DE2238808A1 - Verfahren zur herstellung von halbleiteranordnungen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von halbleiteranordnungen

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DE2238808A1 DE19722238808 DE2238808A DE2238808A1 DE 2238808 A1 DE2238808 A1 DE 2238808A1 DE 19722238808 DE19722238808 DE 19722238808 DE 2238808 A DE2238808 A DE 2238808A DE 2238808 A1 DE2238808 A1 DE 2238808A1
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Description

Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und Festkörperschaltkreisen nach den Verfahren der Planartechnik unter Anwendung von dotierten Isolatorschichten als Diffusionsquellen.
Gegenwärtig werden ELanarbauelemente und Festkö'rperschaltkreise in der-Weise hergestellt, daß in eine Halbleitereinkristallscheibe bzw. in eine auf dieser angeordneten Epitaxieschicht eines bestimmten Leitungstyps Akzeptoren und Donatoren mit unterschiedlichen Konsentrationen und Verteilungen zeitlich nacheinander eindiffundiert werden und somit unter der Oberfläche unterschiedlich dotierte Bereiche mit bestimmten geometrischen Abmessungen entstehen«, Dabei wird von einer mit einer undotierten Oxidschicht bedeckten Halbleiterscheibe ausgegangen. In die Oxidschicht werden unter Anwendung der Fotolithografie Fenster geätzts durch die während des Diffusionsprozesses die Dotantenatome eindringen„ Schließlich werden dl« Fenster in der Oxidschicht wieder mit einer Oxidbzw. Silikatschicht geschlossen«,
Dieser Zyklus wird sooft wiederholt9 wie dotierte Bereiche mit unterschiedlichen Dotantentypen, unterschiedlichen Eindringtiefen und unterschiedlichen Oberflächenkonsentrationen für die Herstellung der Finalprodukte benötigt werden,,
Darüber hinaus sind Verfahren zur Herstellung von Transistoren bekannt, bei denen als Diffusionsquellen dotierte Oxidschich-
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ten verwendet werden, die auf der mit Fenstern versehenen undotierten Oxidschicht abgeschieden werden. Auch hierbei werden Maskierung, Abscheidung der dotierten Oxidschicht und Diffusionsprozeß in der genannten Reihenfolge mehrfach wiederholt.
Bei einem weiteren Verfahren werden zweifach dotierte OxIdachichten als Diffusionsquellen verwendet und damit in einem Diffusionsschritt gleichzeitig zwei, von der Oberfläche aus gesehen in unterschiedlicher Tiefe gelegene pn-Übergange erzeugt.
Die Nachteile der bekannten Verfahren beatehen darin, daß in die gleiche Halbleiteroberfläche nacheinander mehrere Diffusionen erfolgen, die jeweils mit erheblichen Toleranzen behaftet sind. Vor jedem Diffusionaprozeß findet ein tlaskierungsprozeß statt. Wegen der hohen .Diffusionstemperaturen sind Diffusions- und Liaskierungseinrichtungen nicht kompatibel, d. h. sie lassen sich schwierig zu geschlossenen Einrichtungen mit internem Mikroklima zusammenfassen. Ein weiterer Nachteil besteht darin,, daß die Oxid- bzw. Silikatschicht, die die Oberfläche des Halbleiterkristalls abdeckt, Dickenunterschiede und Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung aufweist. Dies führt dazu, daß zur Freilegung der Kontaktfenster über den unterschiedlich dotierten Gebieten mehrere Maskierungsprozesse erforderlich sind. Außerdem enthält die Oxid- bzw. Silikatschicht unterschiedlich hohe Stufen, die leicht zu Unterbrechungen der Aluminiumleitbahnen führen·
Der Zweck der Erfindung ist, die bei der Fertigung von Festkörperschaltkreisen vorhandenen Fehlerursachen zu reduzieren und somit die elektrischen Parameter sowie die Fertigung^- ausbeute zu verbessern.
Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, die Zahl der Ilochtemperaturprozesse, d. h. der Diffusionsprozesae, zu reduzieren und alle unterschiedlich dotierten Gebiete, die
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unter der gleichen Halbleiteroberfläche liegen, mit einem Diffusionsprozeß zu erzeugen. Ferner soll eine einheitliche Silikatschichtdicke bei allen'Kontaktfenstern und eine Verringerung der Jtufenhöhen innerhalb der Oxid- bzw, Silikatschicht erreicht werden.
ilrfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß auf der nackten Substratoberflache (Halbleitereinkristallscheibe) eine erste, mit einem ersten Dotanten in bestimmter Konzentration dotierte Isolatorschicht mit einer bestimmten i)icke abgeschieden und diese dann mit einer geschlossenen tibertragungsdeckschicht beschichtet wird. Von der ubertragungsdeckschicht wird gel ordert, daß sie selektiv ätzbar ist, also während ihrer Strukturierung die dotierte Isolatorschicht nicht oder nur unwesentlich abgetragen wird und umgekehrt. Ferner darf sie während der Abscheidung weiterer dotierter Isolatorschichten nicht verändert werden oder mit den anderen Substanzen reagieren. Diese Forderungen erfüllen bei bestimmten Prozeßbedingungen Molybdän-, Wolfram-, Titan- oder Ji^l!".-Schichten.
Die Übertragungsdeckschicht wird unter Anwendung photolithographischer Verfahren und chemischer Ätzung strukturiert und dieht als übertragungshaftinaske für die Strukturierung der darunterliegenden' ersten dotierten Isolatorschicht. Somit ' wird beim iitzen der dotierten Isolatorschicht die durch die ubertragungshaftmaske repräsentierte Struktur auf die dotierte Isolatorschicht übertragen, d. h. es entstehen auf der Sub·*· stratoberflache kleine Inseln von dotiertem Isolatormaterial, die vorgegebene Abmessungen besitzen, eine bestimmte Lage auf der Substratoberfläche einnehmen sowie durch die übertragung»- maske bedeckt und dadurch geschützt sind. Sie wirken in ihrer Geaanthoit beim späteren Diffüsionsprozeß als aktive Diffufjionsmaslre.
Im folgenden Prozeß wird eine zweite Isolatorschicht abgeschieden, ("lic: evjtv.'ed'.r mit einem anderen, zweiten Dotrinten in beatim.i'oer .konzentration oder dem gleichen Dotanten, .-..her
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in anderer Konzentration als in der ersten Isolatorscliicht dotiert ist. Diese zweite dotierte Isolatorscliicht wird mit einer zweiten 'Übertragungsdeckschicht beschichtet, die analog zur ersten strukturiert wird und als übertragungsliaftmaske für die otrukturierung der zweiten dotierten Isolatorachicht dient. Beim Atzen der zweiten dotierten Isolatorschicht bleiben die durch die erste bbertragungshaftmaske weiterhin abgedeckten Bereiche der ersten dotierten Isolatorschicht unverändert erhalten. Insgesamt entstehen dabei auf der Substratoberfläche Inseln von unterschiedlich dotierten Isolatormaterialien, wobei die Unterschiede in der Art und/oder in der konzentration der Dotanten bestehen.
Der aus Abscheidung einer dotierten Isolatorschicht, Abscheidung und 3trukturierung einer Übertragungsdeckschicht sowie Strukturierung der dotierten Isolatorschicht bestehende Zyklus wird so oft durchgeführt, wie unterschiedlich dotierte Bereiche im Substrat benötigt werden. Nach Entfernen der Übertragungshaftmasken erfolgt der Diffusionsproζeß durch Temperung bei hoher Temperatur, wobei die verschieden dotierten Isolatorinseln als Diffus ions quell en, d. h. als aktive Djjffusionsmaske, wirken. Bei diesem Temperprozeß entstehen im Substrat alle diffundierten Bereiche gleichzeitig, wobei die Dotantenverteilungen, also die Störstellenprofile, durch die konzentration der jeweiligen Dotanten in den verschiedenen Isolatorschichten, durch die Diffusions- und Segregationskoeffizienten der Dotanten sowie durch Temperatur und Dauer des Temperprozesses bestimmt werden.
