DE2552641A1 - METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR COMPONENTS - Google Patents
METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR COMPONENTSInfo
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Description
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Wladas Klemowitsch Banjulis telex Β-=35βΒ auro d Wladas Klemowitsch Banjulis telex Β - = 35β Β auro d
DA-I6600DA-I6600
24. November 1975November 24, 1975
VEEPAHREH ZUE HERSTELLUNG YOIiVEEPAHREH TO MANUFACTURE YOIi
Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herste! lung von Halbleiterbauelementen und kann insbesondere zur Schaffung von iransistorstrukturen und integrierten Schaltungen mit genauer gegenseitiger Anordnung von legierten Bereichen mit Mikrometer- und Submikrometer-Abmessungen benutzt werden.The invention relates to methods for the manufacture ! development of semiconductor devices and may, in particular to the creation of iransistorstrukturen and integrated circuits with accurate mutual arrangement of alloyed regions having micron and submicron dimensions can be used.
Bekanntlich hängen die wichtigsten Parameter der Halbleiterbauelemente von ihrer Form und ihren Abmessungen ab. Mr viele Halbleitergeräte sind geometrische Formen mit mehreren ausgedehnten Bereichen optimal, die unterschiedliche elektrische Charakteristiken aufweisen. Beispielsweise stellen die Source- und Draingebiete eines Feldeffekttransistors zwei auf die Oberfläche heraustretende schmale und anr^rr.n.^hvte Bereiche von gleichemIt is known that the most important parameters of the semiconductor components depend on their shape and their dimensions. For many semiconductor devices, geometric shapes with multiple expanded areas that have different electrical characteristics are optimal. For example, the source and drain areas of a field effect transistor represent two narrow and adjacent areas of the same protruding onto the surface
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Leitungstyp dar. Zwischen diesen Bereichen liegen das Kanalgebiet und der Gatekontakt· Die Verringerung des Source-Brain-Abs tan&es fürt zur Erhöhung der Grenz frequenz des Halbleiterbauelements· Zur Sicherung eines "bestimmten Arbeitsstromes und hoher Frequenzwerte bei schnellwirkenden Bipolartransistoren ist ein großer Verhältniswert aus der Emitterlänge und der Emitterfläche erwünscht· Aus diesem Grunde erhält der Emitter die Form eines langen Streifens von möglichst geringer Breite. Um einen geringen Widerstand der Basiselektrode und gleichzeitig eine geringe Basie-Kollektor-Kapazität zu erreichen, müssen der Abstand des Emitters vom Kontaktfenster der Basis und die Gesamfbreite der Basis verkleinert werden.Line type. Between these areas are the Channel area and the gate contact · The reduction in the source-brain abs tan & it leads to an increase in the cut-off frequency of the semiconductor component · To secure a "certain Working current and high frequency values in fast-acting bipolar transistors is a large ratio the emitter length and the emitter area are desirable. For this reason, the emitter is given the shape of a long strip of the smallest possible width. To have a low resistance of the base electrode and at the same time a low one To achieve basie-collector capacitance, need the distance of the emitter from the contact window of the base and the total width the base can be reduced in size.
Einer weiteren Verkleinerung der Abmessungen der Elementarbereiche werden in der Hauptsache durch die bekanntenA further reduction in the dimensions of the elementary areas are mainly known by the
Einschränkungen der klassischen Fotolithografie sowie durch Fehler der Fotoschablonenanpassung bei aufeinanderfolgender Formierung von Strukturen Grenzen gesetzt. Praktisch liegt die Auflösungsgrenze der Fotolithografie bei 1 bis 2 um, gleich groß sind auch die Toleranzen beiLimitations of classical photolithography as well as errors in the adaption of the photo stencil in the case of successive formation of structures are limited. Practically If the resolution limit of photolithography is 1 to 2 µm, the tolerances are also the same
der Anpassung. ' Γof adaptation. 'Γ
Bei den bekannten technischen Lösungen (vgl· das französische Patent Hr. 2155908, Klasse HO 1 1 7/00 sowie die USA-Patente Nr. 3859104, Klasse 148/188 und Kr. 3847687, Klasse 148/187/b.) gelinst es teilweise» die Anpassungstölersn«With the known technical solutions (see the French Patent Mr. 2155908, class HO 1 1 7/00 as well as the USA Patents No. 3859104, Class 148/188 and Kr. 3847687, Class 148/187 / b.) It partly suggests "the adaptation tolersn"
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zen herabzusetzen und die vorgegebenen gegenseitigen Abstände der kleinen Strukturen genau einzuhalten, indem man die Abbildungen der kleinsten Strukturen, wie Diffusionsfenster für den Emitter und Kontaktfenster der Basis» auf eine Fotoschablone überträgt und das entsprechende Muster in der Maskierungs schicht über dem Basisbereich erzeugt. Darauf werden auf einen Teil der entstandenen Fenster Maskierungsschichten mit anderen Ätzvorgangcharakteristiken aufgetragen, der Emitter und die p-leitenden Bereiche eindiffundiert und die Kontaktfenster mit Hilfe von selektiven Ätzmitteln aufgedeckt. Bei diesen Verfahren hängen aber die Abmessungen der kleinsten Strukturen und ihre Abstände vom Auflösungsvermögen der Fotolithografie ab und sind außerdem Soleranzen für die Anpassung des feinen Strukturmusters an den Basisbereich erforderlich.zen and reduce the given mutual The distances between the small structures must be precisely observed by taking pictures of the smallest structures, such as diffusion windows for the emitter and contact window of the base »on a photo template and the corresponding Patterns generated in the masking layer over the base region. It will be on part of the The resulting window masking layers with different etching process characteristics are applied to the emitter and the p-conducting areas diffused and the contact window uncovered with the help of selective etching agents. at However, these methods depend on the dimensions of the smallest structures and their distances from the resolution the photolithography and are also solerances for the adaptation of the fine structure pattern to the base area necessary.
