DE2433839A1 - METHOD OF MANUFACTURING A TRANSISTOR - Google Patents
METHOD OF MANUFACTURING A TRANSISTORInfo
- Publication number
- DE2433839A1 DE2433839A1 DE2433839A DE2433839A DE2433839A1 DE 2433839 A1 DE2433839 A1 DE 2433839A1 DE 2433839 A DE2433839 A DE 2433839A DE 2433839 A DE2433839 A DE 2433839A DE 2433839 A1 DE2433839 A1 DE 2433839A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- zone
- dopant
- dopants
- base
- ions
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 9
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 72
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 26
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 25
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 15
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 14
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 9
- -1 boron ions Chemical class 0.000 claims description 7
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 6
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 26
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 5
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000009950 felting Methods 0.000 description 1
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000009958 sewing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
- H01L21/26506—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors
- H01L21/26513—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors of electrically active species
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
- H01L21/26506—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors
- H01L21/26513—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors of electrically active species
- H01L21/2652—Through-implantation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
Description
BLUMBACH ■ WESER ■ BERGEN & KRAMERBLUMBACH ■ WESER ■ BERGEN & KRAMER
Western Electric Company Incorporated Payne 2-2Western Electric Company Incorporated Payne 2-2
New York, N.J. USANew York, N.J. United States
Verfahren zum Herstellen eines Transistors (Zusatz zur Patentanmeldung P 23 12 061.8) Method for producing a transistor (addendum to patent application P 23 12 061.8)
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Transistors nach folgenden Verfahrensschritten:The invention relates to a method for producing a transistor according to the following method steps:
Bestrahlen einer Halbleiterzone des einen Leitungstyps mit einem ersten Strahlenbündel aus Dotierstoff ionen des entgegengesetzten Leitungstyp, um eine erste Dotierstoffzone des entgegengesetzten Leitungstyps zu bilden, Bestrahlen der Zone mit einem zweiten Strahlenbündel aus Dotierstoffionen des entgegengesetzten Leitungstyps, um über dem Gebiet der ersten Dotierstoffzone eine zweite Zone des entgegengesetzten Leitungstyps zu bilden, deren Spitzendotierstoffdlchte.kleiiaer als die der erstem Zoae uwä tiefer al® die Spitzendoüerstoffdiehte des? erste® JEMteratoffesa© gelegea ist, wobeiIrradiating a semiconductor zone of the one conductivity type with a first beam of dopant ions of the opposite conductivity type to form a first dopant zone of the opposite conductivity type, irradiating the zone with a second beam of dopant ions of the opposite conductivity type to create a second zone over the area of the first dopant zone of the opposite type of conduction, whose tip dopant roofs are smaller than that of the first Zoae and much lower than the tip dopant thicknesses of the? first® JEMteratoffesa © is gelea, where
409886/0963409886/0963
sich die erste und zweite Dotleritoffzone überlappen und eine zusammengesetzte Dotieretoffzone bilden, -bilden einer Dotierstoff-Emltterzone des einen Leitfähigkeitetype innerhalb der Halbleiterzone in dem durch die Basiszone definierten Gebiet nach erfolgtem Eindiffundieren der Basiszone, in dem die Basiszone mit einem dritten Strahlenbündel aus Dotierstoff ionen des einen Leitungstyps bestrahlt und anschließend erwärmt wird, um die Dotierstoffe weiter in den Hauptteil der Zone einzudiffundieren und den Emltter-Basis-Obergang zu bilden (nach der Hauptpatentanmeldung P 23 12 061.8).the first and second Dotleritoffzone overlap and one form composite dopant zones, Formation of a dopant emltter zone of one conductivity type within the semiconductor zone in that through the base zone defined area after the base zone has diffused in, in which the base zone with a third bundle of rays of dopant ions of one conductivity type is irradiated and then heated to further add the dopants to the Diffuse the main part of the zone and form the Emltter-Basis transition (according to the main patent application P 23 12 061.8).
Der Hauptpatentanmeldung P 23 12 061.8 lag die Aufgabe zugrunde, Hochfrequenztransistoren herzustellen, deren Stromverstärkung von Plättchen zu Plättchen und Scheibe zu Scheibe im wesentlichen gleichförmig war. Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß man die Basis in zwei Schritten herstellte, in dem man in einem Schritt eine Zone erzeugte, die den Quadratflächenwiderstand bestimmte und im anderen Schritt eine Zone erzeugte, die die Dotierung unter dem Emitter bestimmte, wobei sich die beiden Zonen überlappten, damit ein zusammengesetztes Dotierstoffprofil mit einem Minimum in irgendeiner Tiefe entstand, und wobei der Ermitter-BaslsUbergang in diesem Bereich niedriger Konzentratioc lag. Es 1st von Vorteil, den Emitter-Bas leüber-The main patent application P 23 12 061.8 was based on the task Manufacture high-frequency transistors whose current amplification from plate to plate and plate to plate essentially was uniform. This problem was solved by making the base in two steps, in which one in one Step created a zone that determined the square sheet resistance and in the other step created a zone that determined the Doping under the emitter, with the two zones overlapping to create a composite dopant profile with a minimum at any depth, and The Ermitter-Basls transition is lower in this area Concentration lay. It is an advantage to have the emitter base
409888/0963409888/0963
gang in dem bezeichneten Bereich niedriger Konzentration zu bilden, weil sich die Dotierung unter dem Emitter nur wenig ändert, wenn die Übergangsstelle von Plättchen zu Plättchen verschoben wird, und so eine gleichförmige Stromverstärkung realisiert wird.gang to form in the designated area of low concentration, because the doping under the emitter is only slightly changes when the junction is moved from lamina to lamina, thus providing a uniform current gain is realized.