Um entsprechend den Prinzipien der Planartechnik die Oberfläche des Sxibstrats zu schützen, wird vor dem Temperprozeß die gesamte überfläche mit einer Passivierungsschicht, beispielsweise mit einer undotierten Isolatorschicht bedeckt. Bei Verwendung von oiliziumsubstraten kann die Passivierung der Subs trat oberflache durch Tempern in oxydierendem i..edium
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erfolgen. Dabei wächst an allens nicht von dotierten Isolatorinaeln bedeckten Bereichen der Substratoberfläche sog. thermisches SiO25 während unter den dotierten Isolatorinseln die Oxydation nur sehr langsam erfolgt»
Zur Herstellung von Transistorstrukturen mit zwei in .Diffusionsrichtung hintereinanderliegenden pn-Übergängen werden in bekannter Vveise Isolatorschichten verwendet, die mit zwei Dotanten, nämlich einem Akzeptor und einem Donator, dotiert sind.
Die einzelnen unterschiedlich dotierten Isolatorinseln können entweder völlig separiert angeordnet sein oder sich ganz oder teilweise überlappen. In den Überlappungsbereichen kann die Übertragungsdeckschicht der zuerst abgeschMenen dotierten Oxidschicht als Trennschicht beibehalten oder auch durch Ätzung vor dem Abscheiden der darüber liegenden dotierten Oxidschicht entfernt werden«,
Vorzugsweise werden alle Isolatorschichten mit gleicher Schichtdicke abgeschieden^ wobei Dotantenkonzentration und Dotanten art durch die für das Bauelement geforderte Oberflächenkonzentration und Eindringtiefe sowie durch den Leitungstyp bestimmt werden» Um das unterschiedliche Ätzverhalten der unterschiedlich dotierten Isolatorschichten zu berücksichtigen und eine ünterätzung der Haftmaske bei der Kontaktfensterätzung zu vermeiden^ können die Isolatorschichten auch mit verschiedenen Dicken hergestellt werden0 Dabei werden unter Berücksichtigung der verschiedenen Ätzgeschwindigkeiten die Schichtdicken so gewählt, daß alle Kontaktfenster zu annährend gleicher Zeit freigeätzt v/erden»
Dieses Verfahren ermöglicht die Herstellung von Festkörper-Schaltkreisen in Planar-Üpitaxietechnik mit nur einem oder zwei Diffusionsschritten, je nachdem' ob ohne oder mit niederohmigem begrabenem Kollektorgebiet„ Während der .Diffuoionsprozesse übersteigen die Oberflächenkonzentrationen kaum die
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Werte, die sie im endgültigen Zustand haben müssen. Demzufolge werden alle die nachteiligen iiiffekte eliminiert, die bei den üblichen zweistufigen Diffusionaverfahren, bestehend aus Vorbelegungs- und Tiefendiffusion, auf Grund, von Sättigungaeffekten auftreten, öomit ist zu erwarten, daß die Fertigung von Fes Ikörperschaltkreisen mit engeren Toleranzen sowie höherer Ausbeute und Zuverlässigkeit möglich ist·
Die Erfindung soll nachstehend durch Ausfiüirungsbeispiele erläutert v/erden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:
Fig. 1: Prinzip der Maskierung und Jtrukturierung einer dotierten Isolatorschicht zwecks Herstellung einer aktiven Difiusionomaske;
Fig. 2: Prinzip der Herstellung unterschiedlich dotierter aktiver Diffusionsmaüken auf der Halbleiteroberfläche ;
Fig. 3: Schema der herstellung eines integrierten Transistors mit begrabenem Lollektorgebiet und einseitiger Diffusion des Isolierrahmens;
Fig. 4: Schema der herstellung eines integrierten Transistors mit begrabenem kollektorgebiet und zweiseitiger Diffusion des Isolierrahmens und I ollektoranschluaaea;
Fig. 5' Vollständige Oberdeckung zweier unterschiedlich dotierter Iaolatorschichten;
Fi'. b: Teilweise bberdeckun*; zweier unterschiedlich dotierter Isolatorschichten;
Fig. 7: Vereinfachtes Verfahren zur Heratellung unterschiedlich dotierter aktiver Diffusionsinasken·
u-enäß Fig. 1 erfolgt die Herstellung genau lokalisierter und geformter Isolatorinaeln auf der oberfläche deo oubstrats 1 dadurch, dai.i zunächst eine dotierte Isolatorochicht 2 und darüber eine Überbra^ungndeckschicht 4 abgeociiieden werden,
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worauf die Beschichtung mit einer Fot'olackschicht 6 erfolgt (Pig. 1a). liacli Belichtung der Fotolackschicht unter Verwendung einer Fotoschablone entsteht die Potolackhaftmaske 7 .(Pig, 1b), die im folgenden Atzprozeß als ^aske für die Strukturieruiiii der übertragungsdeckschicht 5 und deren Um- · Wandlung in die ubertragungshaf tmaske 4 dient (!"1Ig0 1c)* ITach Entfernen der Lackhaftmaske 7 (Fig. 1d) erfolgt durch Ätzung die Strukturierung der dotierten Isolatorschicht 29 wobei, die l.iaskierung durch die bbertragungshaftmaske 4 erfolgt. Jabei entsteht die aktive Diffusionsmaske 3 (Fig» Ie)9 die während des späteren Diffusionsprozesses als Diffusionsquelle wirkt.