Bekanntlich können die kleinsten Strukturen mit einer Breite von etwa 1 /um und darunter auch durch Querätzung von aus zwei und mehr. Schichten mit unterschiedlichen Ätzcharakteristiken bestehenden Überzügen mit Hilfe von selektiven Ätzmitteln erzeugt werden (vgl. die USA-Patente Nr. 5753807, Klasse 14B/188 und Kr. 3764410, Klasse 146/187). In diesem Falle bestimmt die Dauer des Ätzvorganges die Quergrößen der Strukturen, und deswegen wird die minimale Strukturgröße nicht durch dieAs is well known, the smallest structures with a width of about 1 / μm and below can also be produced by cross-etching from two and more. Layers with different etching characteristics existing coatings be generated with the help of selective etchants (see. US Patents No. 5753807, Class 14B / 188 and Kr. 3764410, class 146/187). In this case, definitely the duration of the etching process the transverse dimensions of the structures, and therefore the minimum structure size is not determined by the
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Abmessungen der entsprechenden Figur auf der Fotoschablone sondern durch die Ablaufgenauigkeit der chemischen Prozesse begrenzt*Dimensions of the corresponding figure on the photo template but limited by the accuracy of the chemical processes *
So sieht "beispielsweise das Verfahren zur Erzeugung von Transistorstrukturen nach dem erwähnten USA-Fatent Hr· 5764410 volgende Vorgänge vor: Auftragen einer Legierungs- und einer Maskierungsschicht auf ein Substrat vom ersten Leitungstyp, Erzeugung eines Fotoresistmusters, Formierung einer technologischen Zweischicht struktur mit Hilfe von selektiven Ätzmitteln, Auftragen einer Isolierschicht auf das Substrat um die erzeugte Struktur herum, Bildung eines Bereiches vom zweiten Leitungstyp im Substrat durch Eindiffundieren einer Beimengung aus der Legierungsschicht der technologischen Struktur· Durch das Aufdecken der im legierten Bereich liegenden Fenster und die Diffusion der Beimengung vom ersten Leitungstyp durch ein offenes Fenster wird die Bildung des Emitterbereiches mit einer Breite von etwa 1 /um sowie die Deckung des .schmalen Basisbereiches durch den Emitter möglich.For example, the process for generating of transistor structures according to the aforementioned USA fatent Hr 5764410 following processes before: Application of an alloy and a masking layer on a substrate of the first conductivity type, generating a photoresist pattern, Formation of a technological two-layer structure with the help of selective etching agents, application of an insulating layer onto the substrate around the structure produced, formation of a region of the second conductivity type in the substrate by diffusing in an admixture from the alloy layer of the technological structure · By the uncovering of the window lying in the alloyed area and the diffusion of the admixture of the first conductivity type through an open window, the formation of the emitter area with a width of about 1 / µm and the coverage of the narrow base area is possible through the emitter.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen zu entwickeln, welches eine Verbesserung der Hauptparameter der Halbleiterbauelemente durch Verkleinerung der Abmessungen der Diffusionsbereiche, durch Verringerung der Breite der für die Diffusion vorgesehenen Fenster und der Kon-The invention is based on the object of a method for the production of semiconductor components, which is an improvement in the main parameters of the Semiconductor components by reducing the dimensions of the diffusion regions by reducing the width the window intended for diffusion and the con-
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taktansehlußbereiche sowie durch. Herabsetzung der Abstände der Fenster von den Grenzen der Diffusionsbereiche und der gegenseitigen Fensterabstände in diesen Bauelementen gewährleistet.contact areas as well as through. Reduction of the distances the window from the boundaries of the diffusion areas and the mutual window spacing in these components guaranteed.
Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung der Hauptparameter von Halbleiterbauelementen durch Verkleinerung der Diffusionsbereiche, der Fensterbreite, der Abstände der Fenster von den Grenzen des Diffusionsbereiches sowie der gegenseitigen Fensterabstände·The invention aims to improve the main parameters of semiconductor components by reducing the diffusion areas, the window width and the spacing the window from the boundaries of the diffusion area as well as the mutual window distances
Din anderes Ziel der Erfindung ist die Herabsetzung der Abmessungen von Diffusionsbereichen in Halbleiterbauelementen. Another object of the invention is reduction the dimensions of diffusion areas in semiconductor components.
Weiterhin verfolgt die Erfindung das Ziel, die Breite der in der Isolierschicht aufzudeckenden Fenster zu verkleinern.Furthermore, the invention pursues the goal of width to reduce the size of the window to be uncovered in the insulating layer.
Außerdem hat die Erfindung das Ziel, die gegenseitigen Abstände der bloßgelegten Fenster in der Isolierschicht kleiner zu halten*In addition, the invention has the aim of the mutual spacing of the exposed windows in the insulating layer to keep smaller *
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung von Halbleiterbauelementen mit automatisch superponierenden Strukturen von kleinen Abmessungen unter Verwendung der gerichteten Auftragung·Another object of the present invention is to develop a method for producing Semiconductor components with automatically superposing structures of small dimensions using the directed application
Weiterhin bezweckt die Erfindung die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von HalbleiterbauelementenAnother object of the invention is to create a method for manufacturing semiconductor components
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«dt automatisch superponierenden Strukturen von kleinen Abmessungen unter Benutzung einer lokalen Oxydation.«Dt automatically superposing structures of small ones Dimensions using local oxidation.