Untersuchungen, die nach Einreichen der bezeichneten Hauptaameldung angestellt wurden, zeigen, daß es !»orzuziehen ist, ein zusammengesetztes Profil mit einem Minimum zu bilden, obwohl das praktisch nicht erreicht werden kann, wenn Transistoren hergestellt werden« die im Bereich von 3-9 GHz betreibbar β fed, well es notwendig ist0 in diesen Bauelementen sehr obarflächennahe Basis- und Emitterzonen zu bilden.Investigations made after filing the designated main report indicate that it is preferable to form a composite profile with a minimum, although this is practically impossible to achieve when making transistors in the 3-9 GHz range operable β fed, it is necessary to well 0 very obarflächennahe in these components, base and emitter regions to be formed.
Das obengenannte Problem wird erfindungsgemäß durch einen bipolaren Transistor und ein Verfahren zu seiner Herstellung gelöst dadurch,The above problem is solved according to the invention by a bipolar transistor and a method for its manufacture solved by
daß im Dotierstoffprof U der zusammengesetzten Zone wenigstens eine Einsattelungsetelle vorhanden ist, wobei in der Basiszone von der Oberfläche bis zu einer Ttefe kleiner als χ die Dotierstoffe der ersten Zone und einer Tiefe groß er als χ die Dotlerstoffe der zweiten Zone überwiegen und sich der Basis-Emitterübergang in einer Tiefe befindet, die gleich oder größer als χthat in the dopant profile U of the composite zone there is at least one indentation point, wherein in the base zone from the surface to a depth less than χ the dopants of the first zone and a depth greater than χ the dopants of the second zone predominate and the base-emitter junction is at a depth that is equal to or greater than χ
409886/0963409886/0963
Fig. Ia-If Schntttansichten eines erflndungsgemäSen Ausführungsbeispieles für verschiedene Herstellungsschritte;FIGS. 1a-1f are sectional views of an exemplary embodiment according to the invention for various production steps;
Fig. 2a-2d Dotierstoffkonzentratlonsprofile desselben Ausführungsbeiepielee für verschiedene Fertlgungsschritte;2a-2d dopant concentration profiles of the same exemplary embodiment for different production steps;
Fig. 3 ein Diagramm der Gleichstromverstärkungeverteilung für verschiedene Bauelemente desselben AusfUhrungsbeispieles; undFigure 3 is a diagram of the DC gain distribution for various components thereof Execution example; and
Flg. 4 ein Dotlerstoffkonzentratlonsprofil eines weiteren AusfUhrungebeiepieles.Flg. 4 shows a dopant concentration profile of another Execution example.
In der Hauptpatentanmeldung wurde ein Verfahren zur Herstellung der in den Fig. Ia-If abgebildeten Transistoren mit Dotierstoffkonzentrationen beschrieben, wie sie in den Fig. 2a-2d wieder4-gegeben sind. Die Fig. la zeigt ein Silizium-HalbleitersubstratIn the main patent application, a process for the preparation of the transistors shown in Figs. Ia-If has been described with dopant concentrations, as they are given in FIGS. 2a-2d 4- again. Fig. La shows a silicon semiconductor substrate
10 vom N+ - Leitungstyp, auf dem eine N-leltende Epitaxieschicht10 of the N + conductivity type, on which an N-conductive epitaxial layer
11 aufwachsen gelassen wurde. Über dem Halbleitermaterial befindet sich eine Siliziumdioxidschicht 12. Die Basiszone wird mit Hilfe fotolithografischer Verfahren festgelegt und dabei eine in der Fig. Ib11 was grown up. Located above the semiconductor material a silicon dioxide layer 12. The base zone is defined with the aid of photolithographic processes and one in FIG. Ib
409886/0963409886/0963
dargestellte Fotolackschioht 13 verwwendet. Dann wird dte P-feltende Basis 14 gebildet, in dem das Bauelement zunächst mit einem ersten IonenstrahlenbUndel bestrahlt wird. Das sich aus dem Borionenimplantat ergebende Dotleratoffprofli ist In der Fig. 2a dargestellt. In der Fig. Ic ist der zweite Verfahreneschritt zur Erzeugung der Baiszone wiedergegeben. Es werden in diesem Falle wiederum Ionen des P-Leitungetype in die durch das Fotolackfenster definierte Zone Implantiert. Dieses Implantat ist schwächer als beim vorhergehenden Verfahrensschritt dosiert, aber energiereich genug, so daß die Ionen tiefer als betm vorausgegangenen Verfahreneschritt in den Hauptteil Injiziert werden und eine zusammengesetzte P-le it ende Zone 15 mit einem Kollektor-Basisübergang gebildet wird, der durch die gestrichelte Linie 16 dargestellt 1st. Die Fig. 2b zeigt das zusammengesetzte Dotlerstoffkonzentrationsprofil, das sich aus den beiden Implantaten ergibt. Das Dotierstoffprofil we 1st zwei getrennte Konzentrationeepttzen Pl und P2 sowie ein