DE2312061A1 - Transistorherstellungsverfahren - Google Patents
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Description
WESTERN ELECTRIC COMPANY Payne 1-1
Incorporated
NEW YORK, N. Y. 10003 USA ο ο ι ο η e 1
Zo I ZUD I
Die Erfindung bezieht sich auf einen Transistor und ein Transistorherstellungsverfahren,
bei dem innerhalb eines Halbleiterkörper des einen Leitungstyps eine Basiszone mit Dotierstoff des entgegengesetzten
Leitungstyps und innerhalb der Basiszone eine Emitterzone mit Dotier stoff des einen Leitungstyps erzeugt wird.
Im Zusammenhang mit der Entwicklung und den zukünftigen Aussichten
von Mikrowellenübertragungsanlagen, Hochgeschwindigkeitsspeichern und Logikbausteinen, außerdem wegen des Bedarfes an
Kleinsignaldetektoren und -verstärkern für die Fernmeldeübertragung
über Koaxialkabel, begann man sich sehr für ein wirtschaftlich tragbares Verfahren zur Herstellung von Hochfrequenztransistoren
zu interessieren. Diese Transistoren werden derzeit in einem Doppeldiffusionsverfahren hergestellt. Das bedeutet, daß sowohl
die Emitter- als auch die Basiszone nach üblichen chemischen Diffusionsverfahren
gebildet werden. Weil das chemische Diffusionsverfahren bei Transistoren, die flach aufgebaut oder mit kleinen Betriebs-
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datentoleranzen hergestellt werden sollen, nur schwer zu steuern ist, bietet sich die Ionen-Implantation als ein vorteilhaftes alternatives
Dotierungs verfahr en an. Nach diesem Verfahren kann
sowohl die Konzentration der Dotierstoffe als auch deren Verteilung über einen weiten Bereich sehr genau ausgesteuert werden. Es sind
deshalb verschiedene Versuche gemacht worden, Hochfrequenztransistoren unter Anwendung von Ionen-Implantationsverfahren
herzustellen, und zwar entweder als doppeltes Implantat, bei dem,
sowohl die Emitter- als auch die Basiszone in das Halbleitersubstrat implantiert werden, oder in einem Hybridverfahren, bei
dem die Basis implantiert und der Emitter eindiffundiert wird. Jedoch blieben diese Versuche, die sich auf die gleichmäßige Herstellung
hochverstärkender Transistoren mit einem geringen Leckstrom richteten, ohne Erfolg.
Die oben genannten Probleme werden erfindungsgemäß durch einen bipolaren Transistor und ein Verfahren zu seiner Herstellung
gelöst dadurch , daß die Basiszone erzeugt wird
durch Bildung einer ersten Dotier stoff zone des entgegengesetzten
Leitungstyps innerhalb des Halbleiterkörpers und durch Bestrahlen des Halbleiterkörpers mit einer Strahlung aus Dotierstoffionen
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gleichfalls des entgegengesetzten Leitungstyps, dergestalt, daß in einem Bereich der ersten Zone eine zweite Dotierstoffzone
gleichfalls des entgegengesetzten Leitungstyps mit einer Konzentrationsspitze erzeugt wird, die tiefer im Halbleiterkörper
gelegen ist als die der ersten Zone, und sich die erste und zweite Zone einander überlappen, um eine zusammengesetzte Zone zu
bilden, die ein Dotierstoffkonzentrationsminimum zwischen den Dotierstoffkonzentrationsspitzen aufweist, und daß die Emitterzone
bis zu einer Tiefe erzeugt wird, die zwischen den beiden Dotierstoffkonzentrationsspitzen liegt.