Ein Ziel der Erfindung ist außerdem die Schaffung eines inhomogenen Dotierungsglases und einer Submikrometerdicke, welches in sich die zur Herstellung von Qualitätshalbleiterstrukturen erforderlichen Eigenschaften vereinigt.Another object of the invention is to provide an inhomogeneous doping glass and a submicrometer thickness, which in itself has the properties required for the production of quality semiconductor structures united.
Hoch ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer technologischen Struktur aus inhomogenem Glas zur Erzeugung von automatisch superponierenden Strukturen von vorgegebener Größe in der Isolierschicht.Highly an object of the invention is to create a technological structure made of inhomogeneous glass for production of automatically superposing structures of a given size in the insulating layer.
Die Erfindung bezweckt schließlich die Bildung einer abschirmenden Schicht mit vorgegebener Durchdringbarkeit. The invention finally aims to form a shielding layer with a predetermined penetrability.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß beim Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen, bei dem man auf ein Halbleitersubstrat vom ersten Leitungstyp wenigstens zwei Schichten aufträgt, von denen eine Schicht als Legierungsschicht dient und die andere eine Maskierungsschicht ist, auf der letzten Schicht ein Fotoresistmuster erzeugt, durch Entfernung eines Teils der aufgetragenen Schichten bis zum Halbleitersubstrat eine technologische Struktur formiert, um die herum man eine Isolierschicht legt, im Halbleitersubstrat einen Bereich vom zweiten Leitungstyp durch Diffusion einerThis object is achieved in that, in the method for producing semiconductor components at least two layers, one of which is applied to a semiconductor substrate of the first conductivity type Layer serves as an alloy layer and the other is a masking layer, on the last layer a photoresist pattern is created by removing part of the The layers applied down to the semiconductor substrate form a technological structure around which one can an insulating layer, a region of the second conductivity type by diffusion in the semiconductor substrate
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Beimengung aus der Legierungsschickt bildet, in der technologischen Struktur Fenster aufdeckt, die Diffusion eines Zusatzstoffes wenigstens durch ein Fenster durchführt und darauf ein metallisiertes Muster erzeugt, die Fenster erfindungsgemäß durch Entfernung von wenigstens zwei Bereichen am Umfang der technologischen Struktur bis zum Halbleitersubstrat gebildet werden·Admixture from the alloy send forms, in the technological structure reveals window, the diffusion of an additive carries out at least through a window and a metallized pattern is produced thereon, the window according to the invention by removing at least two areas on the scope of the technological structure be formed up to the semiconductor substrate
Sine zweite Maskierungsschicht kann man teilweise auf die technologische Struktur oder auf das Halbleitersubstrat unter einem Teil der technologischen Struktur auftragen, um durch diese Maskierungsschicht die Anzahl und die Länge der zu öffnenden Fenster zu begrenzen.Part of the second masking layer can be applied apply the technological structure or on the semiconductor substrate under part of the technological structure, in order to limit the number and length of the windows to be opened through this masking layer.
Die Isolierschicht um die die technologische Struktur herum kann durch Aufstäuben erzeugt werden.The insulating layer around the technological structure can be created by sputtering.
Zweckmäßigerweise kann auf die Legierungsschicht eine Abschirmschicht aufgetragen werden, wobei man die Isolierschicht um die technologische Struktur durch Oxydation des Halbleitersubstrats erzeugt·A shielding layer can expediently be applied to the alloy layer, the insulating layer being formed around the technological structure by oxidation of the semiconductor substrate
Ale Werkstoff für die Legierungsschicht kann mit Vorteil Borosilikatglas und für die MaskierungsschichtAll material for the alloy layer can be used with Advantage borosilicate glass and for the masking layer
Alumosiiikatglas oder Siliciumnitrid benutzt werden· Die technologische Struktur kann durch Entfernung eines Teils der aufgetragenen Legierungs- und Maskierungsschicht mit Hilfe eines Ätzmittels formiert werden, das die Legierungsschicht schneller als die Maskierungsschicht ätzt·Aluminosilicate glass or silicon nitride are used The technological structure can be achieved by removing part of the applied alloy and masking layer be formed with the help of an etchant that etches the alloy layer faster than the masking layer
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Auf die erste Maskierungsschicht ist die Austragung einer zusätzlichen Maskierungsschicht z.B. aus Molybdän erwünscht· Bei Formierung der technologischen Struktur kann das durch Fotoresist nicht abgedeckte Gebiet der zusätzlichen Maskierungsschicht in diesem Falle mit Hilfe eines Ätzmittels entfernt werden, welches auf die erste Maskierungsschicht nicht einwirkt.An additional masking layer, e.g. made of molybdenum, is applied to the first masking layer Desired · When the technological structure is formed, the area not covered by photoresist can be used for additional Masking layer can be removed in this case with the help of an etchant, which is applied to the first Masking layer does not act.
Zwecks Erzeugung der technologischen Struktur kann die erste Maskierungsschicht von der Abschirmschicht am Umfang der letzteren in einer Breite entfernt werden, die der erforderlichen Breite der zu öffnenden Fenster entspricht, wobei ein Ätzmittel benutzt wird, das die Legierungsschicht und die erste Maskierungsschicht ungefähr mit gleicher Geschwindigkeit und die Abschirmschicht mit einer kleineren Geschwindigkeit ätzt, während die Fenster durch selektive Ätzung der nicht abgedeckten Bereiche der Abschirmschicht und der Legierungsschicht aufgedeckt werden können.For the purpose of generating the technological structure, the first masking layer can be removed from the shielding layer Circumference of the latter are removed in a width corresponding to the required width of the windows to be opened, using an etchant that approximately coincides with the alloy layer and the first masking layer the same speed and the shielding layer at a slower speed while the window is through selective etching of the uncovered areas of the shielding layer and the alloy layer are revealed can.
