DE2414033A1 - Verfahren zur herstellung von halbleiterelementen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von halbleiterelementen

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Description

PATENTANWƄLTE HENKELā€” KERN ā€” FEILER ā€” HƄNZELā€” MƜLLER
DR-PHIL. DIPL.-ING. DR. RER. NAT. DIPL.-ING. DIPL.-ING.
TELEX: 05 29 B02 HNKL D EDUARD-S CH MID-STRASSE 2 BAYERISCHEHYPOTHEKEN-UND
TELEFON: (08 11) 66 3197.66 30 91-92 " ĪæĪ»Ī»Ī» ā€ž(Ī™Ļ‡Ī¹ĻĻ€Ī¹Ī™Īœ on WECHSELBANK MƜNCHEN NR. 318 - 85 IU
TELEGRAMME: ELLIPSOID MƜNCHEN D-8000 MUNLHtN i>Ć¼ POSTSCHECK: MCHN 162147-809
Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha ^ ~L ]Ql
Tokio, Japan 9 Ī› 1 A Ī  ^ĪŠ
Verfahren zur Herstellung von Halbleiterelementen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterelementen unter Anwendung eines Ionenin;jektionsverfahrens, und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterelementen unter Ausnutzung einer bestimmten Erscheinung, die im Halbleitermaterial der Grundschicht bzwo des Substrats infolge der Injektion von beschleunigten Ionen in das Substrat auftritt.
Als Verfahren zur Herstellung von Halbleiterelementen ist uā€ža, das sogenannte PLANOX- oder ISOPLANAR-Verfahren bekannt. Bei diesem Verfahren wird selektiv ein Ɯberzug aus Siliziumnitrid (SiJƜ.) auf eine FlƤche eines Halbleitersubstrats aufgetragen, und das Substrat mit dem Ɯberzug wird in oxydierender AtmosphƤre bei hoher Temperatur oxydiert, um die SubstratoberflƤche selektiv in der Weise zu oxydieren, daƟ die mit dem SiliziumnitridĆ¼berzug versehenen Teile der.SubstratoberflƤche nicht oxydiert werden, wƤhrend die nicht mit dem Ɯberzug versehenen FlƤchenbereiche einer Oxydierung unterworfen werden. Dieses Verfahren ist insofern vorteilhaft, als der
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Hƶhenunterschied zwischen der SubstratoberflƤche und der oxydierten OberflƤche gering ist, so daƟ die Mƶglichkeit fĆ¼r einen Bruch eines spƤter auf beide FlƤchenbereiche aufgebrachten Aluminium-Leitungszugs herabgesetzt wirdo Beim Oxydationsvorgang kann jedoch das speziell verwendete Oxydationsmittel, wie Dampf oder Sauerstoff, seitlich in den unmittelbar unter dem SiliziumnitridĆ¼berzug an dessen GrenzflƤche gelegenen Abschnitt des Substrats hineindiffundieren und letzteres oxydieren. Hierbei nimmt das Volumen des oxydierten Abschnitts zu, so daƟ die Kante des genannten Ɯberzugs hochgedrĆ¼ckt wird, was zur Bildung eines Vorsprungs bzw. einer Erhebung auf der oxydierten FlƤche fĆ¼hrte An diesem Vorsprung kann aber ein darĆ¼ber aufgetragener Aluminium-Leitungszug brechen. AuƟerdem kƶnnen an den unmittelbar mit der Siliziumnitridschicht in BerĆ¼hrung stehenden Abschnitten der Substratā€” oberflƤche infolge eines Unterschieds im thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Siliziumnitrid und dem Halblei termaterial des Substrats starke GitterschƤden und hohe Belastungen oder Beanspruchungen auftreten, was im Hinblick auf die geforderten Eigenschaften des gebildeten Halbleiterelements nachteilig und daher zu vermeiden ist.
Zur Verminderung der genannten Gitter schaden und Beanspruchungen ist bereits vorgeschlagen worden, zunƤchst eine dĆ¼nne Schicht aus Siliziumdioxid auf eine OberflƤche eines Z0B0 aus Silizium zu bildenden Substrats aufzubringen und danach einen SiliziumnitridĆ¼berzug auf diese dĆ¼nne Schicht aufzutragen. Bei diesem Verfahren kann aber das Oxydationsmittel, wie Dampf oder Sauerstoff, ebenfalls seitlich in den unmittelbar unter der Kante des NitridĆ¼berzugs an dessen GrenzflƤche befindlichen Abschnitt des Substrats hineindiffundieren und letzteres, ebenso v/ie beim vorher beschriebenen Verfahren, oxydieren. AnschlieƟend werden der NitridĆ¼berzug und die Dioxidschicht entfernt, bis die OberflƤche des Substrats selektiv freigelegt
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isto WƤhrend dieser Abtragung der Siliziumdioxidschicht kann an dem Abschnitt des Substrats, der anfƤnglich mit dem Ii tri dĆ¼ber zug versehen worden ist, an der G-renzf lache eine Vertiefung oder Aushƶhlung ausgebildet werden, da Silizium beim Ƅtzen mit verdĆ¼nnter FluorwasserstoffsƤure, wie sie Ć¼blicherweise fĆ¼r das Abtragen der Siliziumdioxidschicht verwendet wird, weniger stark angegriffen wird als das Siliziumdioxid. Ebenso wie der genannte Vorsprung kann auch diese Vertiefung oder Aushƶhlung zu einem Bruch der spƤter aufgetragenen Aluminium-LeitungszĆ¼ge fĆ¼hren.
AuƟerdem kann das PLAHOX- oder ISOPLANAR-Verfahren fĆ¼r die Herstellung von mit ultrahohen Frequenzen arbeitenden Halbleiterelement en angewandt werden.
Zur Verbesserung ihrer Betriebseigenschaften bei ultrahohen Frequenzen sind derartige Kalbleiterelemente mit einer kammfƶrmigen oder gitterartigen Emitterkonstruktion und mit Deckschicht- oder Overlayelektroden auf der Oxidschicht versehen. Bei einer Erhƶhung der Betriebsfrequenz wird bei derartigen Elementen Ć¼blicherweise die Breite des Emitterstreifens und der Elektrode dafĆ¼r verkleinert, wƤhrend gleichzeitig auch der Abstand zwischen dem Emitterbereich und den Basiselektroden verkleinert wird. Bei dem im Bereich von ultrahohen Frequenzen erforderlichen hohen VerstƤrkungsgrad bedeutet die zusƤtzliche KapazitƤt, die durch den Oxidfilm auf der OberflƤche des Halbleiterelements zwischen den einzelnen Emitter- und Basiselektroden sowie dem Kollektor gebildet wird, eine erhebliche BeeintrƤchtigung der Hochfrequenzparameter oder -eigenschaften infolge des Schichtaufbaus dieser Elektroden, und dies kann eine der hauptsƤchlichen Ursachen fĆ¼r eine EinschrƤnkung der Eigenschaften des Halbleiterelements darstellen. Wenn die Dicke des auf der SubstratoberflƤche vorgesehenen Oxidfilms zur Herabsetzung der zusƤtzlichen KapazitƤt ver-
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grĆ¶ĆŸert wird, wird der Hƶhenunterschied zwischen dem und der OberflƤche ziemlich groƟ, was wiederum zu dem vorher beschriebenen Bruch der Aluminium-LeitungszĆ¼ge fĆ¼hren kann. AuƟerdem nimmt dabei die Tiefe der -Basis- und EmitterĆ¼bergƤnge zu, wƤhrend sich die seitliche Diffusion lƤngs der SubstratoberflƤche ausbreitetĀ» Nach dem Auftragen der Elektroden auf das Substrat reagiert deren Metall auf dem Halbleitermaterial Ć¼ber eine lƤnge, die gleich groƟ oder grĆ¶ĆŸer ist als die Strecke der Querdiffusion, bis die Spannung, welcher die ElƟJƖjroden zu widerstehen vermƶgen, verringert wird. Mƶglicherweise kƶnnen auch die ƜbergƤnge oder Grenzschichten zusammenbrechen. Zudem besitzt der nach bekannten Verfahren hergestellte Diffusionsbereich mit wenigen Ausnahmen, z.Bo mit Ausnahme de? Diffusionsbereichs bei Mesa-Halbleiterelementen, eine durch die Diffusion hervorgerufene KrĆ¼mmungĀ· Ein im Diffusionsbereich entstehendes elektrisches PeId konzentriert sich dann auf den gekrĆ¼mmten Diffusionsabschnitt und setzt die Spannung herab, welcher dieser Bereich zu widerstehen vermag. AuƟerdem beeintrƤchtigt bei Hochfrequenz-Transistoren der Abstand zwischen den Penstern fĆ¼r die Elektroden in einem Siliziumdioxidfilm auf dem Emitter- und Basisbereich sehr stark die Eigenschaften des Transistors, und dieser Abstand wird verkleinert, je stƤrker sich die Arbeitsfrequenz in Richtung auf den ultrahohen Frequenzbereich verschiebt. Bei dem fĆ¼r die Ausbildung der Elektroden bisher angewandten Photolithographieverfahren mĆ¼ssen daher die Masken mit groƟer Genauigkeit registerhaltig sein, wƤhrend fĆ¼r die Einstellung des Ƅtzens des Siliziumdioxidfilms groƟes technisches Geschick erforderlich ist. Mit den herkƶmmlichen Photolithographieverfahren ist es lediglich mƶglich, auf dem Siliziumdioxidfilm Muster mit Linien auszubilden, deren kleinste Breite im Bereich von etwa 1,0 - 1,5 M liegt. Da mit ultrahohen Frequenzen arbeitende Halbleitervorrichtungen einen schmƤleren Emitterbereich besitzen, werden ihre ligenschaf-
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ten "bei ultrahohen Frequenzen nicht nur durch eine durch die BodenflƤche des Diffusionsbereichs gebildete KapazitƤt, sondern auch durch eine zusƤtzliche, durch ihre Quer- oder SeitenflƤche erzeugte KapazitƤt beeintrƤchtigt. Hieraus ergeben sich EinschrƤnkungen bezĆ¼glich der Arbeitsweise -von Halbleiterelementen im Bereich ultrahoher Frequenzen.
Damit auf einem einzigen Siliziumsubstrat angeordnete aktive und reaktive Elemente elektrisch gegeneinander isoliert sind, kann das PLANOX- oder ISOPLANAR-Verfahren angewandt werden, um auf dem Substrat zwischen den Elementen Siliziumdioxidbereiche auszubilden. Bei einer WƤrmebehandlung zur Ausbildung dieser Siliziumdioxidbereiche kann die bereits im Substrat erreichte Verteilung der Verunreinigungen bzw. Stƶrstellen oder Iremdatome verƤndert werden, wobei die Oxydation nicht nur in Sichtung der Tiefe des Substrats, sondern auch in Querrichtung desselben fortschreitet. Dies fĆ¼hrt zu ernstlichen Schwierigkeiten bezĆ¼glich der Konstruktion und Herstellung von integrierten Schaltkreisen und beeintrƤchtigt die Anordnung von aktiven und reaktiven Elementen in hoher Verteilungsdichteo
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Halbleiterelementen mit ausgezeichneten elektrischen Eigenschaften unter Vermeidung der dem bekannten Verfahren anhaftenden und ausfĆ¼hrlich erlƤuterten Nachteile zu schaffenā€ž
Nach diesem Verfahren sollen auf einfache Weise Halbleiterelemente mit im Vergleich zu den nach dem bekannten Verfahren hergestellten Halbleiterelementen verbesserten Eigenschaften, jedoch unter Beibehaltung der Vorteile des bekannten Verfahrens, hergestellt werden kƶnnen. Insbesondere sollen dabei die Hochfrequenzeigenschaften entscheidend verbessert werden. Die Halbleiterelemente mit ausgezeichneten Eigenschaften sollen
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sich Ć¼berdies mit hoher Verteilungsdichte zu einem integrierten Schaltkreis zusammensetzen lassen.
Diese technische Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Herstellung von Halbleiterelementen erfindungsgemƤƟ dadurch gelƶst, daƟ zur Ausbildung selektiver Injektionsbereiche beschleunigte, geladene Teilchen in ausgewƤhlte Abschnitte der OberflƤche eines Substrats aus Halbleitermaterial injiziert werden, und daƟ das Substrat mit den Injektionsbereichen in einer oxydierenden AtmosphƤre erhitzt wird, um das Halbleitermaterial der Injektionsbereiche in eine entsprechende Oxidisolierung umzuwandeln.
In weiterer Ausgestaltung ist dieses Verfahren erfindungsgemƤƟ dadurch gekennzeichnet, daƟ auf ausgewƤhlten Abschnitten der OberflƤche eines Substrats aus Halbleitermaterial ƜberzĆ¼ge zur Abschirmung von geladenen und beschleunigten leuchen ausgebildet werden, daƟ die OberflƤche des Substrats mit beschleunigten, geladenen Teilchen bestrahlt wird, um die geladenen Teilchen in die nicht abgedeckten Bereiche der SubstratoberflƤche zu injizieren, daƟ danach die ƜberzĆ¼ge von der SubstratoberflƤche entfernt werden, daƟ das Substrat in einer oxydierenden AtmosphƤre erhitzt wird, um auf dieser OberflƤche, einschlieƟlich der mit den geladenen Teilchen injizierten Bereiche, eine Oxidisolation wachsen zu lassen, und daƟ die Oxidisolation selektiv von der SubstratoberflƤche abgetragen wird, um ausgewƤhlte Abschnitte derselben freizulegen.