zwlschenliegendee Konzentrationeminimum M auf. Also wird die Energie der beiden Implantate so gewählt, daß die Dotierstoffe einander Überlappend verteilt sind, damit verhindert wird, daß sich zwischen den beiden Konzentrationsspitzen eine N-Zone bildet» Doch sollten sich die Dotierstoffvssteilungen nicht so weit überlappen, daß to. der Überlappungezone kein KoEsentrattoEsmfeimiam gebildet wird!. Mit anderenFotoresistschioht 13 shown is used. Then dte P-felting base 14 formed in which the component initially is irradiated with a first ion beam. That I The dopant profile resulting from the boron ion implant is In of Fig. 2a. The second method step is shown in FIG reproduced to generate the base zone. In this case, ions of the P-line type are again passed into the through the area defined by the photoresist window is implanted. This implant is dosed weaker than in the previous process step, but energetic enough so that the ions were deeper than what had gone before Method step are injected into the main part and a composite P-line it end zone 15 with a collector-base junction is formed, which is represented by the dashed line 16 1st. Fig. 2b shows the composite dopant concentration profile, resulting from the two implants. The dopant profile is two separate concentration levels Pl and P2 as well as an intermediate concentration minimum M on. So the energy of the two implants is chosen so that the dopants are distributed overlapping each other, this prevents an N-zone from forming between the two concentration peaks do not overlap so far that to. the overlap zone no KoEsentrattoEsmfeimiam is formed !. With others
409886/0963409886/0963
Worten muß in der Zone, In der der mit höherer Konzentration verteilte Dotieretoff (oberflächennahes Implantat) den mit geringer Konzentration verteilten (tieferliegendes Implantat) überlappt, die Summe ded Verteilungen kleiner als die Dotierstoffkonzentrat ionsspitze des Implantates mit der geringeren Konzentration sein. Folglich überschneiden sich die Dotierstoffprofile in einem Punkt, wo die Dotierstoffkonzentration jedes Implantates weniger als die Hälfte der Dotierstoffkonzentrationsspttze des ,zweiten Implantates beträgt.Words must be in the zone in which the dopant (implant close to the surface) is distributed with a higher concentration low concentration distributed (deeper implant) overlaps, the sum of the distributions smaller than the dopant concentrate be the ion tip of the implant with the lower concentration. As a result, the dopant profiles overlap at a point where the dopant concentration of each implant is less than half of the dopant concentration set of the second implant.
Nach der Erzeugung der Zone 15 wird der Fotolack im Bereich der Zone 15 abgezogen und eine zusätzliche Isolierschicht 21 Ober der S.O.-Schlcht niedergeschlagen. Das Emitterfenster wird dann mit Hilfe fotolitograflecher Verfahren festgelegt und durch die niedergeschlagene Isolierschicht 21 sowie die erste Oxidsohicht 12 hindurch bis herunter zur Siliziumoberfläche geäzt und der Fotolack vor der Implantation entfernt. Das in der Fig. Id dargestellte Bauteil wird dann mit Ionenstrahlung beschossen, die in dem bestrahlten Halbleitergebiet eine Zone 17 N+ -Leitungstyps bildet. Die Emitterzone wird dann bei einer Temperatur und in einer Zeit, die ausreicht, um ile Dotierstoffe weiter in den Hauptteil des Materials einzudiffundieren, derart warmbehandelt, daß der Emitter-Bastsübergang im oder nahe beim Minimum MAfter zone 15 has been produced, the photoresist is peeled off in the area of zone 15 and an additional insulating layer 21 is deposited over the SO layer. The emitter window is then defined with the aid of photolithographic methods and etched through the deposited insulating layer 21 and the first oxide layer 12 down to the silicon surface, and the photoresist is removed before the implantation. The component shown in FIG. 1d is then bombarded with ion radiation which forms a zone 17 of the N + conduction type in the irradiated semiconductor region. The emitter zone is then heat treated at a temperature and for a time sufficient for the dopants to diffuse further into the main part of the material such that the emitter-bast junction is at or near the minimum M
409888/0963409888/0963
des Dotierstoffkonzentratlonsproflies der Basis liegt. Das wird durch die Fig. Ie, in der der Emitter-Baslsttberganz durch die gestrichelte Linie 18 wiedergegeben ist, und durch die Fig. 2d dargestellt.of the dopant concentrate profile of the base. That is represented by FIG. 1e, in which the emitter base is represented by the dashed line 18, and represented by FIG. 2d.