Als Werkstoff für die Legierungsschicht kann zweckgemäß ein Eorosilikatglas mit 0,5··.5 Gew.% Boroxid, für die Abschirmschicht ein Alumosilikatglas mit 30...96 Gew% Aluminiumoxid und für die erste Maskierungsschicht ein Siliziumoxid benutzt werden, wobei man die aufgetragenen Schichten in einem Ätzmittel ätzt, das 1 bis 7 Baumteile Fluorwasserstoffsäure, 1 bis 3 Baumteile Eisessig alsAs a material for the alloy layer can appropriately an eorosilicate glass with 0.5-5 wt.% boron oxide, for the shielding layer is an aluminosilicate glass with 30 ... 96% by weight Aluminum oxide and a silicon oxide can be used for the first masking layer, whereby the applied Layers in an etchant that etches 1 to 7 parts of hydrofluoric acid and 1 to 3 parts of glacial acetic acid
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2552541 - 9 -2552 541 - 9 -
1%-Lösung, ξ> bis 10 Baumteile Oxalsäure und 2 bis 4 Raumteile Orthophosphorsäure enthält·1% solution, ξ> contains up to 10 parts by volume oxalic acid and 2 to 4 parts by volume orthophosphoric acid
' Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung ihrer Ausführungsbeispiele und anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. IDs zeigen:The invention is described in the following description of their exemplary embodiments and based on the accompanying drawings explained in more detail. Show IDs:
Fig. 1 a, b, c die Reihenfolge der Bildung einer technologischen Struktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; 1 a, b, c show the order in which a technological structure is formed in accordance with an exemplary embodiment of the invention;
Fig. 2 den Arbeitsgang bei der Auftragung einer MaskieruBgsschicht gemäß der Erfindung i2 shows the operation during the application of a masking layer according to the invention i
Fig. 3 ein Substrat mit technologischer Struktur nach. der Diffusion und der thermischen Oxydation gemäß der Erfindung; 3 shows a substrate with a technological structure according to. diffusion and thermal oxidation according to the invention;
Pig»4 die Begrenzung der Lage der zu öffnenden Fenster (Querschnitt);Pig »4 limiting the location of open windows (Cross-section);
Fig· 5 dasselbe wie Fig. 4 in Draufsicht ιFIG. 5 the same as FIG. 4 in plan view
Fig. 6 Entfernung eines Teils der technologischen Struktur gemäß der Erfindung;Fig. 6 Removal of part of the technological structure according to the invention;
Fig. 7 eiert Vorgang der erfindungsgemäßen Aufdeckung von zwei Fenstern;7 shows the process of uncovering two windows according to the invention;
Fig. 8 ein Substrat mit technologischer Struktur nach durchgeführter Diffusion durch die aufgedeckten Fenster gemäß der" Erfindung;8 shows a substrate with a technological structure after diffusion has been carried out through the uncovered window according to the "invention;
Fig. 9 eine Transistorstruktur mit aufgedeckten Kontaktfenstern gemäß der Erfindung;9 shows a transistor structure with uncovered contact windows according to the invention;
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Fig· 10 dasselbe wie Fig. 9 in Draufsicht; Fig. 10 is the same as Fig. 9 in plan view;
Fig· 11 eine Transistorstruktur nach der Metallisierung gemäß der Erfindung;11 shows a transistor structure after metallization according to the invention;
Fig. 12 a» b, c, d ein anderes Beispiel der Formierung einer technologischen Struktur gemäß der Erfindung;12 a »b, c, d another example of the formation a technological structure according to the invention;
Fig· 15 eine Platte mit einer vor der Bildung der technologischen Struktur erzeugten Maskierungsschicht gemäß einem anderen Ausführungsbeispiels ..der Erfindung in Draufsicht ;Fig. 15 shows a plate with a prior to the formation of the Technological structure generated masking layer according to another embodiment .. of the invention in Top view ;
Fig· 14 dasselbe wie Pig. 13 -in Querschnitt;Fig. 14 the same as Pig. 13 - in cross section;
Fig. 15 ein Substrat mit technologischer Struktur auf der Maskierungsschicht^ (Draufsicht); Fig. 16 den Schnitt XVI-XTI der Pig. 15;15 shows a substrate with a technological structure on the masking layer ^ (top view); 16 shows the section XVI-XTI of the Pig. 15;
Fig. 17 den Schnitt XVII-XYII der Pig. 15;17 shows the section XVII-XYII of the Pig. 15;
Fig. 18 eine fertig formierte Transistorstruktur nach demselben Ausführungsbeispiel (Schnittdarstellung); Fig· 19 dasselbe wie in Fig. 18 in Draufsicht; Fig· 20 a, b, c eine andere Variante der Formierung der technologischen Struktur gemäß der Erfindung;18 shows a fully formed transistor structure according to the same exemplary embodiment (sectional illustration); Fig. 19 is the same as in Fig. 18 in plan view; 20 a, b, c another variant of the formation of the technological structure according to the invention;
Fig. 21 den Arbeitsgang bei der Bildung einer Isoierschicht gemäß der Erfindung;21 shows the operation in the formation of an insulating layer according to the invention;
Fig. 22 die Entfernung eines Teils der technologischen Struktur;Fig. 22 shows the removal of part of the technological Structure;
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Pig. 23 die Aufdeckung der Fenster bei demselben Ausfuhrungsbeispiel;Pig. 23 the uncovering of the windows at the same Exemplary embodiment;