In noch weiterer Ausgestaltung ist die Erfindung bei einem Verfahren zur Herstellung von mit ultrahoher Frequenz arbeitenden Halbleiterelementen dadurch gekennzeichnet, daƟ ausgewƤhlte Abschnitte einer OberflƤche eines Substrats aus einem Halbleitermaterial mit beschleunigten, geladenen Teilchen
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bestrahlt werden, um selektiv Abschnitte oder Bereiche hoher OxydationsfƤhigkeit auf den ausgewƤhlten OberflƤchenabschnitten zu bilden, daƟ das Substrat sodann mit diesen Bereichen in einer oxidierenden AtmosphƤre erwƤrmt wird, um auf der SubstratoberflƤche einen Oxidfilm zu bilden, daƟ der Oxidfilm danach selektiv von den nicht mit den geladenen Teilchen bestrahlten Abschnitten der SubstratoberflƤche abgetragen wird, so daƟ die genannten Bereiche der OberflƤche freigelegt werden, und daƟ eine bestimmte LeitfƤhigkeit verleihende Fremdatome bzw. ein Stƶrstoff in die freiliegenden OberflƤchenbereiche des Substrats eindiffundiert/wird, um ƜbergƤnge zu bilden, die an den in das Substrat eingebetteten Abschnitten des Oxidfilms enden.
Eine Abwandlung des erfindungsgemƤƟen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daƟ auf ausgewƤhlten Abschnitten der OberflƤche eines Substrats aus Halbleitermaterial erste ƜberzĆ¼ge zur Abschirmung von geladenen Teilchen ausgebildet werden, daƟ die SubstratoberflƤche dann mit beschleunigten, geladenen Teilchen bestrahlt wird, um letztere in diejenigen Bereiche der SubstratoberflƤche zu injizieren, auf denen die ersten ƜberzĆ¼ge nicht ausgebildet worden sind, daƟ die ersten ƜberzĆ¼ge von der SubstratoberflƤche abgetragen werden, daƟ das Substrat sodann in einer oxydierenden AtmosphƤre erhitzt wird, um auf der SubstratoberflƤche, einschlieƟlich der mit den geladenen Teilchen injizierten Bereiche, eine Oxidisolierung anwachsen zu lassen, daƟ die Oxidisolierung selektiv von der SubstratoberflƤche abgetragen wird, um die ausgewƤhlten OberflƤehenabschnitte des Substrats freizulegen, daƟ zur Ausbildung erster Diffusionsbereiche eine bestimmte erste LeitfƤhigkeit verleihende Fremdatome in die freiliegenden OberflƤchenabschnitte des Substrats eindiffundiert werden, daƟ hierauf auf den freiliegenden OberflƤchenabschnitten des Substrats zweite ƜberzĆ¼ge zur Abschirmung von geladenen Teilchen vorgesehen werden, daƟ eine zweite Art geladener Teilchen
+ ) werden bzxvĀ» 409840/08^1
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in diejenigen Bereiche der freiliegenden OberflƤchenabschnitte des Substrats injiziert werden, auf denen die zweiten ƜberzĆ¼ge nicht ausgebildet sind, um im Substrat zweite Injektionsbereiche auszubilden, daƟ anschlieƟend die zweiten ƜberzĆ¼ge von der SubstratoberflƤche entfernt werden, daƟ das Substrat in einer oxydierenden AtmosphƤre erhitzt wird, um eine zweite Oxidisolierung auf der SubstratoberflƤche, einschlieƟlich der mit den zweiten geladenen Teilchen injizierten .Bereiche, zu bilden, daƟ die zweite Oxidisolierung selektiv von der SubstratoberflƤche abgetragen wird, so daƟ die SubstratoberflƤche teilweise freigelegt wird, und daƟ eine zweite LeitfƤhigkeit verleihende Fremdatome in die nunmehr freigelegten OberflƤchenabschnitte des Substrats eindiffundiert werden, um im Substrat zweite Diffusionsbereiche zwischen den ersten und den zweiten Diffusions be reichen derart herzustellen, daƟ die Enden der ƜbergƤnge von den in das Substrat eingebetteten Abschnitten der zweiten Oxidisolierung umschlossen sind.
In vorteilhafter Y/eiterbildung ist die Erfindung dadurch gekennaeichnet, daƟ auf einer OberflƤche eines Substrats aus einem Halbleitermaterial mit einem ersten Leittyp sowohl eine Schicht aus einen Halbleitermaterial eines zweiten Leittyps in Form eines Einkristalls als auch eine Schicht aus einem mehr kristallinen Halbleitermaterial angeoi'dnet werden, daƟ beschleunigte, geladene Teilchen in die Schicht aus mehrkristallinem Halbleitermaterial injiziert werden und daƟ die letzt-genannte, mit den geladenen Teilchen injizierte Schicht in einer oxydierenden AtmosphƤre erhitzt wird, um das Halbleitermaterial der mehrkristallinen Schicht in eine Oxidisolierung umzuwandeln.
Eine weitere Abwandlung des erfindungsgemƤƟen Verfahrens ist dabei dadurch gekennzeichnet, daƟ auf einer OberflƤche eines
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Substrats aus einem Halbleitermaterial eines ersten LeitfƤhigkeit sty ps ein isolierender Oxidfilm ausgebildet wird, daƟ dieser Oxidfilm selektiv von der SubstratoberflƤche abgetragen wird, um ausgewƤhlte Abschnitte der SubstratoberflƤche freizulegen, daƟ eine zweite LeitfƤhigkeit verleihende Fremdatome in die freiliegenden Abschnitte der SubstratoberflƤche eindiffundiert werden, um im Substrat Diffusionsbereiche zu bilden, daƟ durch epitaxiales Wachstum kristallines Halbleitermaterial gebildet wird, so daƟ auf jedem Diffusionsbereiche eine Schicht aus Halbleitermaterial in Form eines Einkristalls hergestellt wird, wƤhrend auf dem isolierenden Oxidfilm eine Schicht des mehrkristallinen Halbleitermaterials gebildet wird, daƟ auf den Schichten des Halbleitermaterials in Form des Einkristalls ƜberzĆ¼ge zur Abschirmung von geladenen Teilchen gebildet werden, daƟ die OberflƤche des Substrats mit beschleunigten geladenen !Teilchen bestrahlt wird, um die geladenen Teilchen in die Schicht aus mehrkristallinem Halbleitermaterial zu injizieren, und daƟ die mit den geladenen Teilchen injizierte Schicht des mehrkristallinen Halbleitermaterials erhitzt wird, um das Halbleitermaterial der mehrkristallinen Schicht in eine Oxidisolierung umzuwandeln.
Ein vorteilhaftes Merkmal der vorstehend beschriebenen Verfahren besteht darin, daƟ der Ɯberzug zur Abschirmung der geladenen Teilchen aus einem Film aus einem Material wie Siliziumnitrid, Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Aluminium, MolybdƤn, Wolfram und Gemischen davon hergestellt wird.
Ein anderes Merkmal besteht noch darin, daƟ das Substrat aus Silizium in Form eines Einkristalls gebildet wird und daƟ die geladenen Teilchen aus Ionen eines Elements wie Indium, Gallium, Antimon, Zinn und Arsen bestehen.
Im folgenden sind bevorzugte AusfĆ¼hrungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefĆ¼gten Zeichnung nƤher erlƤutert. Es zeigen:
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Pig. 1a, 1b und 1c schematische LƤngsschnittansichten zur Darstellung des sogenannten PLANOX- oder ISOPLANAR-Verfahrens zur selektiven Ausbildung von Oxidbereichen auf einem Substrat aus Halbleitermaterial in aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten, wobei in diesen Figuren der Idealfall veranschaulicht ist,
Figo 2 einen LƤngsschnitt durch einen Abschnitt des Substrats nach der Ausbildung der Oxidbereiche nach dem Verfahren gemƤƟ Figo 1,
Pig. 3a bis 3d den FigĀ« 1a bis 1c Ƥhnelnde Ansichten, welche jedoch eine Abwandlung des Verfahrens gemƤƟ den Figo 1a bis 1c veranschaulichen,
Pig. 4a bis 4e Teil-LƤngsschnittansichten eines Substrats aus Halbleitermaterial, das in verschiedenen Arbeitsschritten zur Herstellung eines Halbleiterelements mit Merkmalen nach der Erfindung bearbeitet wird,
Figo 5a bis 5m. Teil-LƤngsschnitte durch ein Substrat aus Halbleitermaterial, das zur Herstellung von mit ultrahoher Frequenz arbeitenden Halbleiterelementen gemƤƟ einem anderen Merkmal der Erfindung in aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten behandelt wird,
PigĀ«, 5n eine Teilaufsicht auf die Anordnung gemƤƟ Pigo 5m,
Figo 6A bis 6E der Pige 5 Ƥhnelnde Ansichten, welche jedoch eine Abwandlung des Verfahrens gemƤƟ Pige 5 veranschaulichen, und
Pig. 7a bis 7j Teil-LƤngsschnitte zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung eines sogenannten integrierten Large-Scale-Schaltkreises gemƤƟ einem anderen Merkmal der Erfindung in der Reihenfolge der Fertigungsschritte O
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In den I1Ig. 1a Ms 1c ist das vorher genannte, bekannte Verfahren zur Herstellung von Halbleiterelementen insbesondere anhand der Yerfahrensschritte zur selektiven Oxydierung einer OberflƤche eines Substrats aus Halbleitermaterial in der Reihenfolge der Fertigungssehritte dargestellt. GemƤƟ !ig, 1a weist ein Siliziumsubstrat 10 eine OberflƤche 12 und einen Ɯberzug 14 aus Siliziumnitrid (SiJSL) auf, welcher auf die OberflƤche 12 aufgetragen ist. Ersichtlicherweise kƶnnen mehrere ƜberzĆ¼ge aus Siliziumnitrid, wie der Ɯberzug 14> selektiv in einem vorbestimmten Muster oder Schema auf der OberflƤche 12 des Substrats 10 angeordnet sein. Wenn das Substrat 10 gemƤƟ Mg. 1a bei erhƶhter Temperatur in einer oxydierenden AtmosphƤre oxydiert wird, ergibt sich das Gebilde gemƤƟ Hg, 1b. GemƤƟ Mg0 1b ist der nicht mit dem Ɯberzug 14 versehene Abschnitt der OberflƤche des Substrats 10 unter Bildung eines Films 16 aus Siliziumdioxid (SiOp) oxydierte Gleichzeitig ist dabei der Ć¼berzug 14 unter Bildung einer OberflƤchenschicht 18 aus Siliziumdioxid teilweise oxydiert worden. AnschlieƟend werden verdĆ¼nnte FluorwasserstoffsƤure und heiƟe PhosphorsƤure nacheinander angewandt, um die SiIiziumdioxidschicht 18 bzw. den Siliziumnitrid-Ɯberzug 14 zu entfernen, so daƟ das Gebilde gemƤƟ Fig. 1c erhalten wirdĀ«, Dabei besitzt das Substrat 10 auf seiner OberflƤche 12 selektiv ausgebildete Filme aus Siliziumdioxid, obgleich in der Zeichnung nur ein Siliziumdicxid-Film 20 dargestellt ist.
Beim Abtragen der Schicht 18 und des Ɯberzugs 14 wird gleichzeitig der OberflƤchenabschnitt des vorher auf der Substrat-OberflƤche 12 ausgebildeten Oxydfilms 16 entfernt, so daƟ der resultierende Oxidfilm dĆ¼nner wird und seine OberflƤche gegenĆ¼ber der freiliegenden OberflƤche 12 des Substrats 10 nur geringfĆ¼gig hƶher liegt. In der Zeichnung ist dieser Hƶhenunterschied jedoch zur deutlicheren Veranschaulichung Ć¼bertrieben groƟ dargestellt, -beim nƤchsten Verfahrensschritt wird Ć¼ber
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die nunmehr freiliegenden Abschnitte der OberflƤche 12 ein dem Substrat leitfƤhigkeit verleihender Stƶrstoff bzw. ein Fremdatom eindiffundiert, wodurch nicht dargestellte aktivierte Regionen gebildet werden.
Bei Anwendung dieses Verfahrens kann der Hƶhenunterschied zwischen der OberflƤche des Substrats und der OberflƤche des darauf aufgebrachten Siliziumdioxid-IPilms verkleinert werden, so daƟ die Bruchtendenz eines spƤter auf das Substrat aufgebrachten Aluminium-Leitungszugs verringert wird.
Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf die Idealbedingungen beim genannten, bekannten Verfahren. TatsƤchlich kann jedoch ein Oxydationsmittel, wie Sauerstoff oder Dampf, seitlich in den Teil des Substrats hineindiffundieren, der unmittelbar unter dem ITi tri dĆ¼ber zug 14 an der GrenzflƤche der Substrat-OberflƤche zwischen dem OberflƤchenabschnitt, auf den der ITitridĆ¼berzug aufgebracht ist, und dem OberflƤchenabschnitt, auf welchem kein derartiger Ɯberzug vorhanden ist, liegt. Der Diffusionsabschnitt wird unter VolumenvergrĆ¶ĆŸerung oxydiert, so daƟ sich gemƤƟ Fig. 2 auf der OberflƤche des Oxidfilms 16 an der GrenzflƤche ein Vorsprung 22 ergibt. Infolge des auf diese Weise gebildeten Vorsprungs kann ein spƤter quer darĆ¼ber angeordneter Aluminium-Leitungszug mƶglicherweise brechen. Die Vorteile des bekannten Verfahrens lassen sich mithin nicht sicher erreichen.
Da zudem der Siliziumnitrid-Ɯberzug 14 unmittelbar auf die OberflƤche 12 des Substrats 10 aufgetragen wird, kƶnnen sich groƟe G-itterschƤden und hohe Beanspruchungen an dem Abschnitt der Substrat-OberflƤche 12 ergeben, welche1 mit dem Nitrid-Ɯberzug 14 in BerĆ¼hrung steht, was auf den Unterschied im WƤrmeausdehnungskoeffizienten zwischen den Werkstoffen des Ɯberzugs 14 und des Substrats 10 zurĆ¼ckzufĆ¼hren ist. Dies ist
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im Hinblick
jedoch/auf die Eigenschaften des fertigen Hal'bleiterelements unerwĆ¼nscht.
Eine Mƶglichkeit zur Vermeidung der genannten GitterschƤden und Beanspruchungen besteht darin, eine FlƤche eines Halbleitersubstrats gemƤƟ Mg. 3, in welcher den Teilen von Mg. entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen sind, mit einem Siliziumnitrid-Ɯberzug Ć¼ber einen dazwischengefĆ¼gten Siliziumdioxid-Film zu beschichten.
GemƤƟ Mg. 3a weist ein aus Halbleiter-Silizium bestehendes Substrat 10 einen auf seine OberflƤche 12 Ć¼ber einen dĆ¼nnen Mim 24 aus Siliziumdioxid aufgebrachten Siliziumnitrid-Ɯberzug 14 auf. Ersichtlicherweise sind dabei mehrere derartige ƜberzĆ¼ge 14 Ć¼ber jeweils zugeordnete, dĆ¼nne Oxidfilme 24 selektiv auf der OberflƤche 12 des Substrats 10 angeordnet. Durch anschlieƟendes Oxydieren des Substrats 10 mit dem Ć¼berzug 12 und dem Mim 24 auf die vorher in Verbindung mit Mg.1 beschriebene Weise wird dann gemƤƟ Mg. 3b ein Siliziumdioxid-Mlm 16 auf dem Abschnitt der Substrat-OberflƤche 12 ausgebildet, auf welchen der Nitrid-Ɯberzug nicht aufgetragen ist. Wie in Verbindung mit Mg. 2 beschrieben, kann dabei ein Oxydationsmittel, wie Sauerstoff oder Dampf, seitlich in das Substrat hineindiffundieren und den unmittelbar unter dem Endabschnitt des Ɯberzugs 14 an der GrenzflƤche desselben liegenden Abschnitt des Substrats 10 oxydieren.
AnschlieƟend wird zunƤchst heiƟe PhosphorsƤure o.dgl. benutzt, um den Siliziumnitrid-Ɯberzug 14 abzutragen, worauf verdĆ¼nnte FluorwasserstoffsƤure angewandt wird, um den dĆ¼nnen Mim 24 aus Siliziumdioxid zu entfernen, bis die OberflƤche 12 des Substrats in einem vorbestimmten Muster oder Schema freiliegt. WƤhrend der Abtragung des Siliziumdioxid-Mlms Ƥtzt die FluorwasserstoffsƤure das Siliziumdioxid in wesentlich stƤrkerem
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AusmaƟ als das das Substrat 10 bildende Silizium. Infolgedessen wird auf der Substrat-OberflƤche 12 gemƤƟ J1Xg0 3c an einem Randabschnitt eines dicken Films 20 aus Siliziumdioxid eine Ausnehmung bzw. Nut 26 gebildet. Wie bei der Anordnung gemƤƟ Fig. 1c ist die Abtragung des dĆ¼nnen Siliziumdioxid-Films 24 von einer gleichzeitigen Abtragung der OberflƤche des Oxidfilms 16 begleitet, so daƟ ein Siliziumdioxid-Film 20 zurĆ¼ckbleibt, der etwas dĆ¼nner ist als der ursprĆ¼ngliche Film 20.
AnschlieƟend kann Ć¼ber die freiliegenden Abschnitte der OberflƤche 12 ein dem Substrat 10 LeitfƤhigkeit verleihendes Fremdatom in das Substrat eindiffundiert werden, wodurch in letzterem nicht dargestellte, aktivierte Regionen gebildet werden. AnschlieƟend kann ein aus Aluminium bestehender Leiā€” tungszug 28 so angeordnet werden, daƟ er gemƤƟ Figo 3d den Oxidfilm 20 und die freiliegende OberflƤche 12 Ć¼berbrĆ¼ckt. In Fig. 3d ist ein Hohlraum 30 dargestellt, welcher durch den Leitungszug 28, den Endabschnitt des Films 20 und den benachbarten Abschnitt der Substrat-OberflƤche 12 festgelegt wird. Dieser Hohlraum 30 kann zu einem Bruch des aus Aluminium bestehenden Leitungszugs 28 fĆ¼hren. Folglich lassen sich die Vorteile des bekannten Verfahrens nicht zufriedenstellend realisieren.
AuƟerdem sind die beiden, vorstehend in Verbindung mit Fig. 1 und 2 beschriebenen Verfahren bezĆ¼glich ihrer Behandlungsweise im Vergleich mit der Verwendung von Siliziumdioxid kompliziert, weil die Siliziumnitrid-ƜberzĆ¼ge selektiv auf die OberflƤche des Substrats aufgebracht werdenĀ«
Aus den vorstehenden ErlƤuterungen geht hervor, daƟ beim vorher beschriebenen, bekannten Verfahren elektrisch isolierende Elemente ausgebildet werden, die selektiv in einen OberflƤ-
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ehenabschnitt eines Halbleitersubstrats eingebettet sind, so daƟ die Abschnitte der Substrat-OberflƤche, an welchen keine isolierenden Elemente vorgesehen werden, um spƤter aktivierte Regionen zu bilden, und die OberflƤchen der isolierenden Elemente zumindest Ć¼ber die eingebetteten Abschnitte hinweg plan ausgebildet werden kƶnnen. Dies gewƤhrleistet eine verringerte Bruchtendenz fĆ¼r die AluminiumleitungszĆ¼ge. Die genannten Verfahren sind jedoch bezĆ¼glich ihrer Behandlungsschritte kompliziert, und sie vermƶgen einen Bruch von LeitungszĆ¼gen aus Aluminium nicht vollstƤndig zu verhindern.
Die Erfindung beruht auf der Peststellung, daƟ aufgeladene Teilchen in ein Halbleitersubstrat injiziert werden kƶnnen, um die Oxydationsgeschwindigkeit im Vergleich zu dem Abschnitt des Substrats zu erhƶhen, in welchen keine aufgeladenen Teilchen injiziert worden sind. Die Erfindung strebt dergestalt die Ausschaltung der dem bekannten Verfahren anhaftenden Nachteile an.
In den Fig. 4a bis 4e ist ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterelementen gemƤƟ der Erfindung veranschaulicht. Das in Mg0 4a dargestellte Substrat aus einem beliebigen Halbleitermaterial, wie Silizium, weist eine OberflƤche 12 auf, mit der ein Photowiderstands-Ɯberzug 40 verbunden ist. In der Praxis ist eine Vielzahl derartiger ƜberzĆ¼ge 40 selektiv in einem vorbestimmten Muster oder Schema auf der OberflƤche 12 des Substrats 10 angeordnet. Die Photowiderstands-ƜberzĆ¼ge 40 kƶnnen auf sie auftreffende, beschleunigte geladene Teilchen auffangen oder blockieren. Bevorzugte Beispiele fĆ¼r Werkstoffe des Ɯberzugs 40 sind neben den Ć¼blichen Photo-widerstands-Materialien Siliziumnitrid (Si-JSL), Siliziumdioxid (SiO2), Aluminiumoxid (AIpO^) sowie Metalle, welche Ionen zu blockieren vermƶgen und welche leicht maschinell zu bear-
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beiten sind, beispielsweise Aluminium (Al), MolybdƤn (Mo), Wolfram (W) usw. Der Ɯberzug 40 kann aus einer Schicht einer beliebigen der vorstehend genannten Verbindungen und Metalle oder aus einer Anzahl von derartigen, Ć¼bereinander liegenden Schichten bestehen. Der Werkstoff des Ɯberzugs 40 braucht lediglich die auf ihn auftreffenden, beschleunigten geladenen Teilchen aufzufangen, und er kann selektiv auf beliebige Weise auf der Substrat-OberflƤche 12 ausgebildet sein.
In die OberflƤche 12 des Substrats 10 werden geladene Teilchen injiziert, beispielsweise Ionen eines zweckmƤƟigen Elements, wie Zinn (Sn), nachdem sie auf die in lig. 4b durch die Pfeile 42 angedeutete Weise beschleunigt worden sind. Hierbei werden auf der OberflƤche 12 in einem vorbestimmten Muster Injektionsbereiche 44 ausgebildet, wƤhrend gleichzeitig gemƤƟ Fig. 4b auf der OberflƤche des Ɯberzugs 40 ein Injektionsbereich 46 gebildet wird. Diese Ionen kƶnnen wirksam aus Ionen eines Elements mit gegenĆ¼ber dem das Substrat bildenden Halbleitermaterial hohem Atomgewicht bestehen., \Yenn das Substrat 10 beispielsweise aus Silizium (Si) besteht, kƶnnen die Ionen von Indium (In), Gallium (Ga), Antimon (Sb), Zinn (Sn) oder Arsen (As) verwendet werden.
In der folgenden Beschreibung wird nunmehr auf Ionen von Zinn .Bezug genommen, die beschleunigt und in das Substrat injiziert werden, doch ist dabei zu beachten, daƟ die Erfindung gleichermaƟen auch auf andere Elemente als Zinn anwendbar ist.
Die Photowiderstands-ƜberzĆ¼ge 40 werden vom Substrat 10 auf bekannte Weise unter Verwendung von beispielsweise heiƟer SchwefelsƤure abgetragen, um die ausgewƤhlten Abschnitte der Substrat-OberflƤche freizulegen, wƤhrend die Injektionsbereiche 44 in dem betreffenden OberflƤchenabschnitt des Substrats
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10 praktisch eben bzw. bĆ¼ndig mit der freiliegenden Substrat-OberflƤche abschlieƟen. Das resultierende Gebilde ist in Mg. 4c veranschaulicht.
Danach wird das auf diese Weise behandelte Substrat 10 in
einer oxydierenden AtmosphƤre, beispielsweise Sauerstoff
oder Dampf, erhitzt. WƤhrend dieser WƤrmebehandlung werden diejenigen Abschnitte der Substrat-OberflƤche 12, in denen die Injektionsbereiche 44 ausgebildet wurden, beschleunigt oxydiert, so daƟ sich dicke filme 46 aus Siliziumdioxid bilden, wƤhrend diejenigen Abschnitte der OberflƤche 12, in
welche keine Ionen injiziert worden sind, gemƤƟ Mgo 4d einen dĆ¼nnen PiIm 48 aus Siliziumdioxid bilden. Obgleich der Mechanismus, nach welchem die Injektionsbereiche mit hƶherer Geschwindigkeit oxydiert werden, derzeit noch nicht vƶllig bekannt ist, wird angenommen, daƟ das kristallographisehe GefĆ¼ge durch die in diese Bereiche injizierten, beschleunigten geladenen Teilchen in der Weise verƤndert wird, daƟ die Injektionsbereiche wƤhrend der gleichen Oxydationszeit stƤrker oxydiert werden als die restlichen Bereiche der OberflƤche des Substrats 10.
In Mg. 4d bezeichnet die gestrichelte Linie die OberflƤche des Substrats 10 gemƤƟ figĀ« 4a oder 4d, wƤhrend mit 50 die nunmehr unmittelbar unter der dĆ¼nnen Schicht 48 aus Siliziumdioxid gebildete OberflƤche des Substrats angedeutet ist.
Ersichtlicherweise schreitet die Oxydation etwas lƤngs der OberflƤche des Substrats fort, so daƟ die OberflƤche 50 etwas kleiner ist als die durch den gegenĆ¼berliegenden Abschnitt des Injektionsbereichs 44 festgelegte flƤche.