Fig. 2 veranschaulicht j wie unter Verwendung des anhand von Fig. 1 beschriebenen Strukturierungsprozesses auf der Oberfläche de3 Substrats 1 unterschiedlich dotierte Isolatorinseln erzeugt werden, die als Diffusionsquelle!! bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen und PestJrörperschaltkreisen Verwendung finden» Auf dem Substrat 1 wird eine mit einem ersten Dotanten dotierte Isolatorschicht 21 abgeschieden, in der bereits dargelegten Weise mit einer übertragungshaftmaske 41 maskiert (Pig· 2a) und unter Verwendung geeigneter Ätzmittel strukturiert, ^s entsteht dabei die aktive Diffusionsmaske 31, die weiterhin durch die bbertragungshaftmaske 41 bedeckt und damit geschützt bleibt'(Fig. 2b)o lJun wird auf der gesamten überfläche eine zweite, mit einem zweiten Dotanten dotierte Inolntorschicht 22 abgeschieden und mit einer zweiten ubcrtragungshaftmaske 42 maskiert (Fig, 2c). In einem weiteren Atzprozeß wird die zweite dotierte Isolatorschicht 22 überall dort entfernt, wo sie nicht durch die ubertrugungahaftmaske 42 geschützt ist, also auch über den bereits vorhandenen, durch die 'übei-tragungshaftmaske 41 geschützten Inseln der aktiven Diffusionsmaskc 31.
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Somit entstellen zusätzlich zur ersten aktiven Diffusionsmaske 31 eine zweite 32 (Fig. 2d). Ein analoger Prozeß führt nach Abscheidung einer dritten, mit einem dritten Dotanten dotierten und mit einer dritten. bbertragungshaftmaske 43 bedeckten Isolatorachicht 23 (Fig. 2e) nach der Atzung zur herstellung einer dritten aktiven Diffusionsmäske 33 (Fig. 2f). Dieser Zyklus kann beliebig oft wiederholt werden. Für die zuletzt herzustellende aktive Diffuöionsmaske ist keine Übertragungshaftmaske erforderlich, sondern es genügt eine einfache Lackhaftmaske für den Strukturierungsprozeß. Zu bemerken ist, daß die dotierten Isolatorschichten 21, 22, 23 bzw. die aktiven Diffusionsmasken 31, 32, 33 nicht unbedingt unterschiedliche Dotanten enthalten müssen, sondern sich auch bei gleichem Dotantentyp durch die Dotantenkonzentration unterscheiden können. Danach v/erden die bbertragungshaftma3ken 41» 42 und 43 entfernt und die Oberfläche mit einer Passivierungsschicht 8, z.B. einer undotierten SiOo-üchicht, bedeckt (Fig. 2h), Diese verhindert die Ausdiffusion der Dotanten in die umgebende Gasatmoaphäre und Eindiffusion in die nicht von dotierten SiOo-Inseln bedeckten Bereiche der Subatratoberfläche. lis besteht aber auch die Möglichkeit, auf die Passivierungsschicht 8 zu verzichten und den Diffusionsprozeß in oxydierender Atmosphäre durchzuführen, wobei eine thermische Oxidschicht 9 auf den unbedeckten Bereichen der Substratoberflache wächst, die den gleichen Zweck erfüllt wie die Passivierungsschicht 8 (Fig. 2j). In Fig. 2j sind auch die während des Difiiuüionsprozesses entstandenen diffundierten Gebiete dargestellt.