Fig. 24- a, b, c eine weitere Variante der Formierung der technologischen Struktur gemäß der Erfindung; Fig. 25 die Bildung einer Isolierschicht; und Fig.26 den Arbeitsgang bei der Fensteraufdeckung durch selektive Ätzmittel nach demselben Ausführungsbeispiel der Erfindung.24 a, b, c a further variant of the formation the technological structure according to the invention; 25 shows the formation of an insulating layer; and FIG. 26 shows the operation during the window uncovering by means of selective etching agents according to the same exemplary embodiment the invention.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen werden auf einem Substrat von einem (ersten) Leitungstyp mit Hilfe einer Fotoschablone technologische Strukturen gebildet, die einen Legierungszusatz vom zweiten Leitungstyp enthalten und durch große Ätzgeschwindigkeit in der Querrichtung in einem bestimmten Ätzmittel sowie durch eine kleinere Ätzgeschwindigkeit in der zum Substrat senkrechten Richtung gekennzeichnet sind. Zum großen Teil wird der Umfang der technologischen Strukturen durch gerade oder gekrümmte Linien gebildet» deren Entfernung voneinander nahe der Auflösungsgrenze der Fotolithografie liegt· Um die technologischen Strukturen herum wird auf dem Halbleitersubstrat eine Isolierschicht erzeugt, und durch. Diffusion des Legierungszusatzes aus den erwähnten Strukturen wird im Substrat ein Gebiet vom zweiten Leitung ε typ gebildet, worauf man innerhalb jedes Legierungsgebiets durch Ent-In the method according to the invention for producing semiconductor components are on a substrate of a (first) conduction type formed with the help of a photo template technological structures that contain an alloy additive of the second conduction type and by large Etching speed in the transverse direction in a certain etchant as well as by a lower etching speed are marked in the direction perpendicular to the substrate. In large part, the scope of the technological Structures formed by straight or curved lines »their distance from each other close to the limit of resolution The photolithography lies · Around the technological structures is placed on the semiconductor substrate creates an insulating layer, and through. Diffusion of the alloy additive a region of the second conduction ε type is formed from the structures mentioned in the substrate, what one can find within each alloy area by
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femung von einzelnen Bereichen der technologischen Strukturen am Umfang der letzteren wenigstens zwei Fenster bloßlegt. Dabei wird die Breite der Fenster durch die Dauer der Ätzprozesse bestimmt, während man zur Festlegung der Länge und der Anzahl der Fenster eine zusätzliche Maskierungsschicht zu Hilfe zieht. Darauf wird die HaIbleiterstruktur vom gewünschtem Leitungstyp gebildet, indem man die Diffusion der Legierungszusätze wenigstens durch einen Teil der geöffneten Fenster durchführt. Kontaktfenster werden durch Entfernung von Dotierungsglas mit Hilfe von selektiven Ätzmitteln eingeätzt.apart from individual areas of the technological structures, at least two windows on the periphery of the latter exposes. The width of the window is determined by the duration of the etching process, while one is laying down the length and number of windows an additional one Masking layer to help. The semiconductor structure is then placed on it of the desired conductivity type formed by reducing the diffusion of alloy additives at least through part of the open windows. Contact windows are created by removing doping glass etched with the help of selective etchants.
Möglich sind viele konkrete Ausführungsvarianten des beschriebenen. Verfahrens, die über den Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht hinausgehen und im folgenden betrachtet werden. Nach einer Ausführung svariante wird die die Länge der zu öffnenden Fenster begrenzende zusätzliche Maskierungsschicht mit einem bestimmten Muster auf die technologische Struktur aufgetragen. In diesem Falle werden die Fenster am Umfang der technologischen Struktur in den durch die Maskierungsschicht nicht abgedeckten Bereichen aufgedeckt. Bei einer anderen Yariante wird die zusätzliche Maskierungsschicht zwischen das Halbleitersubstrat und die technologische Struktur gelegt· In diesem Falle wird am ganzen Umfang der technologischen Struktur ein Streifen entfernt, und man erhält Many specific variants of the described are possible. Procedure that is beyond the scope of the present invention does not go beyond and in the following to be viewed as. According to one version, the length of the window that can be opened is limited by the additional Masking layer applied to the technological structure with a certain pattern. In this The trap is the windows on the perimeter of the technological structure in those not covered by the masking layer Areas revealed. In another variant, the additional masking layer is between the semiconductor substrate and the technological structure are laid · In this case, a strip is removed from the entire circumference of the technological structure, and one obtains
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" - 13 -"- 13 -
den Zugang zum Substrat an den Stellen, die durch die zusätzliche Maskierungsschicht nicht atigedeckt sind.access to the substrate at the points that are not covered by the additional masking layer.
Die Isolierschicht erzeugt man um die technologische Struktur herum durch thermische Oxydation des Substrats, wobei die technologische Struktur eine abschirmende Wirkung gegen das Eindringen der Oxydationsmittel ausüben soll. Bei einer anderen Variante wird die Isolierschicht durch gerichtete Auftragung eines Isolierstoffes, beispielsweise mit Hilfe der Hochfreajuenzzerstäubung erzeugt. Hierbei muß die technologische Struktur eine bestimmte Dicke und einen ¥/inkel der Seitenwandneigung von annähernd 90° haben.The insulating layer is created around the technological structure by thermal oxidation of the substrate, the technological structure exerting a shielding effect against the penetration of oxidizing agents target. In another variant, the insulating layer is formed by the directional application of an insulating material, for example generated with the help of Hochfreajuenz atomization. The technological structure must have a certain thickness and a ¥ / angle of the side wall inclination of have approximately 90 °.