Bei den letzten Verfahreneschritten werden Fenster durch die isolierenden Schichten geätzt, um die Basiszone freizulegen, und es werden metallische Kontakte 19 und 20 nach bekannten Verfahren aufgebracht, die die Emitter- bzw. Basiszone entsprechend der Darstellung in Fig. If anschließen.In the final process steps, windows are etched through the insulating layers to expose the base zone, and metallic contacts 19 and 20 are applied by known methods, which correspond to the emitter and base zones connect to the illustration in Fig. If.
Die mit Hilfe dieses Verfahrens erzielten gleichförmigen Halbleiter eigenschaften und hohen Verstärkungsgewinne sind aus der Fig. S zu entnehmen. Dort 1st ein Diagramm abgebildet, das die Verteilung der Stromverstärkung für mehrere Plättchen zeigt, die nach dem oben beschriebenen Verfahren auf zwei verschiedenen Scheiben des Halbleiter substrates chargenweiae versr feitet sind.The uniform semiconductor properties and high gain gains achieved with the aid of this method are shown in FIG. There is shown a diagram that shows the distribution of the current gain for several platelets, which are fed batch-wise on two different wafers of the semiconductor substrate according to the method described above.
Obwohl das Verfahren zuvor nur kurz behandelt wurde, gibt die Hauptpatentanmeldung viele Alternativen an die Hand, um dieses Verfahren auszuführen.Although the procedure was only briefly covered earlier, the Main patent application has many alternatives at hand to carry out this process.
409886/0963409886/0963
Obwohl es der Hauptanmeidung zufolge wünschenswert ist, ein Basisprofil mit einem Minimum zu bilden, kann das nicht anwendbar sein, wenn VHF-Transistoren (d.h. Transistoren mit einem Betriebsbereich oberhalb etwa S GHz) hergestellt werden sollen. Nichtsdestoweniger können Bauelemente wie die vorbezeichneten entsprechend den früher gegebenen Verfahrensweisen als Bauelemente mit gleichförmigen elektrischen Eigenschaften hergestellt werden. Z.B. wird in dem folgenden Ausführungsbeispiel beschrieben, wie Bauelemente hergestellt werden, die bei 8 GHz arbeiten können.Was die Einzelheiten der Bauelementmasklerung und -aneinanderfügung (bonding) angeht, so sind sie im wesentlichen dieselben wie im Falle der Hauptanmeldung und werden hler der Kürze halber nicht beschrieben.Although, according to the main preamble, it is desirable to have a Forming a basic profile with a minimum may not be applicable when VHF transistors (i.e. transistors with an operating range above about S GHz) are to be established. Nonetheless, components such as the aforesaid can be manufactured as components with uniform electrical properties according to the procedures given earlier. For example, the following exemplary embodiment describes how components are manufactured that can work at 8 GHz. What the details As regards component masking and bonding, they are essentially the same as in the case of FIG Main registration and are not described for the sake of brevity.
Das bezeichnete Aueführungsbeispiel stimmt hinsichtlich der Bauteilkomponenten im wesentlichen mit dem in den Fig. Ia-If dargestellten überein. Das Ausgangematerial war ein Siliziumhalbleitersubstrat des N-t- -Leitungstype und mit einem spez. Wiederstand von weniger als 0,015 Ohm/cm, auf dem eine N-leitende Epitaxieschicht mit einem spez. Widerstand von etwa 0,8 Ohmcm aufwachsen gelassen wurde, die rund S Mikrometer dick war. Die Oberfläche der Epitaxieschicht wurde mit einerWith regard to the component components, the designated embodiment corresponds essentially to that in FIGS. Ia-If shown match. The starting material was a silicon semiconductor substrate of the N-t line type and with a spec. Resistance of less than 0.015 Ohm / cm, on which an N-conductive epitaxial layer with a spec. Resistance of about 0.8 ohm cm was grown up, which is around S micrometers was thick. The surface of the epitaxial layer was with a
409886/0963409886/0963
ungefähr 8000 j? dicken StO -Schicht maskiert und Über dem Gebiet der zu bildenden Basiszone ein Teil der bezeichneten Epitaxieschicht bis zu einer Dicke von etwa 1200 Angstroem weggeätzt. Beim ersten Schritt, die Basis zu bilden, wurden Dotierstoffe in Form von Borionen in die Epitaxieschicht Implantiert, in dem mit Ionenstrahlung einer Energie von etwaabout 8000 j? thick StO layer and masked over the Area of the base zone to be formed a part of the designated epitaxial layer up to a thickness of about 1200 angstroms etched away. In the first step of creating the base, dopants in the form of boron ions were implanted into the epitaxial layer, in that with ion radiation with an energy of about
13 213 2
40 keV und einer Dosierung von 8,9 χ 10 Ionen/cm gearbeitet wurde. Auf diese Weise wurde in dem Material eine Dotierstoff-40 keV and a dosage of 8.9 χ 10 ions / cm worked became. In this way, a dopant
18 S18 p