Die Herstellung von Fostkörperschaltkreisen unter Verwendung der anhand von Fig. 1 und Fig. 2 erläuterten Prinzipien wird in Fi'-. 3 dargestellt. Auf einem homogen mit Akzeptoren
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dotierten p-leitenden Substrat 1, daß im gewählten Beispiel eine Siliziumscheibe sein soll, wird eine mit Arsen oder Antimon dotierte aktive Diffusionsmaske 34 erzeugt (Pig. 3a).' Während des nachfolgenden Temperprozesses in oxydierendem Medium diffundiert das Arsen aus dem Oxid in das Silizium und bildet die Vorbelegungsschicht für das niederohmige begrabene Kollektorgebiet 51 (Pig. 3b). Auf den nicht von der aktiven Diffusionsmaske 34 bedeckten Bereichen der Siliziumoberfläche wächst eine thermische Oxidschicht 25. Anschließend wird das thermische Oxid 25 und die aktive Diffusionsmaske 34 vollständig von der Siliziumscheibe entfernt und eine η-leitende Epitaxieschicht 10 abgeschieden (Fig. 3c). Da für die Bildung der thermischen Oxidschicht 25 Silizium des Substrats 1 verbraucht wird, hebt sich das diffundierte Gebiet 51 durch eine Stufe von seiner Umgebung ab. Diese Stufe wächst mit der Epitaxieschicht 10 und dient der Zuordnung der noch auf der Epitaxieschichtoberfläche herzustellenden aktiven Diffusionsmasken zu den Strukturen 51 an der Grenzfläche Substrat-Epitaxieschicht.
Auf der Oberfläche der Epitaxieschicht werden nun nacheinander die mit Bor in hoher Konzentration dotierte aktive Diffusionsmaske 35 für den Isolierrahmeri, die mit Phosphor in hoher Konzentration dotierte Diffusionsmaske 36 für den Kollektorschacht, die mit Bor in geringer und mit Arsen oder Antimon in hoher Konzentration dotierte aktive Diffusionsmaske 37 für das Emitter- und Basisgebiet sowie die mit Bor in geringer Konzentration dotierte aktive Diffusionsmaske für das Basisanschlußgebiet hergestellt (Pig. 3d), Die Anorclnund und Strukturierung der sich teilweise überdeckenden aktiven Diffusionsmasken 37 und 38 wird anhand von !'ig. 5 und 6 noch eingehender behandelt.
Während des nachfolgenden Temperprozesses in oxydierendem Medium wächst wiederum eine Oxidschicht 26 auf den nicht υοώ. den aktiven Diffu3ionsmaaken bedeckten Bereichen der. ^pitaxie scliichtoberilache (Pig. 3e). Außerdem diffundieren .-lie Dotan-
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ten aus den aktiven üiffusionsmasken 35, 3t>, 37 und 38 in die Epitaxieschicht und bilden den laolierrahmen 12, den Kollektorschacht 13, das Emittergebiet 14, das Baaisgebiet 15 und das Lasisanschlußgebiet 16. Gleichzeitig erweitert sich die Vorbeie^ungsschicht 51 zum niederohraigen begrabenen Kollektorgebiet 11.
Eine Verkürzung der Zeit für den weiten Temperprozeß und damit eine Verringerung der thermischen Belastung der zu bearbeitenden Objekte ist möglich, wenn auf dem Substrat 1 nicht nur eine Vorbelegungsschicht 51 für das niederohmige begrabene Kollektorgebiet 11, sondern - wie in Pig· 4 dargestellt - auch Vorbelegungaschichten für den Isölierr rinnen und den Kollektorschacht erzeugt werden. Dabei werden gemäß Pig» 4a auf dem Substrat 1 nacheinander die mit Arsen dotierte aktive Diffusionsmaske 34, die mit Bor dotierte aktive Diffusionsinaöke 39 und die mit ihosphor dotierte aktive Diffur.ionsmaöke 40 hergestellt, wobei in allen drei Diffusionsmasken die Dotan.tenkonzentrationen hoch sind. Im nachfolgenden 'ieraperprozeß, der wiederum in oxydierendem Medium stattfindet, entstehen die Vorbelegungsschichten 51 für das niederohmige begrabene Kollektorgebiet,52 für den Ioolierrahmen und 53 für den Kollektorschacht sowie die thermische Oxidschicht 25 (Fig. 4b).
