DE2405067A1

DE2405067A1 - Verfahren zum herstellen einer halbleiteranordnung

Info

Publication number: DE2405067A1
Application number: DE19742405067
Authority: DE
Inventors: Reinhold Kaiser
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1974-02-02
Filing date: 1974-02-02
Publication date: 1975-08-07
Also published as: DE2405067C2; US4045258A

Description

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH
Frankfurt/Main, Theodor-Stern-Kai 1

Heilbronn, den 31. Januar 1974 PT-La/nae - HN 74/4

"Verfahren zum .Herstellen einer Halbleiteranordnung"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer
Halbleiteranordnung, bei dem eine Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp in einen Halbleiterkörper mit Hilfe der Diffusionsmaskentechnik eindiffundiert wird.

Ein solches Verfahren ist bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird als Diffusionsmaske bekanntlich eine maskierende Schicht verwendet, die diffusionshemmend wirkt und beispielsweise aus Siliziumdioxid oder aus Siliziumnitrid
besteht. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches die Herstellung einer Halbleiteranordnung mit mindestens einem pn-übergang' gestattet, dessen Sperreigenschaften verbessert werden. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung vorgeschlagen, daß eine. Halbleiterzone
vom zweiten Leitungstyp derart in den Halbleiterkörper ein-

509832/0547

gebracht wird, daß der zur Halbleiteroberfläche hin verlaufende Teil dieser Halbleiterzone vom zweiten Leitungstyp zumindest teilweise in demjenigen Bereich an die
Halbleiteroberfläche tritt, der bei der Herstellung der
Halbleiterzone .vom ersten Leitungstyp von- der maskierenden Schicht bedeckt ist.

Die! Halb leit erz one vom zweiten Leitung s typ wird entweder

völlig in die Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp eingebettet oder derart ausgebildet, daß sie sich zumindest auf einer Seite bzw. teilweise über die Halbleiterzone , vom ersten Leitungstyp hinaus in den Halbleiterkörper erstreckt. Erstreckt sich die Halbleiterzone vom zweiten
Leitungstyp über die Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp hinaus in den Halbleiterkörper, so kann die Halbleiterzone vom zweiten Leitungstyp in einfacher Weise dadurch kontaktiert werden, daß am Halbleiterkörper eine Elektrode angebracht wird. Dies setzt allerdings voraus, daß der
Halbleiterkörper denselben Leitungs typ wie die Halbleiterzone vom,zweiten Leitungstyp und damit den zweiten Leitung sty ρ aufweist.

Die Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp und die Halbleiterzone vom zweiten Leitungstyp finden mit ihrem dazwischen befindlichen pn-übergang beispielsweise als Piode oder als

509832/ÖS47

Kapazität Verwendung. Der Halbleiterkörper hat in diesem Fall vorzugsweise den zweiten Leitungstyp. Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß der Halbleiterkörper in diesem Fall den ersten Leitungstyp aufweist.

Die Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp kann beispielsweise auch als Basiszone eines Transistors verwendet . werden. In diesem Fall ist die Halbleiterzone vom zweiten Leitungstyp vorzugsweise die Emitterzone des Transistors. Die Kollektorzone des Transistors wird in diesem Fall vorzugsweise durch den Halbleiterkörper gebildet.

Die Halbleiterzone vom zweiten Leitungstyp ist vorzugsweise dünner als die Halbleiterzone vom- ersten Leitungstyp. Die Halbleiterzone vom zweiten Leitungstyp wird vorzugsweise wie die Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp durch Diffusion hergestellt. Das Diffusionsfenster zur Herstellung der Halbleiterzone vom zweiten Leitungstyp durch Diffusion wird vorzugsweise größer als das Diffusionsfenster zur Herstellung der Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp gemacht.

Um die Kontaktierung der Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp zu erleichtern, wird in den Halbleiterkörper vorzugsweise noch eine zweite Zone vom ersten Leitungs- ■

$09832/05*7'■'■"

2Ä05067

-A-

typ eingebracht, die die erste ,Zone vom ersten Leitungstyp überlappt oder zumindest berührt. Diese zweite Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp wird seitlich von der ersten Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp angeordnet. Die zweite Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp wird vorzugsweise zusammen mit der ersten Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp in den Halbleiterkörper diffundiert. Anstelle von nur einer zweiten Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp können natürlich auch mehrere zweite Zonen vom ersten Leitungstyp vorgesehen werden oder es besteht auch die Möglichkeit, die erste Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp durch eine zweite Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp ringförmig zu umgeben.

Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Die Figuren 1 und 2 und die ihnen entsprechenden Figuren 3 und 4 haben die Herstellung von zwei Halbleiterzonen vom entgegengesetzten Leitung^styp in einem Halbleiterkörper nach der Erfindung zum Gegenstand. Bei der Herstellung von zwei Halbleiterzonen vom entgegengesetzten Leitungstyp in einem Halbleiterkörper nach der Erfindung geht man beispielsweise gemäß der Figur 1 und der ihr entsprechenden

609832/0547

2A05067

Figur 3 von einem Halbleiterkörper 1 aus und versieht die eine Oberflächenseite des Halbleiterkörpers 1 mit einer diffusionshemmenden Isolierschicht 2, die beispielsweise aus Siliziumdioxid oder aus Siliziumnitrid besteht. In die Isolierschicht 2 wird anschließend eine Öffnung 3 · eingebracht, die als Diffusionsfenster dient. Durch dieses Diffusionsfenster 3 wird die Halbleiterzone 4 vom ersten Leitungstyp in den Halbleiterkörper 1 eindiffundiert. Erfolgt die Diffusion der Halbleiterzone 4 in oxydierender Atmosphäre, so entsteht während der Diffusion im Diffusionsfenster eine zweite Isolierschicht 5.

Zur Herstellung der Halbleiterzone vom zweiten Leitungstyp wird gemäß den Figuren 2 und 4 in..die Isolierschichten und 2 ein Diffusionsfenster 6 eingebracht^ welches größer ist als das Diffusionsfenster 3 zur Herstellung der HaIbieiterzone 4 vom ersten Leitungstyp. Durch dieses Diffusionsfenster 6 wird anschließend die Halbleiterzone 7 vom zweiten Leitungstyp gemäß den Figuren 2 und 4 in den Halbleiterkörper 1 bzw. in die Halbleiterzone 4 eindiffundiert. Besonders bemerkenswert ist, daß bei dem Verfahren nach der Erfindung das Diffusionsfenster 6 zur Herstellung der dünneren Halbleiterzone 7 vom zweiten Leitungstyp größer ist als das Diffusinsfenster 3 zur Herstellung-der dickeren Halbleiterzone 4 vom ersten Leitungstyp.

S09832/0S47

2405087

Die Figur 5 zeigt noch einmal den Halbleiterkörper 1 mit den eindiffundierten Halbleiterzonen 4 und 7 in Schnitt-"darsteilung. Die gestrichelten Linien 8 in den Figuren 2, 4 und 5 deuten die ursprünglichen Abmessungen der ersten Isolierschicht 2 nach der Herstellung des ersten Diffusionsfensters 3 an. Der Halbleiterkörper 1 hat beispielsweise den ersten oder den zweiten Leitungstyp. Zwischen den beiden Halbleiterzonen 4 und 7 vom ersten und zweiten Leitungstyp entsteht gemäß der Figur 5 der pn-übergang 9. Der Halbleiterkörper 1 besteht beispielsweise aus Silizium. Die Halbleiteranordnung der Figuren 2 bzw. 4 und 5 kann beispielsweise als Diode oder als Transistor Verwendung finden. Bei Verwendung als Transistor bildet der Halbleiterkörper 1 die Kollektorzone des Transistors, während die Basiszone durch die Halbleiterzone 4 und die Emitterzone durch die Halbleiterzone 7 gebildet werden^ Bei Verwendung als Diode hat der Halbleiterkörper 1 im allgemeinen den entgegengesetzten Leitungstyp wie die Halbleiterzone 4, was vor allem bei. integrierten Schaltkreisen der Fall ist, doch kann der Halbleiterkörper 1 bei Verwendung als Diode auch den gleichen Leitungstyp wie die Halbleiterzone 4 haben. Die Diode selbst wird durch die beiden Halbleiterzonen 4 und .7 vom entgegengesetzten Leitungstyρ mit dem dazwischen befindlichen pn-übergang 9 gebildet.

509832/0547

Bei dem geschilderten Ausführungsbeispiel ist die Bedingung der Erfindung erfüllt, daß der zur Halbleiteroberfläche hin verlaufende Teil Io der Halbleiterzone 7 vom zweiten Leitungstyp an- die Halbleiteroberfläche in demjenigen Bereich der Halbleiteroberfläche tritt, der bei der Herstellung der Halbleiterzone 4 vom ersten Leitungstyp von der ersten Isolierschicht 2 bedeckt wird.

Die Figuren 6 bis 8 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel' der Erfindung. Die Figur 6 entspricht der Figur 3 des ersten Ausführungsbeispiels, und zwar wird zunächst wieder in einen Halbleiterkörper 1 eine Halbleiterzone 4 vom ersten Leitungstyp durch eine Öffnung 3 in einer auf ■ der Halbleiteroberfläche befindlichen Isolierschicht 2 eindiffundiert. Erfolgt diese Diffusion in oxydierender Atmosphäre, so entsteht wieder eine zweite Isolierschicht 5, die die eindiffundierte·Halbleiterzone 4 vom ersten Leitungstyp im Bereich des Diffusionsfensters 3 bedeckt.