Die Zeichnungen zeigen:
Fig. la - If Schnittansichten eines erfindungsgemäßen
Ausführungsbeispiels für verschiedene Herstellungsschritte;
Fig. 2a - 2d Dotierstoffkonzentrationsprofile desselben Aüsführungsbeispiels für verschiedene Fertigungsschritte,· und
Fig. 3 ein Diagramm der Gleichstromyerstärkungsverteilung
für verschiedene Bauelemente desselben Ausführungsbeispieles.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden Hochfrequenz-Transistoren
mit verbesserten Verstärkungseigenschaften und hohem Verstärkungsgewinn hergestellt. Die Basis wird in zwei
getrennten Verfahrens schritten, deren Reihenfolge beliebig ist, gebildet. Bei dem einen Verfahrensschritt wird innerhalb eines
als Substrat dienenden Halbleiterkörpers durch Diffusion oder Ionenimplantation
eine Dotierstoffzone erzeugt, um den spezifischen Flä'chenwiderstand und die Dotierstoffkonzentration an der Oberfläche
der Basiszone festzulegen. Bei dem anderen Verfahrensschritt werden die Dotierstoffe innerhalb derselben Zone des
Halbleitersubstrates implantiert, liegen aber tiefer im Halbleitersubstrat als die Dotierstoffe der ersten Zone, so daß eine Basiszone
mit einem Dotierstoffprofil erzeugt wird, das ein Minimum und zwei Konzentrationsspitzen aufweist. Die Emitterzone wird
durch eine chemische Diffusion oder eine Ionen-Implantation zusammen mit einer thermischen Diffusion der Impantierten
Dotierstoffe so erzeugt, daß sich der Emitter-Basis-Übergang im oder nahe beim Minimum des Dotier'stoffprofiles der Basiszone
befindet. Die Reihenfolge, in der die Emitter- und Basiszone gebildet
werden, ist umkehrbar.
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Die Fig. Ia-If demonstrieren das erfindungsgemäße Verfahren
am besten. Sie sind nicht maßstabgetreu. Die Fig. 2a - 2d zeigen die Sotierstoffkonzentrationen des Bauelementes für
verschiedene Verfahrensschritte. Obwohl die Herstellung eines diskreten Transistors gezeigt wird, sollte es klar sein, daß sich
das erfindungsgemäße Verfahren auf die Herstellung planarer Plättchen für verschiedene Transistoren auf einer Halbleiterscheibe
und auf die Herstellung von Transistoren als Teil einer integrierten Schaltung bezieht.
Wie aus Fig. la hervorgeht, wurde auf einem N+-leitenden Halbleitersubstrat 10 aus Silicium nach üblichen Verfahren eine
η-leitende Epitaxieschicht 11 gezüchtet. Das Halbleitersubstrat
wird vorzugsweise mit Antimon- oder Arsen-Dotierstoffen bis zu einem spezifischen Widerstand von weniger als oder ungefähr
gleich 0, 01 Ohm cm dotiert, während die η-leitende Schicht, die
die Kollektorzone des Transistors aufnehmen soll, vorzugsweise mit Arsen-Dotierstoffen bis zu einem spezifischen Widerstand
von ungefähr 1 Ohm cm dotiert wird, obwohl ein verfahrenstechnEch
brauchbarer Einstellbereich zwischen 0, 1 und 10 Ohm cm liegt.
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Die Epitaxieschicht 11 ist ungefähr 7 pm dick. Eine Siliziumdioxidschicht
12 wird auf dem Halbleitersubstrat bis zu einer Dicke von ungefähr 1400 A gezüchtet oder niedergeschlagen,
obwohl jede beliebige Oxiddicke verfahrenstechnisch brauchbar
sein würde, solange die durch Ionenstrahlung implantierten Basisdotierstoffe noch durch das Oxid implantiert werden können.
Die Basiszone wird nach üblichen photolithographischen Methoden
bestimmt. So wird über der Siliziumdioxidschicht eine Photolackschicht niedergeschlagen. Der Photolack wird durch eine geeignete
Maske belichtet und dann in einer geeigneten Lösung entwickelt, um ein Fenster im Photolack festzulegen, durch das die Basisdotierstoffe
in den Halbleiter eindringen können. Dieser Verfahrensschritt ist in Fig. Ib dargestellt, in der die Photolackschicht mit
der Ziffer 13 gekennzeichnet ist. Andererseits könnte anstelle des
Photolacks ein Metall- oder Isolatorniederschlag verwendet werden.