ijnch Entfernen des gesamten Oxidaufbaues vom Substrat 1 und Abscheidung der Epitaxieschicht 10 (Pig. 4c) erfolgt die Herstellung der aktiven üiffusionamasken 35, 36, 37 und 38 (Pig. 4d) in der bereits beschriebenen >»'eise analog zu Pig. 3d. Während der folgenden zweiten 'l'emperprozesae entstehen der laolierrahmen bzw. der Kollektorschacht durch Diffusion aus den aktiven Diffusioiujniaaken 35 bzw. 3ύ und durcli Ausdiffusion aus den Vorbeie;ungaachiohtcn 52 bzw. 53; jie bestehen i.ltjo aus den von <ier .,pitaxiouoiiicht/Isolator-
; ehe diffuiiuierbcn Cebieben 12 biäv/. IJ und
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den aus der Epitaxieschicht/Substrat-Greiizflache diffundierten Gebieten 17 bzw. 18«,
In den Pig. 5 und 6 ist dargestellt, wie .die Strukturierung der aktiven Diffusionamasken, die sich an ihren Umrandungenteilweise überlappen, am zweckmäßigsten vorgenommen wird» In diesem Pail wird zunächst die aktive Diffusionsmaske 31 auf der Epitaxieschicht 11 (oderauch auf dem Substrat 1) hergestellt, wobei nur die Kanten an der endgültigen Position liegen, die sich mit der zweiten dotierten Isolatorschicht überlappen sollen (Pig. 5a). Die anderen Kanten sind um den Abstand 2 tf gegenüber der endgültigen Lage nach außen verschoben, wenn O die Zuordnungstoleranz zweier Masken bedeutet· Die Strukfcurierung der aktiven Diffusionsmaske 31 erfolgt ohne Verwendung einer Abdeckhaftmaske 41, also nur mittels einer Lackhaftmaske» Danach wird die dotierte Isolatorschicht 22 abgeschieden (Pig. 5b) und daraus durch Strukturierung die aktive Diffusionsmaske 32 hergestellt» Dabei wird gleichzeitig die überschüssige Fläche der aktiven Diffusionsmaske 31 entfernt (Pig» 5c)«, Naturgemäß weist die Lage der Trennkante zwischen den dotierten Isolatorschichten 31 und 32 auf der Epitaxieschicht 11 eine Toleranz auf, die nicht dargestellt ist und hier nicht behandelt werden muß« Bei dieser Variante ist es am zweckmäßigsten, wenn als erste (untere) Schicht die dotierte Isolatorschicht abgeschieden wird, die eine höhere Ätzgeschwindigkeit aufweist, nachteilig ist hierbei, daß ein zweischichtiger Oxidaufbau stehen bleibt, der bei der Preilegung der Kontaktfenster und bei der Herstellung der metallischen Leitbahnen Schwierigkeiten bereiten kann*
Bei einer zweiten Variante gemäß Pig. 6 wird auf der Epitaxieschicht 11 (oder auf dem Substrat !) zunächst die dotierte Isolatorschicht mit der geringeren Ätzgeschwindickeit abgenchieden und daraus die aktive Diffusionsmaske 31 mit end-
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gültigen Abmessungen hergestellt (Pig· 6a). Die Strukturierung erfolgt wiederum nur unter Verwendung einer Lackhaftmaske. Danach erfolgt die Abscheidung der zweiten dotierten Isolatorschicht 22 mit der höheren Ätzgeschwindigkeit (Fig. 6b), Im nachfolgenden Strukturierungsprozeß entsteht die aktive Diffusionsmaske 22 (Pig. 6c)· Um trotz·der Zuordnutigstoleranzen eine Berührung der beiden dotierten Oxidachichten und damit der apäter zu erzeugenden dotierten Bereiche im Halbleitereinkristall zu garantieren, ist bei den Mustern der Potoschablone für die Maskierung zur Herstellung der aktiven Diffusionsmaske 32 (oder auch 31) das Toleranzmaß zu berücksichtigen. Beim Ätzprozeß für die 3trukturierung der aktiven Diffusionsmaske 31 wird wegen der unterschiedlichen Ätzgeschwindigkeiten die Dicke der aktiven Diffusionsmaske 31 nur geringfügig verändert· Außerdem kann dieser Abtrag bereits bei der Schichtabscheidung berücksichtigt werden·
Um einen niedrigen Basisbahnwiderstand zu erhalten, ist es günstig, wenn das Basisanschlußgebiet 16 das Emittergebiet allseitig umschließt. Zu diesem Zweck wird die aktive Diffusionsmaske 32 so ausgelegt, daß sie die aktive Diffusionamaske 31, die hierbei der zweifach dotierten aktiven Diffu-•sionsmaske 37 entspricht, allseitig überragt (Pig· 6d). In •diesem Fall sind Unterschiede in der Ätzgeschwindigkeit bedeutungslos, jedoch liegt die Reihenfolge der Abscheidung fest.