Gemäß der Figur 7 wird nach der Herstellung der Halbleiterzone 4 in den Halbleiterkörper 1 eine weitere Halbleiterzone eindiffundiert^ und zwar die Halbleiterzone 7 vom zweiten Leitungstyp, die mit der Halbleiterzone 4 vom er stm Leitungstyp einen pn-übergang 9 bildet.- Die Diffu--

50 98 3 2/ÖS4

sion.der Halbleiterzone 7, die dünner als die Kalbleiterzone 4 ist, erfolgt gemäß den Figuren 7 und 8 durch eh Diffusionsfenster 6, welches größer ist als das Diffusionsfenster 3 für die Herstellung der Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp. Das Diffusionsfenster 6 wird so angeordnet, daß die Halbleiterzone 4 seitlich unter Bereiche der ursprünglichen Isolierschicht 2 zu liegen kommt. Die gestrichelten Linien 8 in den Figuren 7 und 8 zeigen wieder wie im ersten Ausführungsbeispiel die ursprüngliche Begrenzung der ersten Isolierschicht nach der Herstellung des ersten Diffusionsfensters 3. Die Halbleiterzone 7 vom zweiten Leitungstyp ist im Ausführungsbeispiel der Figuren 7 und 8 weiterhin so angeordnet, daß sie auf einer Seite über die Halbleiterzone 4 vom ersten Leitungstyp hinausragt und sich in den Halbleiterkörper 1 erstreckt. Stimmt der Leitungstyp des Halbleiterkörpers 1 mit dem der Halbleiterzone 7 überein, so besteht in diesem Fall die Möglichkeit, die Halbleiterzone 7 durch Kontaktierung des Halbleiterkörpers 1 zu kontaktieren. Die Halbleiterzone 7 kann sich natürlich auch allseitig in den Halbleiterkörper 1 über die Halbleiterzone 4 hinaus erstreckend Die Anordnung der Figuren und 8 kann beispfelsweise als Diode oder als Kapazität Verwendung finden.

50983 270547

Die Figuren 9 bis 11 zeigen ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung, welches sich von dem Ausführungsbeispiel der
Figuren 7 und 8 dadurch unterscheidet, daß in den Halbleiterkörper 1 noch zusätzlich eine Halbleiterzone 11
vom Leitungstyp der Halbleiterzone 4 und damit vom
ersten Leitungstyp eingebracht ist, die die Halbleiterzone 4 überlappt oder zumindest berührt und zur Kontaktierung der.Halbleiterzone 4 dient. Diese Halbleiterzone 11 wird gemäß der Figur 9 beispielsweise gleichzeitig mit der Halbleiterzone '4. in den Halbleiterkörper 1
eindiffundiert, und zwar durch das Diffuäionsfenster 12. Erfolgt diese Diffusion in oxydierender Atmosphäre, so
bildet sich auch in dem Diffusionsfenster 12 eine zweite Isolierschicht 5 aus. Die Figur 11 zeigt die Halbleiteranordnung noch einmal in Schnittdarstellung. Die gestrichelten Linien-8 zeigen wieder· die ursprünglichen
Abmessungen der mit dem ersten Diffusionsfenster 3
versehenen ersten Isolierschicht 2.

Die Figuren 12 und 13 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem zwei Halbleiterzonen 11 vom Leitungstyp der Halbleiterzone 4 und damit vom ersten Leitungs- . typ zu beiden Seiten der Halbleiterzone 4 vorgesehen sind und die Halbleiterzone 4 überlappen. Diese Halbleiterzonen 11, die vorzugsweise gleichzeitig mit der Halbleiter-

509832/0S47

- ίο -

zone 4 in den Halbleiterkörper 1 eindiffundiert werden, haben wieder wie in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel die Funktion von Anschlußzonen, an denen Elektroden zur Kontaktierung der Halbleiterzone 4 angebracht werden.