In der bereits erwähnten Fig. Ib ist der erste Verfahrens schritt
zur Erzeugung der Basiszone dargestellt. Die Anordnung wird mit einer Borionenstrahlung bei einer Energie von ungefähr 50keV
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so bestrahlt, daß die Borionen die Oxidschicht, aber nicht den
Photolack durchdringen, um innerhalb der Halbleiter schicht 11 in der durch das Photolackfenster abgegrenzten Zone eine p-Zone
zu erzeugen. Die zur Einstellung des spezifischen Flächenwiderstandes benötigte Ionenstrahlungsdosierung beträgt ungefähr
14 2 12
2, 8 χ 10 Ionen/cm , obwohl die Ionenstrahlung von 10
14 2
5 χ 10 Ionen/cm geeignet dosiert werden könnte. Das sich
aus dem Borionenimplantat ergebende Dotierstoffprofil ist in Fig. 2a dargestellt, die die Dotierstoffkonzentration C in Abhängigkeit
von der Eindringtiefe X unter die Oberfläche des Halbleitersubstrats zeigt. Die Kennlinie folgt einer Gauß'schen Verteilungscharakteristik mit einer etwa 0, 02 pm tiefen Dotierstoffkonzentrations-
19 3
spitze von ungefähr 10 Ionen/cm . Die Energie der Ionenstrahlung
muß ausreichen, um die Oxidschicht zu durchdringen, jedoch nicht so tief, daß sich daraus in Verbindung mit den nachfolgenden Verfahrensschritten
eine Dotier Stoffkonzentration ergibt, die nach der ersten Dotierstoffkonzentrationsspitze stetig abnimmt. Wenn man
von einer 1400 A dicken SiO -Schicht ausgeht, liegt die Energie der Ionenstrahlung für dieses Implantat ungefähr im Bereich von
5 - 100 keV. Es sollte festgestellt werden, daß diese Zone 14 auch durch übliche Diffusionsverfahren erzeugt werden kann.
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In der Fig. lc ist der zweite Verfahrensschritt zur Erzeugung
der Basiszone dargestellt. Auch hier werden wieder Borionen in die durch das Photolackfenster festgelegte Zone implantiert.
Jedoch bestimmt dieses Implantat letzten Endes die Dotierstoffkonzentration (doping concentration) unter der Emitterzone und
ist in der Regel geringer als beim vorhergehenden Verfahrensschritt dosiert. In diesem Ausführungsbeispiel wurde mit einer
12 2
Dosierung von 8 χ 10 Ionen/cm gearbeitet, obwohl ein
11 13
brauchbarer Dosierungsbereich zwischen 8 χ 10 bis 5 χ 10 Ionen/cm
liegt. Die Energie der bei diesem Verfahrens schritt implantierten Ionen muß ausreichen, diese tiefer als beim vorausgegangenen
Verfahrensschritt in das Halbleitersubstrat zu injizieren, um eine zusammengesetzte p-Zone 15" mit dem durch die gestrichelte
Linie 16 dargestellten Kollektor-Basis-Übergang zu bilden.
In diesem speziellen Ausführungsbeispiel betrug die Energie der Borionenstrahlung ungefähr 250 keV. Wenn man von einer 1400 A
dicken SiO -Schicht ausgeht, ist eine Strahlungsenergie zwischen 100 und 400 keV für dieses Implantat geeignet.
Die Fig. 2b zeigt das zusammengesetzte Dotierstoffpr.ofil der beiden Borimplantate. Die Dotierstoffkonzentrationsspitze des
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Borimplantats mit der geringeren Dotierstoffkonzentration
17 3
beträgt ungefähr 3 χ 10 Ionen/cm und liegt ungefähr 0, 5 pm
tief. Es ist wichtig, festzustellen, daß die Dotierstoffkonzentration zwei getrennte Konzentrationsspitzen und eine minimale
Konzentration aufweisen muß. Folglich muß die Energie der beiden Implantate so gewählt werden, daß die Dotierstoffverteilungen
einander überlappen, um die Bildung einer η-Zone zwischen den beiden Plantaten zu verhindern. Jedoch dürfen sich die Dotierstoffverteilungen
nicht so weit überlappen, daß in der Überlappungszone kein Konzentrationsminimum gebildet wird. Mit anderen
Worten muß in der Zone, in der der mit höheren Konzentration verteilte Dotierstoff (oberflächennahes Implantat) den mit geringerer
Konzentration verteilten (tiefer liegendes Implantat) überlappt, die Summe der Verteilungen kleiner als die Dotierstoffkonzentrationsspitze
des Implantates mit der geringeren Konzentration sein. Folglich überschneiden sich die Dotierstoffprofile an einem Punkt,
wo die Dotierstoffkonzentration jedes Implantates weniger als die Hälfte der Dotierstoffkonzentrationsspitze des zweiten Implantates
beträgt.