zone mit einer Konzentrationsspitze von etwa 5 χ 10 Ionen/cm gebildet, die etwa 0,05 Mikrometer tief unter der Oberfläche lag. Wenn 3-9 GHz-Transistoren hergestellt werden, dann scheinen für den Fall, daß sich auf der Oberfläche eine 1200 A dicke Siliziumdioxidschicht befindet, 20-50 keV die passende Implantationsenergie zu sein, und es könnte eine Dosierung im Bereich zwischen 10 - 5x10 Ionen/cm gewählt werden. Beim zweiten Schritt, die Basis herzustellen, wurden Borionen mit einer Strahlungsenergie von etwa 160 keV in dasselbe Gebiet Implantiert, damit sich ein Dotlerstoffkonzentrationsprofil ausbildete, dessen Konzentrationsspitze etwa 0,34 Mikrometer unter der Oberfläche lag. Die Implantattonsdosierung betrugZone formed with a concentration peak of about 5 χ 10 ions / cm, which was about 0.05 micrometers deep below the surface. When fabricating 3-9 GHz transistors, if there is a 1200 Å thick silicon dioxide layer on the surface, then 20-50 keV seems to be the appropriate implantation energy, and a dosage in the range between 10-5x10 ions could be / cm can be selected. In the second step, producing the base, boron ions with a radiation energy of about 160 keV were implanted into the same area, so that a dopant concentration profile was formed, the concentration of which was about 0.34 micrometers below the surface. The implantation dosage was
12 212 2
etwa 3 χ 10 Ionen/cm und legte die Dotierstoffkonzentration unter dem Emitter feet* Bei einer 1200 A dicken Siltziumdioxidscntoht liegt die passende Implanta&ionsenergfe zwischenabout 3 χ 10 ions / cm and put the dopant concentration below the emitter feet * With a 1200 A thick silicon dioxide, the appropriate implantation energy is between
408886/0963408886/0963
100 und 200 keV und wird zweckmäßig eine Dosierung zwischen100 and 200 keV and a dosage between
12 18 212 18 2
10 - 2x10 . Ionen/cm gewählt. Das Bauteil wurde dann10 - 2x10. Ions / cm selected. The component was then etwa 10 Minuten lang bei 900 getempert. Dieser Schritt ist im allgemeinen nicht wichtig. Das sich aus diesen Implantationen ergebende zusammengesetzte Dotierstoffprofil ist in der FIg. 4 dargestellt. Die ausgezogene Kurve 22 gibt die Dotierstoffgesamtkonzentration in Abhängigkeit von der Eindringtiefe wieder. Die unterbrochen dargestellten Kurven 23 bzw. 24 bilden Teile des Dotierstoffkonzentratlonsprof lies des ersten bzw. des zweiten Implantates ab. Diese Teilprofile tragen aber nicht ausschließlich zum eigentlichen Profil der Dotlerstoffgeeamtkonzentratlon bei. Es soll zunächst festgestellt werden, daß das zusammengesetzte Profil Im Übergangsgebiet vom Oberflächenimplantat zum tief erliegenden Implantat anstatt eines Minimums wenigstens eine Einsattelungsstelle I aufweist. Obwohl für die früher erläuterten Zwecke ein Minimum bevorzugt würde, läßt sich dieses Minimum In der Regel nicht mit oberflächennahen Implantaten erreichen, die erforderlich sind, wenn bet Frequenzen oberhalb von 3 GHz gearbeitet werden soll. Doch erweist es sich im Falle der zusammengesetzten Kurve als günstig, daß im Dotierstoffgesamtprofil der Basis zunächst das Oberflächenimplantat, das den Quadratflächenwiderstand bestimmt, und dann wetter In den HauptteilAnnealed at 900 for about 10 minutes. This step is generally not important. The composite dopant profile resulting from these implantations is in the FIg. 4 shown. The solid curve 22 shows the total dopant concentration as a function of the penetration depth. The curves 23 shown as interrupted and 24 form parts of the dopant concentration profile of the first and the second implant, respectively. These partial profiles but do not only contribute to the actual profile of the total doping agent concentration. It should first be noted that the composite profile in the transition area from the surface implant to the deep implant has at least one dip point I instead of a minimum. Although a minimum would be preferred for the purposes explained earlier, this minimum can usually be cannot be achieved with near-surface implants, which are required if frequencies above 3 GHz are used shall be. In the case of the composite curve, however, it proves to be favorable that in the overall dopant profile the Base first the surface implant, which determines the square area resistance, and then wetter in the main part
409886/0963409886/0963
hinein das Implantat überwiegt, das letzten Endes die Dotierung unter dem Emitter bestimmt. Wenn also die von der Eindringtiefe abhängige Dotierstoffkonzentration für das oberflächennahe Implantat C (x) bzw. das weiter von der Oberfläche entfernte Implantat CAx) ist, dann existiert (bei einer Tiefe χ ) für χ CxT folgende Beziehung:in the implant predominates, which ultimately determines the doping under the emitter. So if the dopant concentration, which depends on the penetration depth, for the implant near the surface is C (x) or the implant further away from the surface is CAx) , then the following relationship exists (at a depth χ) for χ Cx T:
/oo dx > ! Cd(x) dx . (1)/ oo dx>! C d (x) dx. (1)
X J XX J X
Cd(x) dxC d (x) dx
C.(x) dx . (2)C. (x) dx. (2)
B uB u
dind bekannt und brauchen deshalb nicht näher beschrieben zu werden. Nachstehend wird ein Beispiel für eine Konzentration«· annäherung erster Ordnung angeführt:are known and therefore do not need to be described in more detail. Below is an example of a concentration «· approximation of the first order stated:
NT. 2 &/ N T. 2 & /
409886/0963409886/0963
c. <*> β e (4) c . <*> β e (4)
8 ^ 8 ^
2 N . bzw. N- geben die Ionenzahl pro cm an, die im Falle2 N. and N- indicate the number of ions per cm in the case der tteferllegenden bzw. oberflichennahen Implantate implantiert werden. R. bzw R sind die Ionenbereidhe der tief erliegenden bzw. oberfllcheanahen Implantate und oj. bzw. </ die Regelabweichungen Ton der Gaußechen-Verteilungecharakterietik für Ionen des tief erliegenden bzw. oberfULchennahen Implantatee.implanted in the lower or superficial implants will. R. and R are the ion areas of the deep ones or implants close to the surface and oj. or </ the system deviations Ton of the Gaussian distribution characteristics for Ions of the deep or superficial implants.