AnschlieƟend wird der dĆ¼nne MIm 48 aus Siliziumdioxid beispielsweise durch verdĆ¼nnte FluorwasserstoffsƤure vom Substrat
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10 abgetragen. Zu diesem Zeitpunkt wird gleichzeitig ein Abschnitt des dicken Films 46 vom Substrat 10 entfernt. Die Siliziumdioxidabtragung wird fortgesetzt, bis der unmittelbar unter jedem dĆ¼nnen Siliziumdioxid-I1Um 48 befindliche Abschnitt der Substrat-OberflƤche 50 freigelegt isto Das resultierende Gebilde ist in Fig. 4e dargestellt. GemƤƟ Fig. 4e ist der dicke Film 44 teilweise entfernt worden, so daƟ ein Film 52 aus Siliziumdioxid gebildet worden ist, dessen OberflƤche nur geringfĆ¼gig Ć¼ber der freiliegenden OberflƤche 50 des Substrats 10 liegtĀ»
nƤchsten Arbeitsschritt werden auf die vorher in Verbindung mit den ^ig. 1 und 3 beschriebene Weise nicht dargestellte aktivierte .Bereiche in den OberflƤchenabschnitten des Substrats 10 ausgebildet. Sodann kann ein Leitungszug aus Aluminium auf das Substrat 10 aufgetragen werdenĀ» Dabei kann ein Teil des Leitungszugs die Siliziumelioxid-Filme 52 und die angrenzenden Abschnitte der freiliegenden Substrat-OberflƤche 50 Ć¼berbrĆ¼cken. Infolge des beschriebenen geringen Hƶhenunterschieds zwischen den beiden OberflƤchen kann, die Gefahr fĆ¼r einen Bruch des Aluminium-Leitungszugs vermindert werden.
Yfenn die I'remdatomkonzentration des unmittelbar unter jedem Siliziumdioxid-Film 52 gelegenen Abschnitts des Substrats erhƶht werden soll, kƶnnen die geladenen Seilchen fĆ¼r die P-Dotierung aus einem Element der III. Gruppe des Periodischen Systems, wie Indium, und fĆ¼r die N-Dotierung aus einem Element der V0 Gruppe des Periodischen Systems, wie Antimon, bestehen. Die Verwendung von geladenen Teilchen aus Zinnionen ist insofern vorteilhaft, als dadurch GitterschƤden und Beanspruchungen im Injektionsbereich vermindert werden kƶnnen, so daƟ der unmittelbar unter den Filmen 52 befindliche Abschnitt des Substrats daran gehindert wird, auf eine N-Lei-
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tung Ć¼berzugehen<
Die Erfindung ist vorstehend in Verbindung mit der Anwendung von Photowiderstands-ƜberzĆ¼gen beschrieben, die selektiv in der Weise auf das Substrat aufgebracht sind, daƟ auf letzterem selektiv Injektionsbereiche gebildet werden, worauf der Werkstoff der Injektionsbereiche in ein elektrisch isolierendes Material umgewandelt wird. Innerhalb des Rahmens der Erfindung kann jedoch auch ein Strahl geladener Teilchen bei weggelassenen Photowiderstands-ƜberzĆ¼gen selektiv in das Substrat injiziert werden. Obgleich vorstehend angegeben ist, daƟ die Oxydation nach dem Entfernen der Photowiderstands-ƜberzĆ¼ge erfolgt, kann dieser Behandlungsschritt gewĆ¼nschtenfalls durchgefĆ¼hrt werden, wƤhrend sich die Siliziumnitrid-ƜberzĆ¼ge noch auf dem Substrat befinden.
Um eine tiefer in das Innere des Substrats hineinreichende isolierende Oxidschicht zu bilden, kƶnnen vergleichsweise leichte Ionen, wie Protonen oder Heliumionen, in das Substrat injiziert werden, worauf geladene Teilchen, deren Atomgewicht grĆ¶ĆŸer ist als dasjenige der das Substrat bildenden Atome, in das Substrat injiziert werden.
Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daƟ die Oxidisolationen nach dem erfindungsgemƤƟen Verfahren schnell und einfach in einem vorbestimmten Muster bzw. Schema im Substrat ausgebildet werden kƶnnen, ohne daƟ die bisher erforderlichen komplizierten Verfahrensschritte angewandt zu werden brauchen. Auf diese Weise kƶnnen Halbleiterelemente hergestellt werden, welche die gewĆ¼nschten Eigenschaften besitzen und welche im Betrieb sehr zuverlƤssig sind.
In den !"ig* 5a bis 5mĀ» in. denen den Teilen von !ig. 4 ent-
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sprechende Teile mit den gleichen Ā±>ezugsziffern bezeichnet sind, ist ein Verfahren zur Herstellung von mit ultrahoher Frequenz arbeitenden Halbleiterelementen gemƤƟ einer abgewandelten AusfĆ¼hrungsform der Erfindung in der Reihenfolge der Verarbeitungs- bzw. Fertigungsschritte dargestellt.
Beim Verfahren gemƤƟ Fig. 4 wurde zur !Beschleunigung der Oxydation ein Strahl von Ionen als beschleunigte geladene Teilchen verwendet. Dabei ist zu beachten, daƟ nach Belieben ein Strahl von Elektronen, ein NeutronenfluƟ, radioaktive Strahlung und dgl. fĆ¼r denselben Zweck angewandt werden kann. Von diesen Mƶglichkeiten besitzen jedoch Ionenstrahlen die grĆ¶ĆŸte VielfƤltigkeit, weshalb die Erfindung im folgenden typischerweise in Verbindung mit der Verwendung eines Ionenstrahls beschrieben ist.
GemƤƟ Fig. 5a wird zunƤchst ein Ɯberzug 40' aus einem einen Ionenstrahl blockierenden bzw. abschirmenden Material, wie Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, einem Photowiderstand Īæ.dgl., auf die OberflƤche 12 eines Silizium-Substrats 10 aufgebracht. Wie erwƤhnt, sind Beispiele fĆ¼r ein abschirmendes Materials Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Photowiderstandsmaterial und dglo. Obgleich in Fig. 5a nur ein einziger Ɯberzug 40 dargestellt ist, werden in der Praxis mehrere derartige ƜberzĆ¼ge 40 in vorbestimmtem Muster auf dem Substrat 10 ausgebildet, indem beispielsweise ein bekanntes selekt-ives Ƅtzverfahren, ein chemisches Ƅtzverfahren, ein RĆ¼ckstreuverfahren oder ein Plasma-Ƅtzverfahren sowie ein ebenfalls an sich bekanntes Photolithographieverfahren angewandt werden. Lediglich aus GrĆ¼nden der ErlƤuterung ist das Substrat als nur einen einzigen Ɯberzug 40' aufweisend dargestellt. Die Dicke des Abschirm-Ć¼berzugs 40' hƤngt dabei von der angewandten Beschleunigungsspannung fĆ¼r den Ionenstrahl und von der Art des Ɯberzugsmaterials ab. Im Falle eines aus Siliziumdioxid bestehenden Ɯberzugs hat es sich gezeigt, daƟ seine Dicke bei einer
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Beschleunigungsspannung von 100 kV zufriedenstellend im Bereich von 500 bis 700 Ā£ und bei einer Beschleunigungsspannung von 200 kV im Bereich von 1000 "bis 15OO % liegt. Im Pail von ƜberzĆ¼gen aus Photowiderstandsmaterial mĆ¼ssen 'diese die doppelte Dicke besitzen wie ein Siliziumdioxid-Ɯberzug. Beim dargestellten AusfĆ¼hrungsbeispiel ist der Ɯberzug 40' aus einem Photowiderstandsmaterial in quadratischer lorm ausgebildet worden.Ā»
GemƤƟ Pig. 5b wird die OberflƤche 12 des Substrats 10 mit einem Ionenstrahl 42 bestrahlt, wodurch schnell oxydierende Bereiche 44 gebildet werden. Die Ionenquelle besteht vorzugsweise aus einem Element, das schwerer ist als das Element, welches das Substrat 10 bildet, nƤmlich Silizium. Wie in Verbindung mit I1Ig0 4b beschrieben, kƶnnen fĆ¼r diesen Zweck beispielsweise Indium, Gallium, Antimon, Zinn oder Arsen verwendet werden, obgleich sich auch andere Elemente als lonenlieferant eignen.
Sodann wird der abschirmende Ɯberzug 40' nach einem bekannten, vorstehend erwƤhnten selektiven Ƅtzverfahren vom Substrat abgetragen. Danach wird die OberflƤche 12 des Substrats 10 in einem Hochtemperatur-Oxydationsofen oxydiert, der eine zweckmƤƟige OxydationsatmosphƤre, wie Sauerstoff oder Dampf, bei einer Temperatur von mehr als 900Ā°0 enthƤlt. WƤhrend dieses Oxydationsvorganges v/erden die mit dem Ionenstrahl 40 bestrahlten Bereiche 44 im Vergleich zu den restlichen Abschnitten der Substrat-OberflƤche 12 oder dem vorher mit dem abschirmenden Ɯberzug 40! versehenen Abschnitt des Substrats schneller oxydiert. Durch entsprechende Auswahl der Art des Ionenstrahlsj eines lonenstroms, einer Besohleunigungsspannung fĆ¼r den Ionenstrahl, der Bedingungen fĆ¼r die thermische Oxydation nach, der Bestrahlung mit dem Ionenstrahl, beispielsweise der Art der OxydationsatmosphƤre, der Oxydationstempe-
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ratur, der Oxydationszeit usw., kann das VerhƤltnis der Oxydationsgesohwindigkeit zwischen den Bereichen 44 und den restlichen Abschnitten der Substrat-OberflƤche beliebig gewƤhlt werden.
Fig. 5c veranschaulicht das entstandene Gebilde nach der Oxydation mit dem gewĆ¼nschten VerhƤltnis der Oxydationsges c hwi ndi gkei t.
GemƤƟ Figo 5c besitzt ein im bestrahlten i3ereich 44 ausgebildeter Siliziumdioxid-Film 46 eine andere, d.h. grĆ¶ĆŸere Dicke als ein Siliziumdioxid-Film 48, der auf dem Abschnitt der Substrat-OberflƤche gebildet worden ist, welche nach dem Abtragen der zugeordneten, abschirmenden ƜberzĆ¼ge 40' gebildet worden ist. Der Film 48 ist dabei mit einer dem Halbleitermaterial des Substrats 10 eigenen Oxydationsgeschwindigkeit ausgebildet worden. Infolgedessen befindet sich die GrenzflƤche zwisehen dem Film 46 und dem angrenzenden Abschnitt des Substrats 10 dichter ander gegenĆ¼berliegenden bzw. -Ɵodenflache des Substrats 10 als die GrenzflƤche zwischen dem Film 48 und dem benachbarten Abschnitt des Substrats 10, so daƟ zumindest ein Teil des Siliziumdioxid-Films 46 in das Substrat 10 eingebettet ist. AuƟerdem weist der Abschnitt des Films 46, welcher sich dichter an der BodenflƤche des Substrats 10 befindet als die GrenzflƤche zwischen dem Film 48 und dem benachbarten Abschnitt des Substrats, eine einwƤrts^erichtete Erweiterung auf, die dazwischen einen -Bereich aus dem ursprĆ¼nglichen Halbleitermaterial, d.h. Silizium, festlegt. Dieser bereich besitzt gemƤƟ Fig. 5c eine LƤnge L', die kleiner ist als diejenige der freiliegenden OberflƤche des Films 48 entsprechend der LƤnge L1 des zugeordneten Ɯberzugs 40' gemƤƟ Figo 5a. Diese Erweiterung ergibt sich sowohl aus einem Unterschied zwischen den Oxydationsgeschwindigkeiten der Filme 46 und 48 als auch dadurch,
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daƟ die Oxydation des Halbleitermaterials bzw. Siliziums in waagerechter Hichtung einwƤrts lƤngs der GrenzflƤche zwischen dem PiIm 48 und dem benachbarten Abschnitt des Substrats 10 fortschreitet, was auf den Mechanismus zurĆ¼ckzufĆ¼hren ist, durch den das Substrat oxydiert wird. Diese Erweiterung ist in 3?igc 5c lediglich zur deutlicheren Veranschaulichung Ć¼bertrieben groƟ eingezeichnet.
AnschlieƟend werden nach einem an sich bekannten Ƅtzverfahren der vorher genannten Art Teile der Filme 46 abgetragen und der Film 48 entfernt, bis die Grenzflache zwischen dem Film 48 und dem angrenzenden Teil des Substrats 10 freigelegt ist, so daƟ gemƤƟ Fig. 5d ein Fenster 54 fĆ¼r die -Basisdiffusion gebildet wird. Die LƤnge L' des Fensters 54 ist kleiner als die LƤnge. L1 des abschirmenden Ɯberzugs 40'. Wenn der Film 46 beispielsweise eine Dicke D und sein unterhalb der OberflƤche des Substrats 10 liegender Abschnitt eine Dicke D1 besitzt, kƶnnen der Dickenunterschied D-D1 sowie der lƤngenunterschied Jj^-Ii* durch entsprechende Auswahl des VerhƤltnisses der Oxydationsgeschwindigkeit zwischen den Filmen 46 und 48 oder der Bedingungen fĆ¼r die Bestrahlung mit einem Ionenstrahl und fĆ¼r die Oxydation nach der Bestrahlung auf einen beliebigen gewĆ¼nschten Wert eingestellt werden.
