ausgegangen, der praktisch gleich dem Körper nach Fig. 1 ist und der aus einem n-leitenden Substrat 21 besteht, auf dem eine η-leitende epitaktische Schicht 22 angebracht ist. Die Oberfläche 23 der epitaktischen Schicht 22 liegt senkrecht zu der ^11 Kristallrichtung.
Im allgemeinen werden, wie bei dem Verfahren nach den Figuren T- 6, mehrere einzelne Bipolartransistoren aus derselben Halbleiterscheibe dadurch hergestellt werden, dass gleichzeitig eine Reihe von Transistorelementen gebildet und dann die Scheibe zur Bildung gesonderter Halbleiterkörper für Jeden einzelnen Transistor unterteilt wird. Das nun an Hand der Figuren 7 - 13 beschriebene Verfahren bezieht sich aber auf den Halbleiterkörper für einen einzelnen Transistor und nicht auf die ganze Halbleiterscheibe.
Eine Siliciumoxydschicht mit einer Dicke von etwa 0,6 /tun wird auf der Oberfläche 23 der epitaktischen Schicht 22 dadurch angewachsen, dass der Körper in einem Strom feuchten Sauerstoffes bei 120O0C erhitzt wird»
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Durch einen photolithographischen Aetzschritt wird eine rechteckige Oeffnung 2k von etwa 30 mm χ kO /um in der Siliciumoxydschicht gebildet, um einen Oberflächenteil der untenliegenden η-leitenden epitaktischen Schicht 22 frei zu legen und eine dicke Siliciumdioxydschicht 25 zu bilden, die dann den Abschluss des Kollektor-Basispn-Uebergangs des Transistors an der Oberfläche 23 definiert.
Der Körper wird in die Auftreffkammer eines Ionenbeschussapparates gesetzt und, wie mit den Pfeilen in Fig. 7 angegeben ist, mit Borionen mit einer Energie von etwa 70 keV und anschliessend mit Phosphorionen mit einer Energie von etwa 100 keV beschossen. Die Orientation des Körpers ist derartig, dass die Ionenbündelachse und die ^11Iy -Kristallrichtung einen Winkel von 7° miteinander einschliessen; zuvor kann ein Beschuss mit neutralen Ionen durchgeführt werden, um die Neigung der Phosphorionen zur Kanalbildung herabzusetzen.
Die Borionen sowie die Phosphorionen können nicht durch die dicke Siliciumdioxydschicht 25 hindurchdringen. Die Implantation der Borionen und der Phosphorionen in den Körper ist also selektiv und erfolgt an der Stelle der Oeffnung 2k in der dicken Siliciumdioxydschicht 25· Die Implantation wird derart durchgeführt, dass nach einer anschliessenden Ausglühbehandlung die implantierten Phosphorionen eine Höchstkonzentration von
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18 T?
etwa 5 x 10 Atomen/cm und die implantierten Borionen
17 33
eine Höchstkonzentration von 2x10 Atomen/cm auf einem tiefer liegenden Pegel in der epitaktischen Schicht liefern, während der dazwischen gebildete pn-Uebergang in einem Abstand von etwa 0,2 /um von der Oberfläche liegt.
Figuren 8 - 13 zeigen in aufeinanderfolgenden Herstellungsstufen nur denjenigen Teil des Körpers, der durch die Umrisslinie 26 in Fig. 7 angegeben ist.
Die Konzentration implantierter Dotierungsatome an Substitutionsgitterstellen und die Lage des pn-Uebergangs werden durch eine anschliessend durchgeführte Ausglühbehandlung bestimmt. In diesem Beispiel wird die Ausglühbehandlung in einer späteren Herstellungsstufe durchgeführt. Die Ausbreitung der Gebiete, in denen die implantierten Phosphor- und Borkonzentrationen vorherrschend sind, ist in den Figuren 7 - 12 mit einer gestrichelten Umrisslinie dargestellt; diese Gebiete sind mit η bzw. ρ bezeichnet. Das Gebiet ρ weist die Form einer vergrabenen p-leitenden Schicht auf, die auf der von der Oberfläche 23 abgekehrten Seite eine Höchst« borkonzentration hat und die sich seitlich über die zu bildende aktive Basiszone hinweg ausbreitet. Das Gebiet η hat die Form einer untiefen η-leitenden Schicht,die an der Stelle des Teiles der Oberfläche des Körpers,
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-31- PHB.32108
an der die Emitterzone gebildet werden muss, und an der Stelle des angrenzenden Teiles der Oberfläche des Körpers rings um diesen Teil der Emitteroberfläche an die Oberfläche 23 grenzt.