Die Legierung, die Querätzung und nötigenfalls die Abschirmung gegen Oxydationsmittel lassen sich leichter in Strukturen durchführen, die in ihrer Dicke inhomogen sind. Im Prinzip ist die Erzeugung einer technologischen Struktur mit kontinuierlicher Änderung ihrer Zusammensetzung und ihrer Eigenschaften möglich. In technologischer Hinsicht sind aber stückweise inhomogene, d.h. aus mehreren Schichten bestehende Strukturen vorteilhafter. Die unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Ätzung von Schichten in einem homogenen Ätzmittel ermöglichen in diesem Falle eine quergerichtete Ätzung, und jede einzelne Schicht erfüllt eine bestimmte Funktion, also dient z.B. als Quelle eines Legierungszusatzes oder alsThe alloy, the cross-etching and, if necessary, the shielding against oxidizing agents can be made easier perform in structures that are inhomogeneous in thickness. In principle, the generation is a technological one Structure possible with continuous change in its composition and properties. In technological However, in some respects, inhomogeneous structures, i.e. structures consisting of several layers, are more advantageous. The different speeds of etching of In this case, layers in a homogeneous etchant enable transverse etching, and every single one Layer fulfills a certain function, e.g. serves as a source of an alloy additive or as a
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Schirm gegen das Eindringen der Oxydationsmittel* kann aber in pich mehrere Funktionen vereinigen·Can shield against the penetration of oxidizing agents * but combine several functions in pich
In einer Ausführunssvariante wird die technologische Struktur aus einer Legierungsschicht und einer Maskierungsschicht gebildet» wobei man die Legierungsschicht nach dem Fotoresistmuster bis zur Entfernung des nicht abgedeckten Gebiets und eines Teils des abgedeckten Gebiets ätzt und die Maskierungsschicht durch gerichtete Auftragung z.B. mit Hilfe der Hochfrequenz zerstäubung erzeugt. Dabei erfüllt ein Seil dieser Schicht, der auf dem Substrat liegt, die Funktion der Maskierungsschicht» und der auf die Legieruugsschicht aufgetragene Seil ermöglicht die Bildung der Fenster am Umfang der Struktur durch Querätzung der Legierungsschicht nach durchgeführter Diffusion. Bei dieser Ausführungsvariante benutzt man zur Eildung von bipolaren Silizium-n-p-n-Sransistorstrukturen ein Borosilikatglas, das 0,5 "bis 5 Gew% Boroxid enthält und aus einer Lösung aufgetragen wird, während für die Maskierung s- und die Isolierschicht Siliziumnitrid benutzt wird» welches man durch reaktive Zerstäubung aufträgt.In one version, the technological Structure formed from an alloy layer and a masking layer »being the alloy layer after the photoresist pattern up to the removal of the uncovered area and a part of the covered area and etches the masking layer through Directional application generated e.g. with the help of high frequency atomization. A rope fulfills this Layer that lies on the substrate, the function of the masking layer »and that on the alloy layer applied rope allows the formation of the windows on the perimeter of the structure by cross-etching the alloy layer after diffusion has been carried out. In this embodiment variant, bipolar silicon n-p-n transistor structures are used a borosilicate glass that is 0.5 "to Contains 5% by weight boron oxide and applied from a solution while silicon nitride is used for the masking and the insulating layer »which is called reactive Applies atomization.
Bei einer anderen Ausführungsvariante wird nach einem Fotoresistmuster eine aus Legierungsschicht und Maskierungsschicht bestehende technologische Struktur formiert, wobei die Isolierschicht durch Hochfrequenzzerstäubung aufgetragen wird,In another embodiment variant, after a photoresist pattern, an alloy layer and Masking layer existing technological structure is formed, whereby the insulating layer is formed by high-frequency sputtering is applied,
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Bei wieder anderen Alis führung s variant en wird zwischen der Legierungsschicht und der Maskierungsschicht eine Abschirmschicht hergestellt, und die Isolierschicht bildet man um die technologische Struktur durch Oxydierung des Substrats. Die technologische Struktur formiert man mit Hilfe eines Ätzmittels, welches die Abschirmschicht langsamer als die Legierungs- und die Maskierungs schicht ätzt. Durch Wahl von Stoffen sowie des Ätzmittels erzielt ' man die Einengung der Maskierungsschicht am Umfang der Abschirmschicht um eine Größe, die der erforderlichen Fensterbreite entspricht. Nach der aus der Legierungsschicht durchgeführten Diffusion werden die Jj'enster durch selektive Entfernung von ungeschützten Gebieten der Abschirmschicht und der Legierungsschicht aufgedeckt· In einer weiteren Ausführungsvariante wird auf die erste Maskierungsschicht zur Erhöhung der Mustergenauigkeit eine zweite Maskierungsschicht mit guter Adhäsion zur ersten Maskierungsschicht aufgetragen, worauf die durch Fotoresist nicht geschützten Gebiete der zweiten Maekierungsschicht mit einem Ätzmittel entfernt werden, das die erste Maskierungsßchicht nicht ätzt. Die darunter liegenden Schichten werden mit einem Ätzmittel geätzt, welches auf die zweite Maskierungsschicht nicht einwirkt. Bevorzugte Stoffe bei Erzeugung von bipolaren Siliziumtransistoren sind das Borosilikatglas für die Legierungsschic lit, das AlumosilikatglasIn the case of still other Alis leadership variants, between the alloy layer and the masking layer A shielding layer is made and the insulating layer is formed around the technological structure by means of oxidation of the substrate. The technological structure is formed with the help of an etchant, which forms the shielding layer slower than the alloy and masking layers etches. By choosing substances and the etching agent, one achieves the narrowing of the masking layer at the periphery of the Shielding layer by a size that corresponds to the required window width. After that from the alloy layer The diffusion carried out by means of selective removal of unprotected areas of the shielding layer and the alloy layer uncovered · In a further embodiment variant, a second masking layer is applied to the first masking layer to increase the pattern accuracy applied with good adhesion to the first masking layer, whereupon the photoresist did not Protected areas of the second masking layer are removed with an etchant that the first masking layer does not etch. The underlying layers are etched with an etchant which is applied to the second masking layer does not act. Preferred substances when producing bipolar silicon transistors are borosilicate glass for the alloy schic lit, the aluminosilicate glass
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mit 30 "bis 95 Gew% Aluminiumoxid für die Abschirmschicht, Siliziumoxid für die erste Maskierungsschicht und Molybdän für die zweite Maskierungsschicht· Durch Änderung des Prozentgehalts von Alumosilikatglas lassen sich die Durchdring barkeit und die Ätzgeschwindigkeit bei der Abschirmschicht variieren.with 30 "to 95 wt% aluminum oxide for the shielding layer, Silicon oxide for the first masking layer and molybdenum for the second masking layer · By change the percentage of aluminosilicate glass can be used to determine the penetrability and the etching speed of the shielding layer vary.