RƤch der Ausbildung des Fensters 54 wird ein an sich bekanntes selektives Diffusionsverfahren zur Bildung von Basisdiffusionsbereichen 56 mit einer Dicke von X .-o in den unmittelbar unter den Fenstern 54 befindlichen Abschnitten des Substrats angewandt, . um auf diese Weise einen BasisĆ¼bergang "bzw. eine BasisgrenzflƤche zu bilden. Hierauf wird ein nicht dargestellter, im Fenster 54 gewachsener Siliziumdioxid-Film chemisch weggeƤtzt. Das dabei erhaltene Gebilde ist in FigĀ· 5e dargestellt. Gleichzeitig mit dem Abtragen des im Fenster angewachsenen Films werden die Siliziumdioxid-Filme 46 teilweise weggeƤtzt, um die Gesamtdicke D zu ver-
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kleinem. Die Effektivdicke D der Siliziumdioxid-Pilme 46 kann groƟ sein, wƤhrend die Dicke D-D1 des Ć¼ber der OberflƤche des Substrats liegenden Abschnitts des Films 46 auf einem mit der entsprechenden Dicke bei nach herkƶmmlichen Verfahren hergestellten Halbleiterelementen vergleichbaren Wert gehalten wird.
Hierauf wird ein Ɯberzug 58 einer vorbestimmten Form zur Abschirmung eines Ionenstrahls an einer oder mehreren vorbestimmten Stellen auf der Oberseite des -ƶasisdiffusionsbereichs 56 im Substrat 10 auf die vorher in Verbindung mit Pig. 5a beschriebene Weise aufgetragen. GemƤƟ Hg0 5f weist der AbschirmĆ¼berzug 58 drei auf AbstƤnde stehende, parallele Abschnitte mit -Breiten von L?, L~ bzw. Lp auf. Der Ɯberzug 58 kann fĆ¼r die spƤtere Ausbildung von Penstern fĆ¼r eine -Basiselektrode, fĆ¼r die Emitterdiffusion und eine Emitterelektrode herangezogen werden.
nƤchsten Verfahrens schritt wird die OberflƤche des Gebildes gemƤƟ Pig. 5f mit einem Ionenstrahl 42 bestrahlt, um auf die vorher in Verbindung mit Pig. 5b beschriebene Weise einen Bereich 60 mit hoher OxydationsfƤhigkeit auszubilden. Die auf diese Weise erzielte Konstruktion ist in Pig. 5g dargestellt.
Die Dicke des .Bereichs 60 kann ohne weiteres durch Auswahl der bedingungen fĆ¼r den Ionenstrahl 42, der -Beschleunigungsspannung fĆ¼r diesen und anderer Paktoren gesteuert werden. Genauer gesagt, kann die Dicke des -Bereichs 60 jede beliebige GrĆ¶ĆŸe besitzen, bei welcher eine Emitterdiffusion erreicht und eine ausreichende -breite eines Emitterstreifens erzielt wird, welche den Hochfrequenzeigenschaften des resultierenden Halbleiterelements Rechnung trƤgt, ohne daƟ die beim Verfahrensschritt gemƤƟ Pigo 5e gebildeten BasisĆ¼bergƤnge zusammenbrechen.
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Sodann wird der in Verbindung mit Pig. 5c beschriebene Verfahrensschritt wiederholt, um auf dem -Ć¼asisdiffusionsbereich 56 einen schnell oxydierten, teilweise in den .bereich 56 eingebetteten film 62 und einen normal oxydierten Film wachsen zu lassen. Die dabei gebildete Konstruktion ist in Fig. 5h veranschaulicht. Wie bei dem Gebilde gemƤƟ Figo 5c sind die eingebetteten, parallelen Abschnitte des Films 60 mit ihren Unterseiten dichter an der .basis-Kollektor-Ɯbergangsflache angeordnet als die Unterseite des normal oxydierten Films, welcher in den Abschnitten des Substrats ausgebildet worden ist, auf die vorher der AbschirmĆ¼berzug 58 aufgetragen wurde. AuƟerdem sind zwischen die eingebetteten, parallelen Abschnitte des Films 58 Siliziumbereiche eingeschichtet, deren lƤngen M, Li und LA kleiner sind als die LƤngen Lp, L^ und Lp der beim Verfahrensschritt gemƤƟ Fig. 5f abgeschirmten Bereiche.
Durch Ausnutzung des Mechanismus, durch den der schnell oxydierte Film gebildet wird, ist es mƶglich, die GrĆ¶ĆŸe eines vorher gebildeten Fensters fĆ¼r die Emitterdiffusion auf die durch die Photolithographieverfahren bestimmte GrĆ¶ĆŸe zu reduzieren, wƤhrend das VerhƤltnis zwisehen dem Umfang und der FlƤche eines Emitters wesentlich vergrĆ¶ĆŸert wirdĀ» Hieraus ergeben sich sehr wirksame Mƶglichkeiten zur Herstellung von Halbleiterelementen und insbesondere von mit ultrahoher Frequenz arbeitenden Halbleiterelementen.
Zur selektiven Ƅtzung des Siliziumdioxid-Films zwecks Ausbildung eines Fensters fĆ¼r die Emitterdiffusion wird dann ein bekanntes Photolithographieverfahren angewandt. Dabei wird ein Ɯberzug 64 fĆ¼r die selektive Ƅtzung des Siliziumdioxid-Films 46, beispielsweise ein Photowiderstands-Ɯberzug, auf die OberflƤche der Konstruktion gemƤƟ FigĀ» 5h aufgebracht, jedoch mit Ausnahme des Abschnitts, an welchem das Fenster
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fĆ¼r die Emitterdiffusion gebildet werden soll. Die dabei erhaltene Konstruktion ist in PigĀ« 5i dargestellt, bei welcher eine zentrale Ausnehmung zwischen den Abschnitten des Films 62 als Fenster dargestellt ist, durch welches hindurch die Emitterdiffusion durchgefĆ¼hrt wird.
Im AnschluƟ hieran wird nach einem zweckmƤƟigen PhotoƤtzverfahren der Ć¼berzug 64 zusammen mit dem fĆ¼r das Emitterfenster vorgesehenen Abschnitt des Siliziumdioxid-Films chemisch geƤtzt, so daƟ gemƤƟ Pig. 5D ein Fenster 66 fĆ¼r die Emitterdiffusion gebildet wird.
Daraufhin wird Ć¼ber das Fenster 66 ein gewĆ¼nschtes Sremdatom fĆ¼r die Emitterdiffusion in das Substrat bzw. den -Basisdiffusionsbereich 56 diffundiert, um einen Emitterdiffusionsbereich 68 mit einem EmitterĆ¼bergang zwischen beiden -Bereichen 68 und 56 auszubilden. Das resultierende Gebilde ist in Fige 5& dargestellt. Y/Ƥhrend dieser Emitterdiffusion ist darauf zu achten, daƟ die DiffusionslƤnge bzw. -tiefe Ī£.-Ļ nicht die Dicke Dp (Fig. 5ƶ) der unter der freiliegenden OberflƤche des Fensters 66 gelegenen Abschnitte des Films Ć¼berschreiten darf. Diese MaƟnahme gewƤhrleistet, daƟ der resultierende Ɯbergang bzw. GrenzflƤche keine KrĆ¼mmung besitzt und auƟerdem der Smitter-Kollektor-Ɯbergang im Vergleich zu den nach herkƶmmlichen Verfahren hergestellten ƜbergƤngen einer sehr viel hƶheren Spannung zu widerstehen vermag.
AuƟerdem ist die in einer solchen AtmosphƤre, daƟ ein Siliziumdioxid-Film 70 im Emitterfenster 66 gebildet wird, durchgefĆ¼hrte Diffusion fĆ¼r den nachfolgenden Verfahrensschritt der Anordnung von Fenstern fĆ¼r Emitter- und Basiselektroden im Siliziumdioxid-Film von -Bedeutung.
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51 veranschaulicht die Konstruktion, nachdem Fenster 72 und 74 fĆ¼r Emitter- und Basiselektroden im Siliziumdioxid-MIm 62 ausgebildet worden sind. Dabei ist es mƶglich, diese Fenster gleichzeitig zwischen den Filmabschnitten 60 anzuordnen, indem das Substrat 10 in eine Lƶsung zum Ƅtzen des Siliziumdioxidā€”Films, beispielsweise in eine Lƶsung aus Ammoniumfluorid eingetaucht wird, um den Siliziumdioxid-Film auf dem Substrat 10 gleichmƤƟig Ć¼ber seine gesamte OberflƤche hinweg zu Ƥtzen, ohne bei der Photolithographiebehandlung den Siliziumdioxid-Film, der in dem vorher mit dem AbschirmĆ¼berzug 58 (Fig. 5f) versehenen Abschnitt des Substrats angewachsen ist, und den wƤhrend der Emitterdiffusion (Fig. 5k) im Fenster 66 angewachsenen Siliziumdioxid-Film 68 zu beeinflussen. Der chemische Ƅ'tzvorgang ist beendet, wenn die OberflƤche des Substrats 10 durch beide Fenster 72 und 74 hindurch sichtbar ist.
Bei der Konstruktion gemƤƟ Figo 51 besitzen die ƜbergƤnge fĆ¼r die Emitter- und Basis diffusions be reiche jeweils TJmfangsrƤnder, welche von den schnell oxydierten Filmen 62 und 46 umschlossen sind. Die Enden der ƜbergƤnge werden folglich daran gehindert, die HauptflƤchen 54 bzwĀ» 66 der Diffusionsbereiche 56 bzwĪæ 68 zu erreichen, wie dies bei den Diffusionsbereichen bei den bisherigen Halbleiterelementen der Fall ist. Auch wenn die in den Elektrodenfenstern befindlichen Siliziumdioxid-Filme auf chemischem Wege etwas zu stark geƤtzt werden, wird dabei verhindert, daƟ die Enden der ƜbergƤnge unmittelbar zur Oberseite des Substrats hin frei liegen. Vielmehr wird durch unzureichendes chemisches Ƅtzen des Siliziumdioxid-FiIms zwecks Freilegung der BodenflƤche des Emitterbereichs gewƤhrleistet, daƟ die effektive KontaktflƤche mit einer Elektrode vergrĆ¶ĆŸert werden kann. Hierdurch wird die Mƶglichkeit einer Steuerung des OxydƤtz-Schritts zur Bildung der Fenster fĆ¼r die Emitter- und Basiselektroden
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verbessert, was zur StabilitƤt dieses Verfahrensschritts beitrƤgt.
Danach wird ein zur Verwendung als Elektrode fĆ¼r Halbleiterelemente geeignetes Metall in an sich bekannter Weise auf die OberflƤche des Elements gemƤƟ Pig. 51 aufgetragen. Pur diesen Zweck kann ein bekanntes Vakuumverdampfungs-, AufsprĆ¼hverfahren o. dglĀ« angewandt werden, wƤhrend das auf die OberflƤche des Elements gemƤƟ Figo 51 aufzutragende Metall aus Aluminium oder einer Kombination einer Vielzahl von Metallen, beispielsweise aus einer Kombination aus Platinsilizid, Titan, MolybdƤn und Gold in Porm von Ć¼bereinanderliegenden Schichten O0dgl. bestehen kann. Sodann wird nach einem bekannten PhotoƤtzverfahren das aufgetragene Metall weggeƤtzt, so daƟ die Metallabschnitte in den gewĆ¼nschten Positionen auf der OberflƤche des Elements zurĆ¼ckbleiben. Hierbei werden gemƤƟ I1Ig0 5m eine Emitterelektrode 76 und eine Basiselektrode 78 ausgebildet.
Nachdem die Konfiguration der Elektroden nach einem Photolithographieverfahren festgelegt worden ist, wird eine WƤrmebehandlung durchgefĆ¼hrt, um die Haftung bzwo AdhƤsion des Metalls fĆ¼r die Elektroden am Siliziumdioxid-Pilm zu ver-^ bessern und das Metall mit niedrigem Widerstand mit dem Silizium-Substrat zu kontaktieren. WƤhrend dieser WƤrmebehandlung kann das Metall in jfĪæ Ige der Reaktion des Elektrodenmetalls auf dem das Substrat bildenden Silizium in das Substrat in Richtung seiner Tiefe eindringen. Alternativ kann das Metall seitlich in die GrenzflƤche zwischen der Elektrode und dem Substrat eintreten. Dies kann die Gefahr hervorrufen, daƟ die ƜbergƤnge und speziell der EmitterĆ¼bergang weggebrochen werden. Zur -Begrenzung dieser Reaktion in Richtung der Tiefe des Substrats sind bereits zahlreiche MaƟnahmen vorgeschlagen
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worden, beispielsweise die Verwendung von Metallsiliziden, die Verwendung von mehrschichtigen Elektroden und dglo. Der Durchbruch infolge der Reaktion hat jedoch einen EinfluƟ auf die Steuerung des Verfahrensschritts der chemischen Ƅtzung der Fenster, in denen die aufgelegten/Elektroden angeordnet sind. Bei den herkƶmmlichen Verfahren war es schwierig, diesen Durchbruch vƶllig zu vermeiden.