Durch eine übliche Niederschlagbehandlung wird eine Siliciumdioxydschicht 27 mit einer Dicke von 0,15 /um auf dem ganzen frei gelegten Teil der Oberfläche des Körpers an der Stelle der .Oeffnung 2k in der dicken Siliciumdioxydschicht 25 angebracht. Während dieser Behandlung wird die dicke Siliciumdioxydschicht 25 verdickt und bildet der Rand der dicken Siliciumdioxydschicht 25 an der Stelle der ersten Oeffnung 2k zusammen mit der O,15 /Um dicken Siliciumdioxydschicht 27 eine Stufe.
Durch eine photolithographischen Aetzschrift wird in der Siliciumdioxydschicht 27 eine Oeffnung angebracht, die die Emitterkontaktöffnung 28 bilden muss. Dies erfolgt auf folgende Weise. Ein erstes Metall, z.B. Aluminium, wird auf der dicken Siliciumdioxydschicht 25 und auf der dünneren Siliciumdioxydschicht 27 zur Bildung einer ersten kontinuierlichen Metallschicht niedergeschlagen· Eine lichtempfindliche Photoreservierungsschicht wird auf der ersten Metallschicht angebracht und über ein Photomaskenmuster zur Bildung eines harten polymerisierten Photoreservierungsmusters in der
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-32- PHB.32108
lichtempfindlichen Schicht ultraviolettem Licht ausgesetzt. Dann werden die anderen Teile der lichtempfindlichen Schicht gelöst, so dass das harte polymerisierte Photoresistmuster 29 auf der ersten Metallschicht zurückbleibt. Dieses Photoresistmuster 29 weist eine Oeffnung 30 auf, die der in der Siliciumdioxydschicht 27 anzubringenden Oeffnung 28 entspricht. An der Stelle dieser Oeffnung 30 in dem Photoresistmuster 29 wird die erste Metallschicht frei gelegt. Durch eine übliche Aetzbehandlung, bei der das Photoresistmuster 29 als Aetzmaske verwendet wird, wird in der ersten Metallschicht 31 eine Geffnung 32 gebildet, die der Oeffnung 30 in dem Photoresistmuster 29 entspricht und die die Siliciumdioxydschicht 27 frei legt. (Siehe Fig. 9). Die Oeffnung 28 in der Siliciumdioxydschicht wird anschiiessend durch Aetzen an der Stelle der Oeffnung 32 in der ersten Metallschicht 31 definiert, wobei ein Aetzmittel verwendet wird, das das Photoresistmuster 29 und die erste Metallschicht 31 nicht wesentlich angreift.