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Es sollte besonders erwähnt werden, daß die Reihenfolge der
Basiszonenimplantation umkehrbar ist, und deshalb die Kennzeichnung des Implantates, das den spezifischen Flächenwiderstand
einstellt, und des Implantates, das die Dotierung unter der Emitterzone in zwei Verfahr ens schritt en festlegt, nur
erläuternden Zwecken dient.
Nach der Erzeugung der Basiszone wird der Photolack abgezogen und zusätzlich eine ungefähr 5500 A dicke Isolierschicht über der
SiO- Schicht niedergeschlagen. Diese Schicht soll die Streukapazität der später vorzusehenden Kontaktelektroden verringern
und bei der anschließend vorgenommenen Bildung der Emitterzone wie eine Maske wirken. Die Isolator schicht wird eine halbe
Stunde lang bei ungefähr 900 C verdichtet (densified). Diese Warmbehandlung dient auch dazu, jeden Schaden, den der Halbleiter
durch die Basisimplantationen erlitt, auszuheilen. Auf diesen Ausheilungsschritt kann verzichtet werden, wenn keine
Verdichtung der niedergeschlagenen Isolator schicht für eine besonders genaue Festlegung des Emitterfensters nötig ist.
Der Fachmann wird erkennen, daß sich während und nach den
Warmbehandlungen das Dotierstoffprofil der Basiszone etwas
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auseinander zieht. Jedoch ist dieser Effekt bei den verwendeten Dotierstoffkonzentrationen und Temperaturen ohne Bedeutung.
Bei der figürlichen Darstellung der einzelnen Verfahrensschritte in Form von Dotierstoffprofilen wurde dieses Phänomen ignoriert.
Die Mittel zur Bestimmung der Borionenkonzentration als Funktion von Temperatur und Zeit sind bekannt. Daraus kann,
wenn gewünscht, die Wirkung der Warmbehandlungen exakt abgeleitet werden. Sämtliche Eigenschaften der Dotierstoffprofile
beziehen sich genauer auf die Dotierstoffprofile nach allen Warmbehandlungen.
Das Emitterfenster wird dann auf photolithographischem Wege ähnlich den Verfahren bestimmt, die im Zusammenhang mit der
Erzeugung der Basiszone beschrieben worden sind. In diesem Falle wird jedoch ein Fenster durch die niedergeschlagene
Isolatorschicht und die ersten Oxidschichten bis hinunter zur oberfläche der SiIicat schicht geätzt und der Photolack vor der
Implantation entfernt. Alternativ dazu kann die Ätzung vor Erreichen der Silicatoberfläche gestoppt werden, wobei in der
geätzten Zone einige Rest- oder Isolatoroxide übrig bleiben. Der ungeätzte Teil der Isolatoroxidschichten dient bei der sich
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anschließenden Implantation als Maske.
Das in Fig. Id dargestellte Bauteil mit der zusätzlichen Isolatorschicht
21 wird dann mit Arsenionenstrahlung beschossen, die eine N+-leitende Zone 17 im bestrahlten Halbleitergebiet erzeugt.