In der Figur 13 ist noch die Halbleiterzone 7 in die Halbleiterzone 4 eingebracht. Im Ausführungsbeispiel der Figur 13 befindet sich die Halbleiterzone 7 vom zweiten Leitungstyp völlig innerhalb der Halbleiterzone 4 vom ersten Leitungstyp¹ und ragt somit nicht über die Halbleiterzone 4 hinaus. Auch bei der Anordnung der Figur ist wieder die Bedingung erfüllt, daß die Halbleiterzone seitlich unter der ursprünglichen Isolierschicht 2 endet. Das Diffusionsfenster zur Herstellung der Halbleiterzone vom zweiten Leitungstyp ist im Ausführungsbeispiel der Figur 13 ebenfalls größer als das Diffusionsfenster zur Herstellung der Halbleiterzone 4 vom ersten Leitungstyp, wie die gestrichelten Linien 8 erkennen lassen. Die Anordnung der Figur 13 kann beispielsweise wieder als Diode, als Kapazität oder als Transistor Verwendung finden.

Di«! Figur 14 zeigt schließlich noch ein Ausführungsbei— spiel der Erfindung, bei dem nicht nur eine Halbleiterzone 4 vom ersten Leitungstyp vorhanden ist, sondern zwei Halbleiterzonen 4 vom ersten Leitungstyp, die In den HaIb-

24050S7

.leiterkörper 1 derart eindiffundiert werden, daß sie sich überlappen. Dabei entsteht der Überlappungsbereich 13. Die beiden Halbleiterzonen 4 der Figur 14 werden am besten als erste Halbleiterzonen vom ersten Leitungstyp bezeichnet, da keine dieser beiden Halbleiterzonen mit der im wesentlichen nur für die Kontaktierung vorgesehenen zweiten Halbleiterzone 11 vom ersten Leitungstyp verwechselt werden darf.

Die Halbleiterzone 7 wird bei der Anordnung der Figur 14 in den Überlappungsbereich 13 eindiffundiert, und zwar gemäß der Erfindung derart, daß der Rand der Halbleiterzone 7, der sich zur Halbleiteroberfläche erstreckt, unter die Isolierschicht 2 zu liegen kommt, die bereits bei der Diffusion der Halbleiterzonen 4 auf der Halbleiteroberfläche vorhanden war. Die Halbleiteranordnung der Figur 14 kann ebenfalls beispielsweise als Diode, als Kapazität oder als Transistor verwendet werden.

509832/ÖSA7

Claims

- 12 Patentansprüche

\l)j Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung, bei dem eine Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp in einen Halbleiterkörper mit Hilfe der Diffusionsmaskentechnik eindiffundiert wird, dadurch gekennzeichnet,daß eine Halbleiterzone vom zweiten Leitungstyp derart in den Halbleiterkörper eingebracht wird, daß der zur Halbleiteroberfläche hin verlaufende Teil dieser Halbleiterzone vom zweiten Leitungstyp zumindest teilweise in demjenigen Bereich an die Halbleiteroberfläche tritt, der bei der Herstellung der Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp von der maskierenden Schicht bedeckt ist.
2) Verfahren nach Anspruch 1, ,dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterzone vom zweiten Leitungstyp völlig in die Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp eingebettet ist=
3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Halbleiterzone vom zweiten Leitungstyp zumindest auf einer Seite über die Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp hinaus in den Halbleiterkörper erstreckt.
4) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

S09832/0S47

der Halbleiterkörper denselben Leitungstyp wie die Halbleiterzone vom zweiten Leitungstyp aufweist.
5) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterzone vom zweiten Leitungstyp durch An-: bringen einer Elektrode am Halbleiterkörper kontaktiert wird.
6) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, ' daß der Halbleiterkörper den ersten Leitungstyp aufweist.
7) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterzone vom zweiten Leitungstyp dünner als die Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp ist.
8) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterzone vom zweiten Leitungstyp durch Diffusion hergestellt wird.
9) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge- . kennzeichnet, daß das Diffusionsfenster zur Herstellung der Halbleiterzone vom zweiten Leitungstyp größer als das Diffusionsfenster zur Herstellung der Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp ist.

509632/0547
10) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in den Halbleiterkörper eine Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp eingebracht wird, die die erste Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp überlappt oder zumindest berührt.
11) Verfahren nach Anspruch lo, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp seitlich von der ersten Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp angeordnet wird.
12) Verfahren nach Anspruch lo. oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf der zweiten Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp eine Elektrode zur Kontaktierung der ersten Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp angebracht wird.
13) Verfahren nach einemi der Ansprüche Io bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere zweite Halbleiterzonen vom ersten Leitungstyp vorgesehen, werden.
14). Verfahren nach einem; der Ansprüche Io bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine· zweite Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp vorgesehen ist, die die erste Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp ringförmig umgibt.

509*32/0547
15) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Halbleiterzonen vom ersten Leitungstyp in den Halbleiterkörper derart eindiffundiert werden, daß sie einander überlappen, und daß die Halbleiterzone vom zweiten Leitungstyp in den Überlappungsbereich eindiffundiert wird.

5G9832/0SA7