Dann wird auf selbstregistrierendem Wege eine Metallschichtmaske an der Stelle der Emitterkontaktöffnung 28 in der Siliciumdioxydschicht 27 und auf den angrenzenden Randteilen der Siliciumdioxydschicht 27 an der Stelle der Oeffnung 28 angebracht. Dies findet auf folgende Weist statt. An der Stelle der Oeffnung
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2Ί60450
-33- PHB.32108
in dem Photoresistmuster 29· wird die erste Metallschicht 31 weiter in seitlicher Richtung geätzt, um die Breite der darin gebildeten Oeffnung um etwa 0,6 /um zu vergrössern« Dabei wird ein Aetzmittel verwendet, das das Photoresistmuster 29 und die Siliciumdioxydschicht nicht wesentlich angreift. Die vergrösserte Oeffnung in der ersten Metallschicht 31 ist in den Figuren 10 und 11 mit 32 bezeichnet. Auf diese Weise ist ein Abstand von etwa 0,3 /um zwischen dem Rand der in der ersten Metallschicht 31 auf der Siliciumdioxydschicht gebildeten Oeffnung 32 und dem Rand der Emitterkontaktöffnung 28 in der Siliciumdioxydschicht 27 erhalten. Das Photoresistmuster 29 wird entfernt und ein zweites Metall, z.B. Gold, wird zur Bildung einer zweiten Metallschicht 33 niedergeschlagen, die sich auf der ersten Metallschicht 31» auf dem frei gelegten Teil der Siliciumdioxydschicht an der Stelle der Oeffnung 32 in der ersten Metallschicht 31 und auf dem frei gelegten Siliciumoberflächenteil an der Stelle der Oeffnung 28 in der Siliciumdioxydschicht 27 befindet. Die erhaltene Struktur ist in Fig. 11 gezeigt. Anschliessend wird die erste Metallschicht 31 völlig entfernt, wobei ein Aetzmittel verwendet wird, das die zweite Metallschicht 33 und die Siliciumdioxydschicht 27 nicht wesentlich angreift. Durch Entfernung der ersten Metallschicht 31
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-3k- PHB.321O8
werden die darauf befindelichen Teile der zweiten Metallschicht auch entfernt und bleibt der Teil der zweiten Metallschicht an der Stelle der Oeffnung 28 in der Siliciumdioxydschicht 27 und auf dem angrenzenden Randteil der Siliciumdioxydschicht 27 rings um den Rand der Oeffnung 28 zurück. Dieser zurückbleibende Teil der zweiten Metallschicht bildet die Metallschichtmaske, die in Fig. 12 mit 3k bezeichnet ist. Der seitliche Abstand d der Metallschichtmaske Jh auf der Siliciumdioxydschicht 27 von dem Rande der Oeffnung 28 beträgt etwa 0,3 /um und wird durch den Abstand zwischen dem Rande der Oeffnung 28 und der in der ersten Metallschicht 31 gebildeten Oeffnung 32 bestimmt.
Der Körper wird dann wieder in die Auftreffkaminer der Jonenbeschuseapparatür gesetzt und, wie mit den Pfeilen in Fig. 12 angegeben ist, mit Borionen mit einer Energie von etwa 100 keV und einer Ionendosia von 5 x 10 Ionen/cm3 beschossen« Xn diesem Falle wird die gleiche Körperorientation verwendet.
Die Borionen können weder durch die dicke Siliciumdioxydschicht 25 noch durch die Metallschiclxtmaske 3k hindurchdringen; sie können aber wohl durch die dünnere Siliciumdioxydschicht 27 hindurchdringena Der Teil der Oberfläche unterhalb der Metallschicht-» maske 3k ist gegen diese Borimplantation iraskiert und
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-35- PHB.32108
der Teil der auf diese weise maskierten Oberflächenschicht vom η -Typ behält seine n-Le it Fähigkeit bei und bestimmt die seitliche Ausbreitung der Emitterzone 35 des Transistors. Die Borionen, die durch die rings um die Metallschichtmaske 3^ liegenden Teile der Siliciumdioxydschicht 27 hindurch implantiert werden, bilden eine Akzeptorkonzentration in den Teilen der untiefen n+-Schicht rings um den maskierten Teil; die Implantation wird derart durchgeführt, dass diese Akzeptorkonzentration beträchtlich höher als die darin vorhandene Donatorkonzentration ist, damit der Leitfähigkeitstyp dieses Teiles der untiefen n*-Schicht geändert wird, damit der grösste Teil der Akzeptor" konzentration einer p+*-Basisrandzone gebildet wird und damit eine Emitter-Basis-Uehergangswand 36 mit der Donatorkonzentratinn des maskierten Teiles der untiefen n+-Schicht erhalten wird.