Die Dosierung beträgt in diesem Ausführungsbeispiel
2x10 Ionen/cm und die Energie der Ionenstrahlung beträgt
150 keV. Die Dosierung dieses Implantats muß ausreichend groß sein, damit die Verteilung des η-leitenden Dosierstoffes die
p-leitenden Dotierstoffe ausgleicht, die infolge der hohen Dotierstoffkonzentration
des Borionenimplantates injiziert wurden. Ein geeigneter Dosierungsbereich bestimmt sich deshalb zu
10 - 5x10 Ionen/cm . Die Energie der Ionenstrahlung wurde
so gewählt, daß die Konzentrationsspitze der Verteilung des Dotierstoffes Arsen dicht unter der Oberfläche des Halbleiters liegt,
d.h. ungefähr 0, 01 bis 0, 2 um tief. Die Energie kann deshalb zwischen 30 - 450 keV gewählt werden. Das Dotierstoffprofil
für diesen Verfahrens schritt wird in Fig. 2c dargestellt. In
diesem Beispiel beträgt die Dotierstoffkonzentrationsspitze
21 3
der Emitterzone ungefähr 10 Ionen/cm und liegt etwa 0, 07 pm
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Die Emitterzone wird dann bei einer Temperatur und in einer Zeit, die für das weitere Eindiffundieren des Dotierstoffes Arsen
in das Halbleitersubstrat ausreichen so behandelt, daiS der Emitter-Basis-Übergang im oder nahe beim Minimum des
Dotierstoffprofiles der Basiszone liegt. Dieser Emitter-Basis-Übergang wird durch die unterbrochene Linie 18 in Fig. Ie
und in Fig. 2d dargestellt. Die Fig. 2d zeigt speziell den Bereich der Tiefenverschieblichkeit des Emitter-Basis-Überganges,
innerhalb dessen noch eine optimale Verstärkungs- und Frequenzcharakteristik erzielt wird. Dieser Bereich <;.\ χ erstreckt sich
vom Minimum des Dotierstoffkonzentrationsprofiles der Basiszone bis zur tiefer liegenden Spitze des Dotierstoffkonzentrationsprofiles,
wo das Implantat der Basiszone eine geringere Dotierstoffkonzentration hat. Weil eine Kompensation aller Dotierstoffe
des dicht bei der Oberfläche liegenden Implantates höherer Dotierstoffkonzentration
wünschenswert ist, sollte der Emitter-Basis-Übergang zur Erzielung bestmöglicher Ergebnisse vorzugsweise
nicht auf der dichte bei der Oberfläche liegenden Seite des erwähnten Profilminimums liegen.
Die Warmbehandlung wurde eine halbe Stunde lang bei 1000 C vorgenommen. Sie kann 5 Minuten bis 3 Stunden lang in einem
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Temperaturbereich von 900 - 1300 C erfolgen. Unter Verweis auf die Fig. 2d soll noch festgestellt werden, daß durch ein Eindiffundieren
des Dotierstoffes Arsen ein sehr abrupt verlaufendes Dotierstoffprofil erzeugt wird. Dieser Effekt ist bekannt und in
erster Linie darauf zurückzuführen, daß die Diffusionskonstante von Arsen bei hohen Dotierstoffkonzentrationen größer als bei
niedrigen Dotierstoffkonzentrationen ist. Es könnten auch Antimon oder Phosphor als Dotierstoffe für die Emitter-Zone verwendet
werden, ohne daß ein so abrupt verlaufendes Dotier stoff profil
entstehen würde. Dieselbe Profil charakteristik könnte außerdem erzielt werden, wenn die Dotierstoffe der Emitterzone auf dem
Wege üblicher chemischer Diffusionsverfahren in das Halbleitersubstrat eingebracht wird, d.h. ohne das erste Oberflächenimplantat.
Das Implantationsverfahren erlaubt jedoch eine bessere Steuerung der Dotier Stoffverteilung, weil es von Oberflächenzuständen oder
den wechselhaften Verhältnissen bei der Anwendung eines chemischen Diffusionsverfahrens unabhängig ist. Es soll noch
angemerkt werden, daß die Emitterzone früher oder später als die Basiszone gebildet werden kann.
Bei den letzten Verfahrens schritt en werden Fenster durch die
isolierenden Schichten geätzt, um die Basiszone freizulegen
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(expose), und es werden metallische Kontakte 19 und 20 nach bekannten Verfahren aufgebracht, die die Emitter - bzw.
Basiszone entsprechend der Darstellung in Fig. If berühren.