Im Gegensatz dazu ermƶglicht das erfindungsgemƤƟe Verfahren, daƟ der Umfang des inneren Ɯbergangs fĆ¼r den Emitterbereich vollstƤndig vom angrenzenden Siliziumdioxid-Film umschlossen ist, so daƟ seine Enden innerhalb des Substrats liegen. Infolgedessen kann ein Durchbruch infolge der Reaktion des Elektrodenmetalls auf dem Silizium vollstƤndig verhindert werden, was eines der kennzeichnenden Merkmale der Erfindung darstellt Īæ
Hg, 5Ī·. ist eine Aufsicht auf die Konstruktion, bei welcher die -Basiselektrode 76 U-Form besitzt, wƤhrend die Emitterelektrode 74 zwischen den Schenkeln des "U" angeordnet ist. GemƤƟ Pig, 5m ragen die Emitterelektrode 76 und die Basiselektrode 78 unter Bildung einer Ć¼berstehenden/Anordnung Ć¼ber die OberflƤche des Siliziumdioxid-Films 46 hinaus, so daƟ zwischen jeder dieser Elektroden und dem Kollektorbereich eine zusƤtzlich KapazitƤt vorhanden ist. Diese zusƤtzlichen KapazitƤten lassen sich jedoch durch Verkleinerung der Dicke des Siliziumdioxid-films 46 herabsetzen. Bei den herkƶmmlichen Verfahren fĆ¼hrte dagegen eine VergrĆ¶ĆŸerung der Dicke des Siliziumdioxid-Films 46 zu einem vergrĆ¶ĆŸerten Hƶhenunterschied zwischen dem Substrat 10 und dem Siliziumdioxid-Film, wodurch BrĆ¼che Ƅfec Verbindungen mit den Elektroden hervorgerufen wurden. Infolgedessen durfte dieser IiIm nicht sehr dick seinĀ»
Mit dem Verfahren gemƤƟ Figo 5 kann zudem die Produktions-
+) und ++) oder Overlay-
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- 50 leistung wesentlich erhƶht werden.
Das vorstehend in Verbindung mit Figo 5a bis 5n beschriebene Verfahren lƤƟt sich auf die in Figo 6k bis 6S, in denen den vorher beschriebenen bauteilen entsprechende !Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind,/weiter abwandeln
diesem abgewandelten Verfahren werden die Verfahrensschritte gemƤƟ den Pig. 5a bis 5e wiederholt, so daƟ im folgenden die anschlieƟenden Verfahrensschritte anhand der Fig. 6k bis 6E erlƤutert werden.
Ein Silizium-Substrat 10 mit dem Aufbau gemƤƟ Pig. 5e weist einen Abschirm-Ɯberzug 58 an einer vorbestimmten Stelle der Oberseite eines Basisdiffusionsbereichs 56 auf, der vorher auf die in Verbindung mit Pig. 5a beschriebene Weise im Substrat ausgebildet worden ist. Der Ɯberzug 58 dient zur Abschirmung eines Ionenstrahls und kann zur Ausbildung von Penstern fĆ¼r die Emitterdiffusion und spƤter fĆ¼r eine Emitterelektrode verwendet werden.
GemƤƟ Pigo Ī²-Ć¼ wird die Oberseite des in Figo oA dargestellten Gebildes mit einem Ionenstrahl 42 bestrahlt, um einen Bereich 60 mit einer Dicke zu bilden, welche durch die vorher in Verbindung mit Pigo 5g beschriebenen Erfordernisse bestimmt wirdo Der Bereich 60 besitzt dabei schnelle OxydationsfƤhigkeit.
AnschlieƟend wird das Substrat 10 auf vorher in Verbindung mit Pig. 5c erlƤuterte Weise einer Hochtemperatur-Oxydationsbehandlung in einer zweckmƤƟigen AtmosphƤre unterworfen, so daƟ auf dem und im .Basisdiffusionsbereich 56 ein schnell oxydierter Bereich 62 gebildet wird. Hierbei ist zu beachten, daƟ der ā– Bereich 62 wiederum das charakteristische Merkmal besitzt, daƟ ein spƤter auf dem Basisdiffusionsbereich 56 gebildetes Fenster fĆ¼r die Emitterdiffusion eine kleinere Breite besitzt, als sie
+) dargestellte Weise
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nach dem Photolithographieverfahren erzielt werden kann. Die resultierende Konstruktion ist in lig. 60 dargestellt.
Sodann wird unter Ausnutzung des Dickenunterschieds zwi-
ā€¢ / auf
sehen einem/dem fĆ¼r einen Emitterdifiusionsbereich vorgesehenen Anschnitt des Substrats gebildeten Siliziumdioxid-PiIm und dem um diesen Emitterdiffusionsbereich herumĀ£elegenen, schnell oxydierten Bereich die gesamte FlƤche des Siliziumdioxid-Films auf der Oberseite des Substrats 10 mit einer geeigneten Ƅtzlƶsung der vorstehend in Verbindung mit Fig. 51 beschriebenen Art gleichmƤƟig geƤtzt, um gemƤƟ Figo 6D ein Fenster 66 fĆ¼r die Emitterdiffusion auszubilden.Ā» Dabei ist zu beachten, daƟ kein Photolithographieverfahren erforderlich istĀ«
Bei der Konstruktion gemƤƟ Fig. 6D erfolgt die Emitterdiffusion auf die vorher im Zusammenhang mit Fig. 5k beschriebene Weise, worauf nach einem an sich bekannten PhotoƤtzverfahren Fenster 72 und 74- fĆ¼r Emitter- und Basiselektroden ausgebildet werden. Die dabei erhaltene Konstruktion ist in Fig. 6E veranschaulicht. Ein EmitterĆ¼bergang endet dabei an dem angrenzenden, schnell oxydierten Bereich, ohne mit der OberflƤche des Emitterdiffusionsbereichs zusammenzufallen. Das eben beschriebene Verfahren gewƤhrleistet somit wiederum die beiden charakteristischen Merkmale, nƤmlich einmal eine KapazitƤtserniedrigung infolge, der QuerflƤche des schnell oxydierten Films und zum anderen der Verbesserung der DurchfĆ¼hrung des chemischen Ƅtzvorganges zum Abtragen des Siliziumdioxid-Films im Tftni tterfenster beim Entfernen des Siliziumdioxid-Films in einem Fenster fĆ¼r eine Emitterelektrode.
Hierauf kƶnnen in den Fenstern 72 und 74 Elektroden angeordnet werden, und die Verbindung zu den Elektroden zwecks Fertigstellung des Halbleiterelements kann in an sich bekannter
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Weise geschehen, -Bei diesem Halbleiterelement liegt das -Basisfenster 74 praktisch auf einer Ebene mit der Unterseite des Films 68 (Figo 6E), so daƟ der Hƶhenunterschied zwischen dem xSasisfenster 74 und der -^odenflache des Emitterdiffusionsbereichs 66 kleiner ist als beim Verfahren gemƤƟ Fig. 5. Auf diese V/eise kann der Ba sis streuwiderstand wirksam herabgesetzt werden.
der Herstellung von Halbleiterelementen unter Ausnutzung des vorher beschriebenen, schnell oxydierten Films lassen sich folgende Vorteile erzielen;
(1) Die Gesamtdicke eines Siliziumdioxid-Films - im folgenden als Oxidfilm bezeichnet - kann vergrĆ¶ĆŸert werden, ohne die Dicke des auf der OberflƤche eines Halbleiter-Substrats befindlichen Abschnitts des Films su vergrĆ¶ĆŸern,,
Bei Halbleiterelementen, die so ausgebildet sind, daƟ auf dem Oxidfilm aufgetragene bzw. Ć¼berstehende/Ć¼lektroden angeordnet sind, kann daher eine zusƤtzliche KapazitƤt infolge des zwischen jeder Basis- und Emitterelektrode sowie dem Kollektor befindlichen Abschnitts des Oxidfilms vermindert werden, ohne die Verbindungen zu den Elektroden zu unterbrechen. Mit anderen Worten: Durch entsprechende Auswahl der Bedingungen fĆ¼r die -Bestrahlung mit einem Ionenstrahl, einem Elektronenstrahl, einem NeutronenfluƟ, radioaktiver Strahlung und dgl. sowie der -Bedingungen fĆ¼r die WƤrmebehandlung nach dieser Bestrahlung kann der erfindungsgemƤƟ ausgebildete Oxidfilm derart gesteuert werden, daƟ die Gesamtdicke dieses Films groƟ gehalten wird, wƤhrend der auf der OberflƤche des Substrats befindliche Teil des Films auf eine zweckmƤƟige Dicke eingestellt werden kanno
(2) Hierbei kann auf einem Halbleiterelement jedes beliebige Muster ausgebildet werden, das feiner ist als das Muster,
+) oder Overlay- 4Q984U/0841
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welches nach dem herkƶmmlichen Photolithographieverfahren unter Verwendung eines optischen Systems erzielt wird.
Indem erfindungsgemƤƟ zunƤchst ein Oxidfilm und sodann ein Muster bzw. Schema gebildet wird, lƤƟt sich ein beliebiges feines Muster mit einer kleinsten zulƤssigen Streifenbreite von 1,0 Ī¼ oder weniger erzielen. Genauer gesagt, wird zunƤchst ein Material in der form eines Ɯberzugs, welcher einen Ionenstrahl, einen Elektronenstrahl o.dglo abzuschirmen vermag, auf diejenige !lache eines Halbleiter-Substrats aufgetragen, auf welcher ein Muster in der gewĆ¼nschten Konfiguration ausgebildet werden soll. Wie erwƤhnt, kann es sich bei dem Abschirmmaterial um Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, ein Photowiderstandsmaterial und dglĀ« handeln. Sodann wird ein an sich bekanntes Photolithographieverfahren angewandt, um auf dem Ɯberzug ein feines Muster mit der gewĆ¼nschten Streifenbreite L auszubilden. Hierauf wird die das Muster tragende OberflƤche des Substrats mit einem Ionenstrahl, einem Elektronenstrahl Oodgl. bestrahlt, um den Ā±sereichen der Substrat-OberflƤche, auf welche der Abschirm-Ɯberzug nicht aufgetragen worden ist, die gewĆ¼nschte schnelle OxydationsfƤhigkeit zu verleihen. Nach der Ć¼estrahlung wird der Abschirm-Ɯberzug auf passende Weise vom Substrat entfernt, worauf letzteres in einer zweckmƤƟigen oxydierenden AtmosphƤre, beispielsweise einer AtmosphƤre aus feuchtem Sauerstoff, bei 9000G oder mehr wƤhrend einer fĆ¼r die Oxydation der Substrat-OberflƤche ausreichenden Zeitspanne erhitzt wird. Hierbei wird ein Muster erhalten, dessen Konfiguration derjenigen des ursprĆ¼nglichen feinen Musters entspricht, das jedoch geringere Streifenbreite als dieses ursprĆ¼ngliche Muster besitzt und welches durch den in das Substrat eingebetteten 'Abschnitt des schnell oxydierten Bereichs gebildet wird. Die resultierende Breite L' ist hiex-bei kleiner als die ursprĆ¼ngliche Breite L0
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Im AnschluƟ daran wird der auf dem nicht bestrahlten Bereich der Substrat-OberflƤche gebildete Oxidfilm mittels einer zweckmƤƟigen chemischen Ƅtzlƶsung, z.B. FluorwasserstoffsƤure, weggeƤtat. Hierbei werden die gewĆ¼nschten fenster mit der Streifenbreite L1, die kleiner ist als die ursprĆ¼ngliche Breite L, in dem Oxidfilm auf der OberflƤche des Substrats ausgebildet.
(3) Die schnelle Oxydation wird dazu ausgenutzt, einen elektrisch isolierenden Oxidfilm zu bilden, der mindestens einen in das Substrat eingebetteten Abschnitt aufweist. Infolgedessen weist der isolierende Film einen dicken Abschnitt auf. Unter Verwendung dieses Isolierfilms als Diffusionsabschirmungsfilm wird dann die Diffusion durchgefĆ¼hrt, um einen von dem in das Substrat eingebetteten Abschnitt des Isolierfilms umschlossenen Ɯbergang auszubilden. Der dabei erhaltene Ɯbergang weist Enden auf, welche nicht mit der HauptflƤche des Diffusionsbereichs zusammenfallen. Der Ć¼bergang vermag daher einer hƶheren Spannung zu widerstehen als dies bisher mƶglich war.
Wenn der Ɯbergang im Substrat mit einer kleineren Tiefe als der Dicke des in das Substrat eingebetteten schnell oxydierten Films ausgebildet wird, wodurch verhindert wird, daƟ der Ɯbergang eine KrĆ¼mmung erhƤlt, kann dieser Ɯbergang noch hƶheren Spannungen widerstehen. Wie erwƤhnt, verringert ein krĆ¼mmungsfreier, mit einem Diffusionsbereich verbundener Ɯbergang eine vom Diffusionsbereich herrĆ¼hrende zusƤtzliche KapazitƤt, die bei mit ultrahoher Frequenz arbeitender Halbleiterelementen nicht vernachlƤssigbar niedrig ist. Genauer gesagt, kann der schnell oxydierte Film zur Bildung eines Diffusionsbereichs mit einem krĆ¼mmungsfreien Ɯbergang in Form eines feinen Musters benutzt werden, dessen Streifenbreite ā€¢ z.B. in den Emitterbereichen des mit ultrahoher Frequenz
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arbeitenden Halbleiterelements im Bereich von 1,0 Ms 1,5 P-liegen kann. Der auf diese Weise ausgeMlde Diffusionsbereich besitzt eine zusƤtzliche KapazitƤt, die nur aus einer zwischen seiner Unterseite und dem zugeordneten Kollektorbereich auftretenden KapazitƤt besteht. Die zusƤtzliche KapazitƤt kann daher um die an der QuerflƤche des Diffusionsbereichs auftretende KapazitƤt verringert werden.