Pig· 7 zeigt ein Verfahren zur Herstellung aktiver Diffusionsmasken, das aus einer geringeren Anzahl von Teilprozessen als das anhand von Fig. 2 erläuterte Verfahren besteht und bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen mit Jenem kombiniert werden kann· Dabei wird vorausgesetzt, daß die nacheinander abgeschiedenen Isolatorschichten 21, 22 usw. unterschiedliche Ätzgeschwindigkeiten aufweisen· Diese Voraussetzung ist in Abhängigkeit von den Schichtaböcheidungs-
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bedingungen und den verwendeten Ätzmitteln für die unterschiedlich dotierten Isolatorsehiehten mehr oderweniger gut erfüllt*
Zunächst wird auf dem Substrat 1 die dotierte Isolatorschicht 21, die eine geringe Ätzgeschwindigkeit aufweist, abgeschieden und nur mittels einer Lackhaftmaske 19, also ohne Verwendung einer Abdeckhaftmaake 41, maskiert (Eig. 7a). Durch Ätzen entsteht die aktive Diffusionsmaske 31 (Fig. 7b), von der die Lackhaftmaske 19 entfernt wird (Fig. 7c). lun wird die zweite dotierte Isolatorsehicht 22, deren Ätzgeschwindigkeit groß ist, großflächig aufgebracht und mit der Lackhaftmaske 20 maskiert (Fig."7d). Da voraussetzungsgemäß die Ätzgeschwindigkeit der Isolatorsehicht 22 wesentlich größer als die der Isolatorschicht 21 ist, wird beim nachfolgenden Ätzprozeß die aktive Diffusionsmaske 32 hergestellt, die aktive Diffusionsmaske 31 dabei aber nur unmaßgeblich in Ihren lateralen Abmessungen und ihrer Dicke verändert (fig· 7e)*
Da die Anwendung dieser Methode wegen nicht genügend markanter Unterschiede der Ätzgeschwindigkeiten im wesentlichen auf zwei verschiedene Schichten anwendbar ist, maß sie mit dem Verfahren gemäß Fig. 2 kombiniert werden. Dabei ist es zweckmäßig, zunächst die aktiven Diffusionsmasken mit Abdeckhaftmaske zu erzeugen und zuletzt die mit einfacher Lackhaftmaske gemäß Fig. 7.
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Claims (7)

  1. Patentansprüche:
    1· Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen, und Pestkörperschaltkreisen nach den Prinzipien der Planartechnik unter Verwendung von einfach und doppelt dotierten Isolatorschichten als Diffuaionsquellen, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem aus einer Halbleitereinkristallscheibe (1) bzw. einer Epitaxieschicht (10) bestehenden Substrat eine dotierte Isolatorschicht (2), (21) und auf dieser eine Maskierungsdedkschicht (5) abgeschieden wird, die Maskierungsdeckschicht (5) mit einer Lackhaftmaske (7) bedeckt und durch selektive Ätzung in eine Abdeckhaftmaske (4)f (41) zur Maskierung der dotierten Isolatorschicht (2),
    (21) umgewandelt wird, worauf nach Entfernen der Lackhaftmaske (7) in einem zweiten Ätzprozeß die Strukturierung der dotierten Isolatorschicht (2), (21) folgt, die eine aktive Diffuaionsmaske (3), (31) bildet und im späteren Diffusionsprozeß als Dotantenquelle wirkt, daß auf dieser noch durch die Abdeckhaftmaske (4), (41) bedeckten aktiven Diffusionsmaske (31) eine zweite dotierte Isolatorschicht
    (22) abgeschieden und in gleicher Weise mit Hilfe einer zweiten Lackhaftmaske und einer zweiten Abdeckhaftmaske (42) strukturiert und in eine zweite aktive Diffusionsmaake (32) umgewandelt wird, daß dieser aus Abscheidung einer dotierten Isolatorschicht und einer Maskierungedeckschicht, Maskierung mittels Lackhaftmaske und Strukturierung der Abdeckhaftmaske und der aktiven Diffusionsmaske bestehende Zyklus so oft durchgeführt wird, wie unterschiedlich dotierte Diffusionsbereiche von einer Kristalloberfläche aus erzeugt werden müssen, wonach die Abdeckhaftmasken (41), (42) usw. entfernt werden, die gesamte Oberfläche der Halbleitereinkrietallschelbe (1) einschließlich der aktiven Diffusionsmasken (31), (32) usw. mit einer Passivierungsschicht 8 bedeckt werden