Nach Entfernung der Metallschichtmaske 3^ wird der Körper einem Beschuss mit Phosphorionen mit einer Energie von etwa 20 keV und einer Ionendosis von 2 χ IO 5 Ionen/dB2 unterworfen. Diese Phosphorionen mit niedriger Energie k&nnen nicht durch die Siliciutadioxydschichten 2? und 25 hindurchdringen, sondern werden in den an die Oberfläche grenzenden Teil des n+-Emitterteiles an der Stelle der Emitterkontaktöffnung 28 eingeführt und erhöhen örtlich die Leitfähigkeit dieses
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-36- PHB.32108
Teiles zur Bildung eines η -Kontaktteiles der Emitterzone 35.
Das Ausglühen der ganzen implantierten Struktur, und zwar der η -, η - ρ- und ρ -Gebiete, wird in dieser Stufe der Herstellung bei einer Temperatur von etwa 8000C durchgeführt. Bei dieser Temperatur ist die auftretende Diffusion implantierter Doti°.rungsatome nicht von wesentlicher Bedeutung.
Nach dem Ausglühen der Struktur gemäss Fig. 13 wird das Verfahren auf die oben an Hand der Fig. 5 beschriebene Weise fortgesetzt. Auf übliche Weise werden in die Siliciumdioxydschicht 27 Basiskontaktöffnungen geätzt. Aluminium wird zur Bildung einer Schicht auf den Silicxumdioxydschxchten 27 und 25 und auf den frei gelegten Siliciumoberflächenteilen in den Emitter- und BasiskontaktÖffnungen niedergeschlagen. Durch einen üblichen photolithographischen Aetzschritt wird die Aluminiumschicht zur Bildung der Emitter- und Basiskontaktelektroden definiert. Dann wird der Körper fertigmontiert und in einer geeigneten Umhüllung untergebracht·
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Claims (1)

  1. 2Ί60450
    -37- PHB.32108
    PATENTANSPRUECHE:
    M.J Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper mit einem an eine Oberfläche grenzenden ersten Oberflächengebiet von einem ersten Leitfähigkeitstyp und einem zweiten Oberflächengebiet vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp, das wenigstens an der Oberfläche von dem erwähnten ersten Oberflächengebiet umgeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Isolierschicht auf einer Oberfläche eines Halbleiterkörpers angebracht wird; dass eine Metallschichtmaske auf selbstregistrierendem Wege auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers an der Stelle der Oeffnung in der Isolierschicht und auf dem Rand der Isolierschicht an der Stelle der Oeffnung angebracht wird, und dass Dotierungsatome, die den ersten Leitfähigkeit styp bestimmen, durch Ionenbeschuss über den Teil der Isolierschicht rings um die Metallschichtmaske in den Halbleiterkörper eingebaut werden, wobei die Zusammensetzung und die Dicke der Metallschichtmaske derartig sind, dass die Metallschichtmaske einen stärkeren maskierenden Effekt gegen den erwähnten Einbau durch Ionenbeschuss als der Teil der Isolierschicht rings um die Maske aufweist, so dass der grösste Teil der den Leitfähigkeitstyp bestimmenden Dotierungskonzentration eines ersten Oberflächengebietes des
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    -38- PHB.32108
    Körpers, das sich rings um die Oeffnung erstreckt, durch die Dotierungsatome, die rings um die Metallschichtmaske implantiert werden, herbeigeführt wird, während der Leitfähigkeitstyp eines zweiten Oberflächengebietes des Körpers an der Stelle der Oeffnung durch eine darin angebrachte Dotierungskonzentration vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp bestimmt wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschichtmaske dadurch angebracht wird, dass ein Metall elektrolytisch auf dem Oberflächenteil des Halbleiterkörpers an der Stelle der Oeffnung in der Isolierschicht niedergeschlagen wird, wobei das elektrolytisch niedergeschlagene Metall sich seitlich auf einen angrenzenden Randteil der Isolierschicht ausbreitet,
    3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschichtmaske dadurch angebracht wird, dass ein Metall auf der Isolierschicht und an der Stelle der Oeffnung niedergeschlagen und dass der Körper Hochfrequenzschallschwingungen ausgesetzt wird, um das Metall von der Isolierschicht zu entfernen, ausgenommen an der Stelle der Oeffnung, wo das Metall zur Bildung der erwähnten Metallschichtmaske nach wie vor an dem Oberflächenteil des Halbleiterkörpers haftet.