Die mit Hilfe dieses Verfahrens erzielten gleichförmigen Halbleitereigenschaften und hohen Verstärkungsgewinne
sind aus der Fig. 3 zu entnehmen. Dort ist ein Diagramm abgebildet, das die Verteilung der Stromverstärkung für mehrere
Plättchen zeigt, die nach dem oben beschriebenen Verfahren auf zwei verschiedenen Scheiben des Halbleitersubstrates chargenweise
verarbeitet sind. Es wurden 22 Plättchen der Scheibe 1 und 25 Plättchen der Scheibe 2 getestet. Das Diagramm zeigt
eine bemerkenswerte Konsistenz der Plättchen-zu-Plättchen-
und Scheiben-zu-Scheiben-Daten. Die Abweichung vom Mittelwert der Stromverstärkung der zwei Scheiben und die Durchschnittsabweichung
der Stromverstärkung zwischen den Plättchen auf einer Scheibe betrug nur 1, 3. Das bedeutet eine Abweichung von weniger
als 1, 2 % vom Mittelwert. Andere Transistoreigenschaften wie etwa die Grundfrequenz des Transistors in Emitterschaltung und
die Basis-Emitter-Spannung bei konstant gehaltenem Kollektor strom sind auf ähnliche Weise hoch gleichförmig. Außerdem ist die
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Stromverstärkung nahezu unabhängig vom Kollektorstrom im Bereich zwischen 10 uA und 100 nA.
Diese hoch gleichförmigen Eigenschaften sind offensichtlich auf die Ausbildung des Basis-Dotierstoffprofiles und die in
Fig. 2d dargestellte Positionierung des Emitterüberganges zurückzuführen. Die Stromverstärkung ist in erster Linie von der
gesamten Dotierung in der Basiszone unter der Emitterzone abhängig (Gebiet des Dotierstoffprofües der Basiszone rechts
vom Ar sen-DotierStoffprofil in Fig. 2d). Weil der Emitter-Basis-Übergang
in dem Bereich der Basiszone liegt, in dem die Dotierstöffkonzentration klein ist, führt eine Verschiebung
des Zonenüberganges zwischen dem Minimum der Dotierstoffkonzentration und der Dotierstoffkonzentrationsspitze des zweiten
Implantates in einem nur verhältnismäßig schmalen Bereich zu einer Dotierung unter dem Emitter, vergleichbar den in bekannter
Weise eindiffundierten oder implantierten Basiszonen, bei denen kein Dotierstoffkonzentrationsminimum gebildet wird und der
Zonenübergang bei einer deutlich höheren Dotierstoffkonzentration der Basiszone liegt.
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Claims (12)
- PATENTANSPRÜCHE,' 1. j Transistorherstellungsverfahren, bei dem innerhalb eines Halbleiterkörpers des einen Leitungstyps eine Basiszone mit Dotierstoff des entgegengesetzten Leitungstyps und innerhalb der Basiszone eine Emitterzone mit Dotierstoff des einen Leitungstyps erzeugt wird,dadurch gekennzeichnet,daß die Basiszone (15) erzeugt wird durch Bildung einer ersten Dotier stoff zone (14) des entgegengesetzten Leitungstyps innerhalb des Halbleiterkörpers und durch Bestrahlen des Halbleiterkörpers mit einer Strahlung aus Dotierstoffionen gleichfalls des entgegengesetzten Leitungstyps, dergestalt, daß in einem Bereich der ersten Zone eine zweite Dotierstoffzone gleichfalls des entgegengesetzten Leitungstyps mit einer Konzentrationsspitze erzeugt wird, die tiefer im Halbleiterkörper gelegen ist als die der ersten Zone, und sich die erste und zweite Zone einander überlappen, um eine zusammengesetzte Zone zu bilden, die ein Dotierstoffkonzentrations-3098 4 2/0786minimum zwischen den Dotierstoffkonzentrationsspitzen aufweist, und daß die Emitterzone (17) bis zu einer Tiefe erzeugt wird, die zwischen den beiden Dotier stoffkbnzentrationsspitzen liegt.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zone durch Bestrahlen des Körpers mit Dotierstoffionenstrahlung vom entgegengesetzten Leitungstyp gebildet wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß mit einer Borionenstrahlung bei einer Dosierung von12 14 210 - 5 χ 10 Ionen/cm und einer Energie von 5 - 100 keV gearbeitet wird.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Emitterzone durch Bestrahlen des Halbleiterkörpers mit einer Dotierstoffionenstrahlung des einen Leitfähigkeitstyps und nachfolgendes Erwärmen des Halbleiterkörpers gebildet wird, um den Dotierstoff weiter in den Halbleiterkörper einzudiffundieren.30984 2/07 8 6
- 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Arsen, Phosphor oder Antimon u. dgl. als Dotierstoffe verwendet werden können.