Bei der aus Lösungen der erwähnten Stoffe erfolgenden Auftragung der Legierungsschicht, der Abschirmschicht und der ersten Maskierungsschicht benutzt man ein Ätzmittel» das die Abschirmschicht langsamer als die zwei anderen Schichten ätzt. Dieses Ätzmittel enthält 1 bis 7 Raumteile !Fluorwasserstoffsäure, 1 bis 3 Baumteile Eisessig, 5 bis IO Saumteile einprozentige' Lösung der Oxalsäure und 2 bis 4- Eaumteile Orthophosphorsäure, Bei Vergrößerung des Prozent gehalt s an Orthophosphorsäure wächst die Geschwindigkeit der Ätzung von Alumosilikatglas und wird sein Umfangstreifen enger, der durch die Maskierungsschicht nicht abgedeckt ist, während die Breite des geöffneten Fensters kleiner wird. Die Vergrößerung des Prozentgehalts an Fluorwasserstoffsäure führt dagegen zur Vergrößerung der Fensterbreite» -In the case of solutions of the substances mentioned Application of the alloy layer, the shielding layer and the first masking layer using an etchant » that etches the shielding layer more slowly than the other two layers. This caustic contains 1 to 7 parts by volume! Hydrofluoric acid, 1 to 3 tree parts glacial acetic acid, 5 to 10 parts of the hem with a one-percent solution of oxalic acid and 2 to 4 parts of orthophosphoric acid, when enlarged of the percentage of orthophosphoric acid, the rate of etching of aluminosilicate glass increases and becomes its circumferential strip narrower, the one through the masking layer is not covered while the width of the open window becomes smaller. The increase in the percentage on the other hand, hydrofluoric acid leads to enlargement the window width »-
Beim vorgeschlagenen Verfahren zur Herstellung von (Dransistorstrukturen durch Ätzung der Legierungsschicht beim Formieren von technologischen Strukturen sichert man die erforderlichen Abmessungen des dotierten Gebiets vom zweiten Leitung ε typ, z.B. des i-asisgebiets einesIn the proposed method for producing (transistor structures by etching the alloy layer when forming technological structures, the required dimensions of the doped area are ensured of the second line ε type, e.g. the i-base area of a
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Bipolartransistors« Durch Querätzung der technologischen Strukturen nach durchgeführter Diffusion und nach der Bildung einer Isolierschicht erzeugt man Fenster von Mikrometer- oder Submikrometerbreite, die sich von selbst mit dem Diffusionsgebiet decken. Hierbei werden die Fensterbreite und der gegenseitige Fensterabstand nicht durch die Auflösungsgrenze der Fotolithografie sondern durch die Präzision der chemischen Prozesse bestimmt und wird ein geringer Abstand des Fensters vom Hand des dotierten Gebiets gewährleistet.Bipolar transistor «By cross-etching the technological Structures after diffusion has been carried out and after Formation of an insulating layer creates windows of micrometer or submicrometer width that are self-contained cover with the diffusion area. The window width and the mutual window spacing are not affected the resolution limit of the photolithography but rather by the precision of the chemical processes and is determined a small distance between the window and the hand of the doped area is ensured.
In der nachstehenden Beschreibung werden die Ausführungsbeispiele des erfindungegemäßen Verfahrens näher betrachtet, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen BezugIn the description below, the exemplary embodiments are described of the method according to the invention with reference to the accompanying drawings
genommen wird·
Beispiel 1 is taken·
example 1
jriguren 1 bis 11 veranschaulichen ein Beispieljigures 1 through 11 illustrate an example
der praktischen Ausführung des vorgeschlagenen Verfahrens, bei dem die technologische Struktur aus vier Schichten formiert wird» wobei man die Länge der Fenster mit Hilfe einer zusätzlichen Maskierungsschicht begrenzt» die auf die technologische Struktur aufgetragen wird« und die Isolierschicht durch thermische Oxydation des Substrats bildet.the practical implementation of the proposed process, in which the technological structure consists of four layers is formed »whereby the length of the window is limited with the help of an additional masking layer» which is the technological structure is applied «and the insulating layer by thermal oxidation of the substrate forms.