R. und R eowie or. und vf lind entweder bekannt oder αβ αβR. and R eowie or. and vf are either known or αβ αβ
können für jede· in einem speziellen Halbleitermaterial interessiere nte Ion gemessen werden. x_, das im Zusammenhang mit der vorliegenden Patentanmeldung als Übergangspunkt bezeichnet wird, liegt bei diesem AusfUhrungebeiepiel etwa O13 Mikrometer tief.can be measured for each ion of interest in a specific semiconductor material. x_, referred to in connection with the present patent application as a transition point, is located in this AusfUhrungebeiepiel about O 1 3 microns deep.
Dann wird die Emitterzone gebildet, in dem mit Ionenstrahlen einer Energie von tmgefihr 50 keV und einer Dosierung von ungefähr 5 χ 10 Ionen/cm As-Dotierstoffe in ein Gebiet innerhalb der Basiszone Implantiert werden. Ein passender Energiebereich für diese* Implantat liegt zwischen 6-300 keV. DieThe emitter zone is then formed by implanting As dopants into a region within the base zone using ion beams with an energy of tmge 50 keV and a dosage of approximately 5 × 10 ions / cm. A suitable energy range for this * implant is between 6-300 keV. the
409886/0963409886/0963
14 17 214 17 2
geeignete Dosierung beträgt 18 - IO Ionen/cm . Oleseea suitable dosage is 18-10 ions / cm. Olesee Implantat muß wiederum genügend hoch dosiert sein, damit die Dotierstoffe, die durch das Borionenimplantat von hoher Konzentration eingeführt werden, kompensiert werden. Die Energie wird so gewählt, daß die Konzentrattonseplize der Emitterdotierstoffe zunächst nahe der Halbleiteroberfläche liegt« d.h., in einer Tiefe von etwa 0,01 bis 0,1 Mikrometer. Die Emitterzone wurde dann 25 Minuten lang bei 1600 C getempert, um die Emitterdotierstoffe weiter m den Hauptteil einsudiffundlereB. Das sich ergebende Emitterprofil Ist is. der Fig. 4 als Kurve 25 wiedergegeben. Es ist si sehen, daß der Emitter-Basisubergang etwa 0, S Mikrometer unter der Oberfläche gebildet wird. Weil es erwünscht ist, dea größeren Teil des OberflMchenimplantates hoher Konzentration zu kompensieren, sollte der Emitter-BasisQbergang in einer Tiefe gebildet werden, die gleich oder größer als die Tiefe x_ ist, die zuvor als der Übergangspunkt bezeichnet wurde. Dadurch wird natürlich sichergestellt, daß sich die Dotierung unter dem Emitter hauptsächlich aus den Dotierstoffen des tieferliegenden Implantates zusammensetzt. Es wird deshalb passend 5 Minuten und S Standes Isng zwischen 900 und ISOO C getempert.In turn, the implant must be dosed in a sufficiently high dose the dopants produced by the boron ion implant of high Concentration to be introduced, to be compensated. the Energy is chosen in such a way that the concentrate replicate the Emitter dopants are initially close to the semiconductor surface, i.e. at a depth of about 0.01 to 0.1 micrometers. The emitter zone was then tempered for 25 minutes at 1600 ° C. in order to further remove the emitter dopants in the main part diffuse B. The resulting emitter profile is is. 4 reproduced as curve 25. It is you see that the emitter-base junction about 0.5 micrometers below the Surface is formed. Because it is desired, the bigger one Part of the surface implant to compensate for high concentration, the emitter-base transition should be at a depth that is equal to or greater than the depth x_, previously referred to as the transition point. This of course ensures that the doping is below the Emitter mainly composed of the dopants of the deeper implant. It will therefore suitably be 5 minutes and S Standes Isng annealed between 900 and ISOO C.