(4) Durch die Anordnung der fenster fĆ¼r die Elektroden im Oxidfilm wird der PhotoƤtzVorgang, insbesondere fĆ¼r die Emitterelektrode von mit ultrahoher frequenz arbeitenden Halbleiterelementen, erleichtert.
Wie erwƤhnt, liegt die OberflƤche des unter Ausnutzung des schnell oxydierten films gebildeten Diffusionsbereichs nicht in einer Ebene mit den Enden des zugeordneten Ɯbergangs. Selbst wenn daher der Oxidfilm auf chemischem Wege etwas zu stark angeƤtzt wird, wird hierdurch sichergestellt, daƟ der Ɯbergang nicht am Ende oder an den Enden der HauptflƤche des Halbleiter-Substrats freiliegt.
In den I1Xg0 7a bis 73 ist ein Verfahren zur Herstellung eines integrierten large-Scale-Schaltkreises gemƤƟ einem anderen Merkmal der Erfindung dargestellt, bei welchem die Erscheinung ausgenutzt wird, daƟ mehrkristallines Silizium eine hƶhere Oxydationsgeschwindigkeit besitzt als Silizium in ^orm eines Einkristalls. Daneben wird auch aus der vorher beschriebenen feststellung Nutzen gezogen, daƟ mit einem Ionenstrahl Īæā€ždglĀ· bestrahltes kristallines Silizium eine hƶhere Oxydationsgeschwindigkeit besitzt als unbestrahltes Silizium.
GemƤƟ fig. 7a wird die OberflƤche eines Substrats 100 aus einem Einkristall aus Silizium mit einem bestimmten Leitungstyp, beispielsweise vom P-Leittyp, mit einem Ionenstrahl be-
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strahlt, mit welchem in das Substrat Fremdatome desselben Leittyps wie das Substrat injiziert werden. Die beschleunigten Ionen werden hierbei in die gesamte Haupt- bzw. OberflƤche des Substrats injiziert, wie dies durch die Pfeile in Pig. 7a dargestellt ist. Beispiele fĆ¼r derartige Fremdatome sind Bor, Gallium, Indium usw., und das Fremdatom wird vorzugsweise in das Substrat mit einer OberflƤchen-Fremd-rfccnkonzentration von etwa 101^ AtmosphƤren-cm (Atomen/cm. ) injiziert.
Die Injektion der Fremdatomionen soll das Auftreten der sogenannten Kanalerscheinung ( oder Kanalbildung..) verhindern, daƟ nƤmlich die HauptflƤche des Substrats beim nƤchsten Verfahrensschritt teilweise auf den entgegengesetzten Leittyp Ć¼bergeht. Wenn unter Verhinderung der genannten Erscheinung ein Siliziumdioxid-Film auf der HauptflƤche des Substrats ausgebildet werden kann, dann kann auf die Injektion der Fremdatomionen verzichtet werden.
AnschlieƟend wird auf der HauptflƤche des Substrats 100, in welche die Ionen injiziert worden sind, auf zweckmƤƟige "/eise eine Siliziumdioxid-Schicht 104 angeordnet, worauf nach einem an sich bekannten PhotoƤtzverfahreĪ· die Schicht 104 teilweise abgetragen wird und Ɩffnungen 106 ausgebildet werden, von denen in der Zeichnung nur eine dargestellt ist. Sodann wird ein zweckmƤƟiges Fremdatom, welches die dem Substrat entgegengesetzte LeitfƤhigkeit verleiht, wie z.B. Arsen, Phosphor o.dgl., Ć¼ber die Ɩffnungen 106 selektiv in das Substrat 100 eindiffundiert, um in das Substrat 100 eingebettete N+-3?yp-Schichten 108 zu bilden. Die auf diese Weise erhaltene Konstruktion ist in Fig. 7b veranschaulicht.
Im AnschluƟ hieran wird nach einem an sich bekannten Epitaxial-Wachstumsverfahren Silizium auf der gesamten OberflƤche des Substrats aufgebaut. Hierauf wird auf der eingebetteten N+- SchiGht 108 N-Typ-Silizium in ^orm eines Einkristalls unter
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Bildung einer U-Typ-Scnicht 110 auf der Schicht 108 aufgebaut, wƤhrend gemƤƟ Figo 7c auf der Siliziumdioxidschicht 104 eine mehrkristalline Siliziumschicht 112 zum Wachsen gebracht wird Īæ
Hierauf wird gemƤƟ Pig. 7d ein Ɯberzug 114 aus Siliziumnitrid (Si,U.) auf beiden Siliziumschichten 110 und 112 angeordnet, wonach der auf der mehrkristallinen Siliziumschicht 112 befindliche Abschnitt dieses Ɯberzugs 114 nach einem PliotoƤtzverfahren abgetragen wirdo Die dabei erhaltene Konstruktion ist in I1Ig0 7e dargestellte Um ein Atzen des auf der I-Typ-Schicht 110 befindlichen Abschnitts des Silizium-Ɯberzugs 114 zu verhindern, werden Masken 116, z.B. aus einem Photowiderstandsfilm, einem Siliziumdioxid-Film oder einem G-emisch daraus, auf die . epitaxial gewachsenen Schichten 110 aufgebracht.
Die mehrkristalline Siliziumschicht 112 wird dann zur Verringerung ihrer Dicke selektiv geƤtzt, wƤhrend sich die Maske 116 noch auf den Schichten 110 befindete Es hat sich herausgestellt, daƟ die endgĆ¼ltige Dicke der Schicht 112 vorzugsweise etwa gleich dem Dickenunterschied zwischen der mehrkristallinen Schicht 112 und dem Siliziumdioxidfilm 104, dividiert durch einen faktor von 2 bis 2,5 sein sollte. Wenn die gewachsene N-Typ-Schicht 110 eine Dicke von 2 ax oder weniger besitzt, kann die Dicke der Schicht 112 nach dem Ƅtzen etwa derjenigen des Siliziumdioxid-IPilms 106 entsprechen. Falls jedoch keine Gefahr fĆ¼r einen Bruch der Verbindungen zwischen den Elementen im endgĆ¼ltig^integrierten Schaltkreis besteht, kann der eben beschriebene Verfahrensschritt auch weggelassen werden. Kurz gesagt, stellt der Verfahrensschritt der Dickenreduzierung der mehrkristallinen Siliziumschicht keinen wesentlichen Teil der Erfindung dar, so daƟ er durchgefĆ¼hrt werden kann, wenn dies erforderlich erscheint.
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Im AnschluƟ hieran wird gemƤƟ PigĀ» 7g das Silizium-Substrat des Aufbaus gemƤƟ Mg0 7f mit beschleunigten, geladenen Teilchen, wie Ionen eines zweckmƤƟigen Elements, z.B. Zinnionen, bombardierte Hierbei werden die beschleunigten, geladenen Teilchen nur in die mehrkristalline Siliziumschicht 112 injiziert, da diese Schicht 112 nicht mit dem Siliziumnitrid-Ɯberzug 114 oder der Maske 116 versehen ist, welche zur Verhinderung eines Eindringens von Ionen in diese Schicht dienenĀ» Wenn zum J3eschie-Ɵen des Silizium-Substrats ein Element mit grĆ¶ĆŸerem Atomgewicht als Silizium verwendet wird, werden gĆ¼nstigere Ergebnisse erzielt. Die fĆ¼r das BeschieƟen mit Ionen erforderliche elektrische Energie betrƤgt vorzugsweise mindestens 200 kV. Pur den gleichen Zweck kƶnnen auch Ionen von Argon, Xenon o.dglĀ» angewandt werden0
ITach dem IonenbeschuƟ werden die Masken 116 vom Substrat entfernt, worauf das Substrat mit der in I1Ig0 Th. dargestellten Konfiguration einer WƤrmebehandlung in oxydierender AtmosphƤre bei hoher Temperatur ausgesetzt wird. Hierbei wird das,die Schicht 112 bildende mehrkristalline Silizium in Siliziumdicxid umgewandelt, so daƟ es eine Siliziumdioxidschicht 120 vergrĆ¶ĆŸerter Dicke bildet, wƤhrend die Schicht 110 aus dem IT-Typ-Silizium in Porm eines Einkristalls infolge des Vorhandenseins des Siliziumnitrid-Ɯberzugs 114, welcher die oxydierende AtmosphƤre abzuschirmen vermag, nidit oxydiert wird.
Das besondere Merkmal der Erfindung besteht sowohl in der Ausnutzung der Peststellung, daƟ die mit Ionen injizierte Siliziumschicht eine hƶhere Oxydationsgeschwindigkeit besitzt als eine Siliziumschicht, in welche keine Ionen injiziert worden sind, sowie der Erscheinung, daƟ mehrkristallines Silizium eine hƶhere Oxydationsgeschwindigkeit besitzt als Silizium in Porm eines Einkristalls.
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Beispielsweise sei angenommen, daƟ die epitaxial gewachsene Schicht 110 aus Silizium in Form eines Einkristalls 2 Ī¼ dick ist, wƤhrend die Siliziumdioxidschicht 104 eine Dicke von 1 Ī¼ besitzt und die mehrkristalline Siliziumschicht 112 mit den injizierten Ionen auf eine Dicke von 0,4 M geƤtzt wird. Unter den angenommenen Bedingungen bewirkt eine bei einer Temperatur von 11000O vorgenommene Y/Ƥrmebehandlung in einer AtmosphƤre aus feuchtem Sauerstoff wƤhrend einer ErwƤrmungszeit von etwa 40 min eine VerƤnderung der mehrkristallinen Siliziumschicht 112 in die Siliziumdioxidschicht 120, so daƟ sich das Gebilde gemƤƟ Fig. 7i ergibt.
Im Fall der aus Silizium in Form eines Einkristalls bestehenden Schicht 110, in welche keine Ionen injiziert worden sind, muƟ dagegen bei anderweitig gleichbleibenden WƤrmebehandlungsbedingungen eine 170 min lange WƤrmebehandlung vorgenommen werden, um ein Gebilde der in Fig. 7i dargestellten Art zu bilden. Mit anderen Worten: Die Oxydationszeit fĆ¼r die mit Ionen injizierte mehrkristalline Siliziumschicht kann auf etwa ein Viertel des T/erts herabgesetzt werden, der fĆ¼r die einkristalline Siliziumschicht ohne injizierte Ionen erforderlich ist. Infolge dieser VerkĆ¼rzung der Oxydationszeit kann die Diffusion vom eingebetteten Bereich 108 in die darunter liegende EiTyp-Schicht 110 wƤhrend der YfƤrmebehandlung auf etwa die HƤlfte oder weniger verringert werden. Auf diese Weise kann eine Verringerung der Dicke der effektiven epitaxialen Schicht, die fĆ¼r die Bildung eines aktiven oder eines reaktiven Bereichs zur VerfĆ¼gung steht/ so daƟ bei den Transistoren im endgĆ¼ltigen integrierten Schaltkreis eine Erniedrigung der Spannung vermieden werden kann, welcher der zugeordnete Basis-Kollektor-Ɯbergang zu widerstehen vermag.
Im AnschluƟ an die genannten Verfahrens schritte wird der Siliziumnitrid-Ɯberzug 114 weggeƤtzt, worauf nach einem bekannten Planar-Verfahren nacheinander ein P-Typ-Basisbereich
+) verhindert werden,
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122 in der N-Typ-Schicht 110 und ein H-Typ-Emitter-Bereich 124 im Basisbereich 122 bei gleichzeitiger Aufbringung einer Siliziumdioxidschicht 126 auf die OberflƤchen der Schichten 110 und 1.12 sowie der Bereiche 122 und 124 ausgebildet werden. Die fertige Konstruktion ist in Fig. 7j dargestellt.
Die in Fig. 70 dargestellte, die aktiven und/oder reaktiven Elemente enthaltende Konstruktion wird in ihrer Siliziumdioxidschicht 126 mit Ɩffnung fĆ¼r die Elektroden versehen," worauf zur Fertigstellung des integrierten Schaltkreises die Verbindungen zwischen den Elementen hergestellt werden. In der Zeichnung sind jedoch die Ɩffnungen, Elektroden und dgl. nicht dargestellt.