- 6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Arsenionenstrahlung bei einer Dosierung von 10 - 5 χ 10 Ionen/cm und Energien von 30 - 450 keV verwendet wird.
- 7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper 5 Minuten bis 3 Stunden lang auf 900 - 1300 C erwärmt wird.
- 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterzone mit einer Tiefe erzeugt wird, die zwischen dem Dotierstoffkonzentrationsminimum und dem tiefer liegenden Dotierstoffkonzentrationsmaximum der Basiszone gelegen ist (Fig. 2d).
- 9. Verfahren nach-Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Borionenstrahlung bei einer Dosierung zwischen309842/078611 13 ' 28 χ 10 - 5 χ 10 Ionen/cm und Energien zwischen 100 - 400 keV gearbeitet wird.
- 10. Nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 hergestellter Transistor mit einer Basiszone von einem Leitungstyp (11) innerhalb eines Halbleiterkörpers des entgegengesetzten Leitungstyps und mit einer Emitterzone des entgegengesetzten" Leitungstyps innerhalb der Basiszone, dadurch gekennzeichnet, daß das Dotierstoffkonzentrationsprofil in der Basiszone eine dicht bei der Oberfläche liegende Spitze, gefolgt von einem Minimum und einer tiefer liegenden Spitze, aufweist, und daß die Emitterzone bis zu einer Tiefe reicht, die zwischen den beiden Spitzen liegt.
- 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterzone bis zu einer Tiefe reicht, die zwischen dem Dotierstoffkonzentrationsminimum und dem tiefer liegenden Dotierstoffkonzentrationsmaximum der Basiszone gelegen ist.
- 12. Transistor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,309 842/07 8 6daß der Basisdotierstoff Bor und der Emitterdotierstoff Arsen, Antimon oder Phosphor u,- dgl. sind.309842/0786Leerseite
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2450881A1 (de) * | 1973-10-26 | 1975-04-30 | Signetics Corp | Verfahren zur herstellung von halbleitervorrichtungen |
DE2534801A1 (de) * | 1974-11-25 | 1976-05-26 | Ibm | Verfahren zum herstellen von dotierten gebieten in einem halbleiterkoerper durch ionen-implantation |
Families Citing this family (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3862930A (en) * | 1972-08-22 | 1975-01-28 | Us Navy | Radiation-hardened cmos devices and circuits |
FR2209217B1 (de) * | 1972-11-10 | 1977-12-16 | Lignes Telegraph Telephon | |
JPS5633864B2 (de) * | 1972-12-06 | 1981-08-06 | ||
US3887994A (en) * | 1973-06-29 | 1975-06-10 | Ibm | Method of manufacturing a semiconductor device |
US3880676A (en) * | 1973-10-29 | 1975-04-29 | Rca Corp | Method of making a semiconductor device |
US4033788A (en) * | 1973-12-10 | 1977-07-05 | Hughes Aircraft Company | Ion implanted gallium arsenide semiconductor devices fabricated in semi-insulating gallium arsenide substrates |
US3928082A (en) * | 1973-12-28 | 1975-12-23 | Texas Instruments Inc | Self-aligned transistor process |
US3902926A (en) * | 1974-02-21 | 1975-09-02 | Signetics Corp | Method of making an ion implanted resistor |
US3933528A (en) * | 1974-07-02 | 1976-01-20 | Texas Instruments Incorporated | Process for fabricating integrated circuits utilizing ion implantation |
US3925105A (en) * | 1974-07-02 | 1975-12-09 | Texas Instruments Inc | Process for fabricating integrated circuits utilizing ion implantation |
GB1492447A (en) * | 1974-07-25 | 1977-11-16 | Siemens Ag | Semiconductor devices |
JPS5431872B2 (de) * | 1974-09-06 | 1979-10-09 | ||