409336/0963409336/0963
fahreasgemSß vorgeschriebenen Bereiche Bauelemente für Frequenzen zwischen 3 und S GKz hergestellt. Diese Bauelemente wiesen durchweg höhere KoIIektor-Emitterdurc&brucksspecnungen als bekannte, fm Diffusionsverfahren hergestellte Bauelemente auf. Außerdem zeigten sie eine gleichförmige Stromverstärkung, die für 2600 Blättchen auf einer einzelnen Scheibe aus Halbleitermaterial nur um+ 20% abwich. E* soll festgestellt werden, daß dte Stromverstärkung dieser Transistoren nicht so gleichförmig wie die fm Falle des ersten Aueführungebeispieles 1st, da« unter Bezug auf die Fig. Ia-If und 2a-2d beschrieben wurde. Das stimmt mit der Heorfe oberem, daß sich sehr gleichförmige Eigenschaften ergeben, wenn der Emitter-Basisebergang Im oder nahe beim Minimum des Dotierstoffkonxentrationsprofiles der Basis Hegt. Nichtsdestoweniger ist die Stromverstärkung der verfahrenegemäß hergestellten Transistoren im allgemeinen gleichförmiger als die der bekannten Bauelemente. Deshalb erscheint es wünschenswert, ent zusammengesetztes/ Basisprofil zu bilden, das bestenfalls wenigstens einen Einsattelungspunkt Im Oberlappungsgeblet der beiden Implantate aufweist. Das bedeutet, daß die zweite Ableitung des zusammengesetzten BasIsprofUes bzw. Dotierstoffkonzentratkmsprof lies der Bast· C (x) + C Jx) positiv wird (tob "negativ" nach "positiv" geht). Dem kamt dte typischeComponents manufactured for frequencies between 3 and S GKz in accordance with the prescribed ranges. These components consistently had higher coIIector emitter diameters and bridge specifications than known components produced by diffusion processes. They also showed a uniform current gain for 2,600 leaflets on a single disc made of semiconductor material only deviated by + 20%. E * should be established It will be found that the current gain of these transistors is not as uniform as that of the first embodiment, since it has been described with reference to Figs. 1a-If and 2a-2d. That is true with the Heorfe upper that very uniform properties result when the emitter-base junction is Im or near the minimum of the base's dopant concentration profile. Nonetheless is the current gain of the method produced Transistors generally more uniform than those of the known devices. Therefore it seems desirable Ent composite / basic profile to form, the ideally at least one saddle point in the Oberlappungsgeblet has both implants. This means that the second derivative of the composite base profile or dopant concentrate profile read the Bast · C (x) + C Jx) is positive (tob "negative" after "positive" goes). That came the typical
409886/0963409886/0963
Dotierstoffverteilung durch Diffusion gegenübergestellt werden, bei der die zweite Ableitung Immer negativ war. Bei der Herstellung dieser Hochfrequenztransistoren wird es ferner bevorzugt, die Emitterzone erst dann zu bilden, nachdem das zusammengesetzte Basieprofll erzeugt worden ist.Dopant distribution by diffusion can be compared, where the second derivative was always negative. In the manufacture of these high-frequency transistors, it is also preferred to form the emitter zone only after the composite base profile has been produced.
Das beschriebene Verfahren kann außerdem in verschiedener Weise modifiziert werden. Zum Beispiel kann im Falle von Transistoren, bei denen sämtliche Verbindungen von einer gemeinsamen Oberfläche aus hergestellt werden müssen, wie das für viele Transistoren in integrierten Schaltungen charakteristisch ist, das in der Fig. 1 dargestellte N+ - Substrat dem in vielen integrierten Schaltungen häufig auftretenden "eingegrabenen Kollektor" entsprechen. In einem solchen Falle würde die Nh- - Zone einfach eine Srtlich festgelegte Oberflächenzone sein, die in einer P-leltenden Zone eingeschlossen ist.The method described can also be modified in various ways. For example, in the case of Transistors in which all connections have to be made from a common surface, such as which is characteristic of many transistors in integrated circuits, the N + substrate shown in FIG. 1 dem "buried collector" that is common in many integrated circuits. In such a case it would the sewing zone is simply a fixed surface zone which is enclosed in a p-lelting zone.