Wie erwƤhnt, kann mit dem erfindungsgemƤƟen Verfahren zur Herstellung eines integrierten Schaltkreises unter Ausnutzung einer Erhƶhung der Oxydationsgeschwindigkeit des mit Ionen injizierten, mehrkristallinen Siliziums die Zeitspanne der Hochtemperatur~V/Ƥrmebehandlung zur Ausbildung von I'rennungsbereichen zwischen den Elementen verkĆ¼rzt werden. Hierdurch wird die vorher im Sifcstrat gebildete Fremdatomverteilung an einer Ƅnderung gehindert, und insbesondere werden dabei die Fremdatome im eingebetteten Bereich an einer Diffusion zum zugeordneten Basis-Kollektor gehindert, wodurch eine Herabsetzung der Spannung vermieden wird, welcher dieser Ɯbergang zu widerstehen vermag. Auf diese Weise kƶnnen ohne weiteres integrierte Schaltkreise entworfen v/erden. Da auƟerdem die Abweichung der Tiefe des Basis-Kollektor-Ɯbergangs zwischen einzelnen Halbleiterelementen verringert werden kann, kƶnnen die Verfahrensschritte der Hervorbringung der Emitterdiffusion, der Steuerung eines StromverstƤrkungsgrads usv/. stabilisiert werden. Wegen der VerkĆ¼rzung der Zeitspanne der Hochtemperatur behandlung ist es auƟerdem mƶglich, die in Silizium in Form eines Einkristalls entwickelten Spannungen und
+) -Ɯbergang
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Beanspruchungen zu vermeiden, die bei dieser WƤrmebehandlung infolge eines Unterschieds im WƤrmeausdehnungskoeffizienten zwischen Siliziumnitrid und Silizium hervorgerufen werden. Aus der vorstehenden Beschreibung geht somit hervor, daƟ nach dem erfindungsgemƤƟen Verfahren integrierte Schaltkreise mit ausgezeichneten elektrischen Eigenschaften hergestellt werden kƶnnen.
Bei der Herstellung von integrierten Larvje-Seale-Schaltkreisen kann auƟerdem zur Bildung von Trennungsbereichen durch Oxydation des mit Ionen injizierten mehrkristallinen Siliziums die Oxydationsgeschwindigkeit infolge der Injektion von Ionen lediglich in Sichtung der Tiefe des Substrats effektiv erhƶht werden, wƤhrend sich die injizierten Ionen in praktisch vernachlƤssigbarem AusmaiS in Querrichtung des Substrats ausbreiten. Infolgedessen kann der endgĆ¼ltige integrierte Large-Scale-Schaltkreis eine hƶhere Verteilungsdichte seiner Bauteile besitzen.
Zusammenfassend wird mit der Erfindung somit ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterelementen geschaffen, bei dem ein Siliziumsubstrat selektiv mit Ionen injiziert und in einer oxydierenden AatmosphƤre erhitzt wird. Dabei wird auf dem Substrat ein Oxidfilm gebildet, so daƟ Teile des 3?ilms, die auf den mit den Ionen injizierten Bereichen gebildet werden, teilweise in das Substrat eingebettet sind. Danach wird der lilm geƤtzt, bis die Subs_tratoberflƤche selektiv freigelegt ist. In die freiliegenden OberflƤchenabschnitte werden IPremdatome bzw. ein Stƶrstoff eindiffundiert, um Basisbereiche im Substrat auszubilden, worauf der vorgenannte Verfahrensschritt zur Bildung von Penstern fĆ¼r die Emitterdiffus ion und fĆ¼r Elektroden wiederholt wird. AuƟerdem wird durch epitaxiales Wachstum auf einem selektiv mit SiOp-lilmen versehenen Siliziumsubstrat Silizium aufgebaut, derart, daƟ
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Silizium in Form eines Einkristalls auf den freiliegenden OberflƤchenabschnitten des Substrats gebildet wird, wƤhrend auf den SiO?-Fiimen mehrkristallines Silizium durch Wachstum erzeugt wird. Die genannten Schritte werden wiederholt, um das mehrkristalline Silizium in Siliziumdioxid umzuwandeln und die Siliziumbereiche auf den freiliegenden OberflƤchenabschnitten voneinander zu trennen.
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Claims (1)

  1. 24H033
    PatentansprĆ¼che
    Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen, dadurch gekennzeichnet , daƟ zur Ausbildung selektiver Injektionsbereiche beschleunigte, geladene Teilchen in ausgewƤhlte Abschnitte der OberflƤche eines Substrats aus Halbleitermaterial injiziert werden, und daƟ das Substrat mit den Injektionsbereichen in einer oxydierenden AtmosphƤre erhitzt wird, um das Halbleitermaterial der Injektionsbereiche in eine entsprechende Oxidisolierung umzuwandeln.
    Verfahren zur Herstellung von Halbleiterelementen, dadurch gekennzeichnet, daƟ auf ausgewƤhlten Abschnitten der OberflƤche eines Substrats aus Halbleitermaterial ƜberzĆ¼ge zur Abschirmung von geladenen und beschleunigten Teilchen ausgebildet werden, daƟ die OberflƤche des Substrats mit beschleunigten, geladenen Teilchen bestrahlt wird, um die geladenen Teilchen in die nicht abgedeckten Bereiche der SubstratoberflƤche zu injizieren, daƟ danach die ƜberzĆ¼ge von der SubstratoberflƤche entfernt werden, daƟ das Substrat in einer oxydierenden AtmosphƤre erhitzt wird, um auf dieser OberflƤche, einschlieƟlich der mit den geladenen Teilchen injizierten Bereiche, eine Oxidisolation wachsen zu lassen, und daƟ die Oxidisolation selektiv von deĆ¼r Substrat oberflƤche abgetragen wird, um ausgewƤhlte Abschnitte derselben freizulegen.
    Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daƟ der Ɯberzug zur Abschirmung der geladenen Teilchen aus einem Material wie Siliziumnitrid, Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Aluminium, MolybdƤn, Wolfram und/oder Gemische r? davon hergestellt wirde
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    4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daƟ das Substrat aus Silizium in Form eines Einkristalls hergestellt wird und daƟ die geladenen Teilchen aus Ionen eines Elements wie Indium, Gallium, Antimon, Zinn und Arsen bestehen.
    5. Verfahren zur Herstellung von Halbleiterelementen, dadurch gekennzeichnet, daƟ ausgewƤhlte Abschnitte einer OberflƤche eines Substrds aus einem Halbleitermaterial mit-beschleunigten, geladenen Teilchen bestrahlt werden, um selektiv Abschnitte oder Bereiche hoher OxydationsfƤhigkeit auf den ausgewƤhlten OberflƤchenabschnitten zu bilden, daƟ das Substrat sodann mit die sen Bereichen in einer oxydierenden AtmosphƤre erwƤrmt wird, um auf der SubstratoberflƤche einen Oxidfilm zu bilden, daƟ der Oxidfilm danach selektiven den nicht mit den geladenen Teilchen bestrahlten Abschnitten der SubstratoberflƤche abgetragen wird, so daƟ die genannten Bereiche der OberflƤche freigelegt werden, und daƟ eine bestimmte LeitfƤhigkeit verleihende Fremdatome bzw. ein Stƶrstoff in die freiliegenden OberflƤchenbereiche des Substrats eindiffundiert /+ wird, um ƜbergƤnge zu bilden, die an den in das Substrat eingebetteten Abschnitten des Oxidfilms enden.
    6. Verfahren zur Herstellung von Halbleiterelementen, dadurch gekennzeichnet, daƟ auf ausgewƤhlten Abschnitten der OberflƤche eines Substrats aus Halbleitermaterial erste ƜberzĆ¼ge zur Abschirmung von geladenen Teilchen ausgebildet werden, daƟ die SubstratoberflƤche dann mit beschleunigten, geladenen Teilchen bestrahlt wird, um letztere in diejenigen Bereiche der SubstratoberflƤche zu indizieren, auf denen die ersten ƜberzĆ¼ge nicht ausgebildet worden sind, daƟ die ersten ƜberzĆ¼ge von der SubstratoberflƤche abgetragen werden, daƟ das Substrat sodann in einer oxydierenden AtmosphƤre erhitzt wird, um auf der
    mrdonbzĀ».
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    SubstratoberflƤche, einschlieƟlich der mit den geladenen Teilchen injizierten Bereiche, eine Oxidisolierung anwachsen zu lassen, daƟ die Oxidisolierung selektiv von der SubstratoberflƤche abgetragen wird, um die ausgewƤhlten OberflƤchenabschnitte des Substrats freizulegen, daƟ zur Ausbildung erster Diffusionsbereiche eine bestimmte erste LeitfƤhigkeit verleihende Iremdatome in die freiliegenden OberflƤchenabschnitte des Substrats eindiffundiert werden, daƟ hierauf auf den freiliegenden OberflƤchenabschnitten des Substrats zweite ƜberzĆ¼ge zur Abschirmung von geladenen Teilchen vorgesehen werden, daƟ eine zweite Art geladener Teilchen in diejenigen Bereiche der freiliegenden OberflƤchenabschnitte des Substrats injiziert werden, auf denen die zweiten ƜberzĆ¼ge nicht ausgebildet sind, um im Substrat zweite Injektionsbereiche auszubilden, daƟ anschlieƟend die zweiten ƜberzĆ¼ge von der SubstratoberflƤche entfernt werden, daƟ das Substrat in einer oxydierenden AtmosphƤre erhitzt wird, um eine zweite Oxidisolierung auf der SubstratoberflƤche, einschlieƟlich der mit den zweiten geladenen Teilchen injizierten Bereiche, zu bilden, daƟ die zweite Oxidisolierung selektiv von der SubstratoberflƤche abgetragen wird, so daƟ die SubstratoberflƤche teilweise freigelegt wird, und daƟ eine zweite leitfƤhigkeit verleihende Fremdatome in die nunmehr freigelegten OberflƤchenabschnitte des Substrats eindiffundiert werden, um im Substrat zweite Diffusionsbereiche zwischen den ersten und den zweiten Diffusionsbereichen derart herzustellen, daƟ die Enden der ƜbergƤnge von den in das Substrat eingebetteten Abschnitten der zweiten Oxidisolierung umschlossen sind.
    7Īæ Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daƟ der zweite Ɯberzug zur Abschirmung der geladenen Teilchen zumindest teilweise auf jedem der freiliegenden OberflƤchenabschnitte des Substrats vorgesehen wird.
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    8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daƟ die beiden ƜberzĆ¼ge zur Abschirmung der geladenen Teilchen aus Filmen aus einem Material wie Siliziumnitrid, Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Aluminium, MolybdƤn, Wolfram oder Gemischen daraus hergestellt v/erden.
    9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daƟ/substrat aus Silizium in Form eines Einkristalls hergestellt wird und daƟ die geladenen Teilchen aus Ionen eines Elements wie Indium, Gallium, Antimon, Zinn.und Arsen bestehen.
    10. Verfahren zur Herstellung von Halbleiterelementen, dadurch gekennzeichnet, daƟ auf einer OberflƤche eines Substrats aus einem Halbleitermaterial mit einem ersten Leittyp sowohl eine Schicht aus einem Halbleitermaterial eines zweiten Leittyps in Form eines Einkristalls als auch eine Schicht aus einem mehrkristallinen Halbleitermaterial angeordnet werden, daƟ beschleunigte, geladene Teilchen in die Schicht aus mehrkristallinem Halbleitermaterial injiziert werden und daƟ die letztgenannte, mit den geladenen Teilchen injizierte Schicht in einer oxydierenden AtmosphƤre erhitzt wird, um das Halbleitermaterial der mehrkristallinen Schicht in eine Oxidisolierung umzuwandeln.
    11. Verfahren zur Herstellung von Halbleiterelementen, dadurch gekennzeichnet, daƟ auf einer OberflƤche eines Substrats aus einem Halbleitermaterial eines ersten LeitfƤhigkeitstyps ein isolierender Oxidfilm ausgebildet wird, daƟ dieser Oxidfilm selektiv von der SubstratoberflƤche abgetragen wird, um ausgewƤhlte Abschnitte der SubstratoberfkƤche freizulegen, daƟ eine zweite LeitfƤhigkeit verleihende Fremdatome in die freiliegenden Abschnitte der SubstratoberflƤche eindiffundiert v/erden, um im Substrat Diffusionsbereiche zu bilden, daƟ durch epitaxiales Wachstum kristallines Halbleitermaterial gebildet wird, so daƟ auf jedem Diffusionsbereich eine Schicht aus Halbleitermaterial in Form eines Einkristalls hergestellt wird, wƤhrend auf dem isolierenden Oxidfilm
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    eine Schicht des mehrkristallinen Halbleitermaterials gebildet wird, daƟ auf den Schichten des Halbleitermaterials in Form des Einkristalls ƜberzĆ¼ge zur Abschirmung von geladenen Teilchen gebildet werden, daƟ die OberflƤche des Substrats mit beschleunigten geladenen Teilchen bestrahlt wird, um die geladenen Teilchen in die Schicht aus mehrkristallinem Halbleitermaterial zu injizieren, und daƟ die mit den geladenen Teilchen injizierte Schicht des mehrkristallinen Halbleitermaterials erhitzt wird, um das Halbleitermaterial der mehrkristallinen Schicht in eine Oxidisolierung umzuwandeln.
    12o Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daƟ der Ɯberzug zur Abschirmung der geladenen Teilchen aus einem Film aus einem Material wie Siliziumnitrid, Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Aluminium, MolybdƤn, Wolfram und Gemischen davon hergestellt wird.
    15Ā« Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daƟ das Substrat aus Silizium in Form eines Einkristalls gebildet wird und daƟ die geladenen Teilchen aus Ionen eines Elements wie Indium, Gallium, Antimon, Zinn und Arsen bestehen.
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