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    2)60450
    -39- PHB.32108
    h. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oeffnung in der Isolierschicht durch eine photolithographische Maskierungs- und Aetzbehandlung angebracht wird, wobei dieselbe Oeffnung in dem Photoresistmuster zur Definition der Oeffnung in der Isolierschicht und der Metallschichtmaske verwendet wird«
    5. Verfahren nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Anbringen der Oeffnung in der Isolierschicht Metall auf dem Photoresistmuster auf der Isolierschicht und innerhalb der Oeffnung niedergeschlagen wird, wonach das Photoresistmuster und das darauf liegende Metall entfernt werden, so dass die erwähnte Metallschichtmaske an der Stelle der Oeffnung in der Isolierschicht und auf dem Rand der Isolierschicht an der Stelle der Oeffnung zurückbleibt. 6» Verfahren nach Anspruch U, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Isolierschicht eine erste Metallschicht angebracht wird; dass auf dieser ersten Metallschicht das Photoresistmuster angebracht wird; dass über die Oeffnung in dem Photoresistmuster eine Oeffnung in die erste Metallschicht geätzt wird, wonach über die Oeffnung in der ersten Metallschicht eine Oeffnung in die Isolierschicht geätzt wird; dass anschliessend das erste Metall weiter seitlich geätzt wird, so dass
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    -kO- . PHB.32108
    der Rand der in dem ersten Metall gebildeten Oeffnung und der Rand der Oeffnung in der Isolierschicht auf Abstand voneinander gebracht werden; dass das Photoresistmuster entfernt und eine zweite Metallschicht auf der ersten Metallschicht und in der erwähnten darin gebildeten Oeffnung niedergeschlagen wird, und dass die erste Metallschicht und die darauf liegenden Teile der zweiten Metallschicht entfernt werden, so dass die erwähnte Metallschichtmaske an der Stelle der Oeffnung in der Isolierschicht und auf dem angrenzenden Teil der Isolierschicht ring· um den Rand der Oeffnung zurückbleibt.
    7· Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das· vor der erwähnten Ionenimplantation eine Oberflächenschicht von dem erwähnten entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp an der Stelle angebracht wird, an der das erwähnte zweite Oberflächengebiet und der angrenzende Teil des ersten Oberflächengebietes gebildet werden müssen, und dass durch die erwähnte Ionenimplantation in der Oberflächenschicht an der Stelle, an der die erwähnten angrenzenden Teile des ersten Oberflächengebietee gebildet werden müssen, eine Dotierungskonzentration von dem ersten Leitfähigkeit·typ angebracht wird, die höher als die darin vorhandene Dotierungskonzentration von dem erwähnten entgegengesetzten
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    -hi- PHB.32108
    Leitfähigkeitstyp ist, wobei der Teil der Oberflächenschicht, in dem das erwähnte zweite Oberflächengebiet gebildet werden muss, von der Metallschichtmaske wenigstens in genügendem Masse gegen die erwähnte Ionenimplantation maskiert wird, um den erwähnten entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp beizubehalten. 8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Oberflächengebiet mit dem erwähnten zweiten Oberflächengebiet einen pn-.TJebergang bildet, der an der Oberfläche des Halbleiterkörpers unterhalb der Isolierschicht endet, wobei das zweite Oberflächengebiet über die Oeffnung in der Isolierschicht mit einer Metallschicht in Verbindung steht.
    9· Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Anbringen oder nach dem Entfernen der Metallschichtmaske an der Stelle der Oeffnung in der Isolierschicht Dotierungsatome von dem entgegengesetzten Leitfähigkeitatyp über die Oeffnung in den Halbleiterkörper eingeführt werden, während die Isolierschicht den untenliegenden Teil des Halbleiterkörpers gegen diese Dotierung maskiert,
    10. Verfahren nach Anspruch 9 t dadurch gekennzeichnet, dass die Dotierungsatome von dem erwähnten entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp durch Diffusion angebracht werden.
    11. Halbleiteranordnung, die durch ein Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche hergestellt ist.
    209 8 27/0 89B""1"""'
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