409886/0963409886/0963
Claims (8)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US00379408A US3856578A (en) | 1972-03-13 | 1973-07-16 | Bipolar transistors and method of manufacture |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2433839A1 true DE2433839A1 (en) | 1975-02-06 |
Family
ID=23497136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2433839A Withdrawn DE2433839A1 (en) | 1973-07-16 | 1974-07-15 | METHOD OF MANUFACTURING A TRANSISTOR |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5050876A (en) |
| BE (1) | BE817664R (en) |
| DE (1) | DE2433839A1 (en) |
| FR (1) | FR2238245B2 (en) |
| GB (1) | GB1472997A (en) |
| NL (1) | NL167548B (en) |
| SE (1) | SE405526B (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2652253A1 (en) * | 1975-11-20 | 1977-06-02 | Western Electric Co | METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR COMPONENTS |
| EP0071665A1 (en) * | 1981-08-08 | 1983-02-16 | Deutsche ITT Industries GmbH | Method of producing a monolithic integrated solid-state circuit with at a least one bipolar planar transistor |
| DE3834063A1 (en) * | 1987-10-09 | 1989-04-27 | Oki Electric Ind Co Ltd | SCHOTTKY GATE FIELD EFFECT TRANSISTOR |
-
1974
- 1974-07-08 SE SE7408945A patent/SE405526B/en not_active IP Right Cessation
- 1974-07-15 NL NL7409555.A patent/NL167548B/en not_active IP Right Cessation
- 1974-07-15 DE DE2433839A patent/DE2433839A1/en not_active Withdrawn
- 1974-07-15 BE BE146565A patent/BE817664R/en active
- 1974-07-15 FR FR7424570A patent/FR2238245B2/fr not_active Expired
- 1974-07-16 GB GB3134174A patent/GB1472997A/en not_active Expired
- 1974-07-16 JP JP49080825A patent/JPS5050876A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2652253A1 (en) * | 1975-11-20 | 1977-06-02 | Western Electric Co | METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR COMPONENTS |
| EP0071665A1 (en) * | 1981-08-08 | 1983-02-16 | Deutsche ITT Industries GmbH | Method of producing a monolithic integrated solid-state circuit with at a least one bipolar planar transistor |
| DE3834063A1 (en) * | 1987-10-09 | 1989-04-27 | Oki Electric Ind Co Ltd | SCHOTTKY GATE FIELD EFFECT TRANSISTOR |
| US4905061A (en) * | 1987-10-09 | 1990-02-27 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Schottky gate field effect transistor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2238245B2 (en) | 1978-03-17 |
| SE405526B (en) | 1978-12-11 |
| SE7408945L (en) | 1975-01-17 |
| NL7409555A (en) | 1975-01-20 |
| GB1472997A (en) | 1977-05-11 |
| BE817664R (en) | 1974-11-04 |
| NL167548B (en) | 1981-07-16 |
| FR2238245A2 (en) | 1975-02-14 |
| JPS5050876A (en) | 1975-05-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2652253C2 (en) | Method for controlling the lateral width of a doping profile in a semiconductor body of a semiconductor component | |
| DE2312061B2 (en) | TRANSISTOR MANUFACTURING PROCESS AND TRANSISTOR MANUFACTURED BY THIS PROCESS | |
| EP0032550B1 (en) | Method for producing a vertical bipolar pnp transistor structure | |
| DE2812740A1 (en) | METHOD OF MANUFACTURING A VERTICAL BIPOLAR INTEGRATED CIRCUIT | |
| DE2449688B2 (en) | Method for producing a doped zone of one conductivity type in a semiconductor body | |
| DE2160427C3 (en) | ||
| DE19704996A1 (en) | Process for the production of IGBT components | |
| DE112011105826B4 (en) | Semiconductor device and method of making the same | |
| DE3150222A1 (en) | "METHOD FOR PRODUCING A SEMICONDUCTOR DEVICE" | |
| DE3939305C2 (en) | Method of manufacturing a semiconductor device | |
| DE2354523C3 (en) | Process for the production of electrically insulating blocking regions in semiconductor material | |
| EP0048288B1 (en) | Method of doping semiconductor devices by ion implantation | |
| DE2605641C3 (en) | High frequency transistor and process for its manufacture | |
| DE2500728A1 (en) | METHOD FOR IMPROVING THE DOPING OF A SEMICONDUCTOR MATERIAL | |
| DE2752698A1 (en) | METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICES | |
| DE2231891C3 (en) | Process for the production of a well-like, amorphous semiconductor layer | |
| DE2627855A1 (en) | SEMI-CONDUCTOR COMPONENT WITH AT LEAST TWO ZONES FORMING A PN-TRANSITION, DIFFERENT LINE TYPES AND PROCESS FOR THEIR PRODUCTION | |
| EP1817792A2 (en) | Multiple mask and method for producing differently doped regions | |
| DE2124764A1 (en) | Method for producing a semiconductor arrangement | |
| DE2447354A1 (en) | METHOD OF MANUFACTURING A FIELD EFFECT TRANSISTOR | |
| DE2502547A1 (en) | SEMICONDUCTOR BODY WITH BIPOLAR TRANSISTOR AND PROCESS FOR PRODUCING IT | |
| DE2611559C3 (en) | Process for the production of semiconductor structures | |
| DE102004039208B4 (en) | Method for producing a power device with a buried n-doped semiconductor zone and power device | |
| EP0028786B1 (en) | Ion implantations method | |
| DE2433839A1 (en) | METHOD OF MANUFACTURING A TRANSISTOR |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8162 | Independent application | ||
| 8181 | Inventor (new situation) |
Free format text: PAYNE, RICHARD STEVEN, PISCATAWAY, N.J., US SCAVUZZO, ROBERT JOHN, BETHLEHEM, PA., US |
|
| 8130 | Withdrawal |