US3950188A (en) * | 1975-05-12 | 1976-04-13 | Trw Inc. | Method of patterning polysilicon |
US4045250A (en) * | 1975-08-04 | 1977-08-30 | Rca Corporation | Method of making a semiconductor device |
US4025364A (en) * | 1975-08-11 | 1977-05-24 | Fairchild Camera And Instrument Corporation | Process for simultaneously fabricating epitaxial resistors, base resistors, and vertical transistor bases |
US4033787A (en) * | 1975-10-06 | 1977-07-05 | Honeywell Inc. | Fabrication of semiconductor devices utilizing ion implantation |
US4030942A (en) * | 1975-10-28 | 1977-06-21 | International Business Machines Corporation | Semiconductor masking for device fabrication utilizing ion implantation and other methods |
US4001050A (en) * | 1975-11-10 | 1977-01-04 | Ncr Corporation | Method of fabricating an isolated p-n junction |
US4062699A (en) * | 1976-02-20 | 1977-12-13 | Western Digital Corporation | Method for fabricating diffusion self-aligned short channel MOS device |
US4052229A (en) * | 1976-06-25 | 1977-10-04 | Intel Corporation | Process for preparing a substrate for mos devices of different thresholds |
US4069068A (en) * | 1976-07-02 | 1978-01-17 | International Business Machines Corporation | Semiconductor fabrication method for improved device yield by minimizing pipes between common conductivity type regions |
US4140547A (en) * | 1976-09-09 | 1979-02-20 | Tokyo Shibaura Electric Co., Ltd. | Method for manufacturing MOSFET devices by ion-implantation |
DE3165937D1 (en) * | 1981-04-14 | 1984-10-18 | Itt Ind Gmbh Deutsche | Method of making an integrated planar transistor |
US4694566A (en) * | 1982-04-12 | 1987-09-22 | Signetics Corporation | Method for manufacturing programmable read-only memory containing cells formed with opposing diodes |
JPS6119520A (ja) * | 1984-07-06 | 1986-01-28 | Nippon Denso Co Ltd | 搬送装置 |
JPH0784251B2 (ja) * | 1986-01-16 | 1995-09-13 | 日本電装株式会社 | 整列装填装置 |
JPH0699038B2 (ja) * | 1986-02-27 | 1994-12-07 | 日本電装株式会社 | 連続波状フィンの搬送装置 |
KR900005871B1 (ko) * | 1987-09-21 | 1990-08-13 | 삼성전자 주식회사 | 반도체 메모리소자의 제조방법 |
US5244821A (en) * | 1991-06-07 | 1993-09-14 | At&T Bell Laboratories | Bipolar fabrication method |
DE602008006579D1 (de) * | 2008-12-12 | 2011-06-09 | Abb Technology Ag | Herstellungsverfahren eines Leistungshalbleiterbauelements |
-
1972
- 1972-03-13 US US00234021A patent/US3756861A/en not_active Expired - Lifetime
- 1972-09-19 CA CA152,079A patent/CA963980A/en not_active Expired
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1973
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- 1973-03-09 IT IT67671/73A patent/IT980547B/it active
- 1973-03-09 NL NL7303358.A patent/NL155983B/xx not_active IP Right Cessation
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- 1973-03-13 JP JP48028651A patent/JPS493581A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2450881A1 (de) * | 1973-10-26 | 1975-04-30 | Signetics Corp | Verfahren zur herstellung von halbleitervorrichtungen |
DE2534801A1 (de) * | 1974-11-25 | 1976-05-26 | Ibm | Verfahren zum herstellen von dotierten gebieten in einem halbleiterkoerper durch ionen-implantation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NL7303358A (de) | 1973-09-17 |
IT980547B (it) | 1974-10-10 |
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NL155983B (nl) | 1978-02-15 |
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