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    und schließlich ein Temperprozeß in inertem oder oxydierendem Medium folgt, wobei aus den unterschiedlich dotierten aktiven Diffusionsmasken die Dotanten in den Halbleitereinkristall eindiffundieren und Bereiche unterschiedlichen Dotantenkonzentrationsprofils erzeugen.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Abdeckhaftmasken (41); (42) solche Metallschichten, wie beispielsweise Wolfram, Molybdän oder Titan verwendet v/erden, die bei den Abscheidungsprozessen weder mit den dotierten Isolatorschichten (22); (23) noch mit dem Halbleitermaterial (1); (10) reagieren oder deren geometrischen Abmessungen verändern und die sich in ihren chemischen Eigenschaften so von den dotierten Isolatorschichten unterscheiden, daß bei ihrer Strukturierung mit Hilfe von Ätzmitteln die dotierten Isolatorschichten nicht oder nur unwesentlich abgetragen werden und umgekehrt.
  3. 3· Verfahren nach Anspruch"1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dotierten Isolatorschichten vorzugsweise aus SiO2 oder SioH. bestehen und durch Abscheidung aus der Dampfphase oder durch Aufstäubung bei niederen Gasdrucken hergestellt werden.
  4. 4» Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die endgültige aktive Diffusionsmaske aus mehreren unterschiedlich dotierten und nacheinander hergestellten aktiven Diffusionsmasken (31), (32), (33) usw. besteht, wobei Dotantentyp und Dotantenkonzentration der Isolatorschichten entsprechend dem geforderten Leitungstyp und Konzentrationsprofil der dotierten Kristallbereiche gewählt werden.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach Herstellung der aktiven Diffusionsmaske (31), (32) usw. und Entfernung der Abdeckhaftmasken (41), (42) usw. der
    - 16 (559)
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    Temperprozeß zwecks Erzeugung der diffundierten Kristallbe- ; reiche in oxydierendem Medium stattfindet, wobei an den nicht von der aktiven Diffusionsmaske bedeckten Bereichen der Kristalloberfläche eine thermische Oxidschicht (9), (25) oder (26) wächst.
  6. 6· Verfahren nach Anspruch 1,3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß unter Ausnutzung der unterschiedlichen Ätzgeschwindigkkeiten der unterschiedlich dotierten Isolatorschichten die Herstellung der aktiven Diffusionsmasken (3) ohne die Verwendung von Abdeckhaftmasken (4) erfolgt, indem auf dem Substrat (1) eine dotierte Isolatorschicht (21) abgeschieden, mit einer Fotolackhaftmaske (19) maskiert und durch Ätzung in eine aktive Diffusionsmaske (31) umgewandelt wird, worauf nach Entfernen der Fotolackhaftmaske (19) eine zweite, anders dotierte Isolatorschicht (22) ganzflächig abgeschieden, mit einer zweiten Fotolackhaftmaske (20) maskiert und geätzt wird, so daß neben der ersten (31) eine zweite aktive Diffusionsmaske (32) entsteht, und daß dieser Zyklus so oft wieder* holt wird, wie dotierte Isolatorschichten mit genügend markanten Unterschieden in der Ätzgeschwindigkeit vorhanden sind, wobei als erste dotierte Isolatorschicht (21) stets die mit der niedrigsten Ätzgeschwindigkeit und dann die anderen dotierten Isolatorschichten in der Reihenfolge steigender Ätzgeschwindigkeit abgeschieden werden.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dotierten Isolatorschichten aus SiOg und die Abdeckhaftmasken aus SioN, bestehen.
    - Hierzu 6 Blatt Zeichnungen -
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