Auf ein Halbleitersubstrat 1 (Fig· la), das eine Platte aus Silizium-Einkristall mit einer n-leitenden Epitaxialschicht darstellt, deren spezifischer Wider-On a semiconductor substrate 1 (FIG. 1 a), which has a plate made of silicon single crystal with an n-conducting Represents epitaxial layer, the specific resistance of which
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stand im Bereich von 1,0 bis 1,5 Ohm/cm liegt, wird eine Legierungsschicht 2 aufgetragen, die aus Borosilikatglas von etwa 0,15/um Dicke mit ungefähr 3 Gew% Boroxid besteht. Die Auftragung dieser Schicht erfolgt aus einer Lösung, worauf die Schicht 10 Minuten lang in Argonatmosphäre bei einer Temperatur von etwa 70O0O gebrannt wird. Oberhalb der Legierungsschicht 2 werden eine aus Alumosilikatglas mit 75 Gew% Aluminiumoxid be» stehende Abschirmschicht von etwa 0,1 um Dicke, die erste Maskierungsschicht 4 aus Siliziumoxid von 0,15/um Dicke und die zweite Maskierungsschicht 5 aus Molybdän von 0,15jum Dicke -aufgetragen. Die Schichten 3 und 4 werden ähnlich der Schicht 2 aus Lösungen aufgebracht, die Schicht 5 wird im Vakuum aufgedampft. Darauf erfolgt die Auftragung der Fotoresistschicht 6. Unter Anwendung der bekannten Belichtungs,«Entwicklungs- und Härtungstechnik formiert man im Fotoresist 6 wie in Fig. Ib im Schnitt angedeutet ist, ein dem später herzustellenden Legierungsgebiet entsprechendes Muster, das bevorzugt die Form eines schmalen Streifens mit der Breite χ aufweist. Mit Hilfe eines Ätzmittels, das aus 3 Eaumteilen Eisessig, 5 Ba^mteilen Phosphorsäure, einem Raumteil ent ionisierten Wassers und 7 %umteilen Salpetersäure besteht, entfernt man das durch das Fotoresist 6 nicht geschützte Gebiet der Schicht 5· Dann werden die darunter liegendenwas in the range from 1.0 to 1.5 ohm / cm, an alloy layer 2 is applied, which consists of borosilicate glass about 0.15 / µm thick with about 3% by weight of boron oxide. This layer is applied from a solution, whereupon the layer is fired for 10 minutes in an argon atmosphere at a temperature of approximately 70O 0 O. Above the alloy layer 2 there is a shielding layer made of aluminosilicate glass with 75% by weight of aluminum oxide, about 0.1 μm thick, the first masking layer 4 made of silicon oxide 0.15 μm thick and the second masking layer 5 made of molybdenum 0.15 μm thick - applied. Layers 3 and 4 are applied from solutions in a manner similar to layer 2, and layer 5 is vapor-deposited in vacuo. This is followed by the application of the photoresist layer 6. Using the known exposure, development and hardening technique, a pattern is formed in the photoresist 6 as indicated in the section in FIG of width χ. With the help of an etchant consisting of 3 parts of glacial acetic acid, 5 parts of phosphoric acid, one part of deionized water and 7% of nitric acid, the area of layer 5 not protected by photoresist 6 is removed
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Schichten bis zur Halbleiterplatte mit einem Ätzmittel geätzt» das aus einem Raumteil der Fluorwasserstoffsäure, einem Eaumteil Eisessig, 9 Baumteilen der einprozentigen Lösung der Oxalsäure und 3 Räumt eilen Orthophosphorsäure besteht. Hierbei wird die technologische Struktur nach Fig· lc gebildet· Da das zweite Ätzmittel auf die erste Maskierungsschicht 4· schneller als auf die Abschirmschicht 3 einwirkt und die Schicht 5 nicht ätzt, wird die Schicht 4- bei der Ätzung der Schicht 3 in der Querrichtung geätzt, wobei ein Streifen 3a der durch die Maskierungsschicht 4- nicht geschützten Abschirmschicht 3 entsteht« Die Breite dieses Streifens beträgt annähernd 1 /um.Layers up to the semiconductor plate with an etchant etched »that of one part of the volume of hydrofluoric acid, one part of glacial acetic acid, 9 parts of the tree of one percent Solution of oxalic acid and 3 clearances of orthophosphoric acid consists. Here, the technological structure according to FIG. 1c is formed. As the second etchant on the first masking layer 4 times faster than on the shielding layer 3 acts and the layer 5 does not etches, the layer 4 is when the layer 3 is etched etched in the transverse direction, with a strip 3a of the shielding layer not protected by the masking layer 4- 3 arises «The width of this strip is approximately 1 / µm.
Danach weiden mittels bekannter Verfahren das Fotoresist 6 und die zweite Maskierungsschicht entfernt, und auf das Substrat 1 mit der technologischen Struktur ? wird mit Hilfe der Hochfrequenzzerstäubung eine zusätzliche, aus Siliziumdioxid bestehende Maskierungsschicht 8 (Fig. 2) von etwa 0,1 um Dicke aufgetragen. Die Struktur wird nun 10 Minuten lang einer Wärmebehandlung in Argonatmosphäre bei etwa HOO0C und dann für .50 Minuten in Wasserdampfatmosphäre unterzogen.Then the photoresist 6 and the second masking layer are removed by means of known methods, and onto the substrate 1 with the technological structure? with the aid of an additional high-frequency sputtering, consisting of silicon dioxide masking layer 8 (Fig. 2) is applied from about 0.1 micron thickness. The structure is then subjected to a heat treatment for 10 minutes in an argon atmosphere at about HOO 0 C and then for 50 minutes in a steam atmosphere.
Infolge der Bordiffusion aus der Legierungsschicht entsteht im Substrat 1 ein Gebiet 9 vom zweiten Leitungstyp, und durch die ϊ-inwirkuug der oxidierenden Atmosphäre As a result of boron diffusion from the alloy layer A region 9 of the second conductivity type arises in the substrate 1, and as a result of the ϊ-influence of the oxidizing atmosphere
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wird auf der von der Abschirmschicht 3 nicht geschützten Oberfläche eine aus dem thermischen Siliziumdioxid bestehende Isolierschicht 10 (Fig. 3) von etwa 0,6/um Dicke gebildet. Das thermische Siliziumdioxid entsteht auch unter dem Hand der Abschirmschicht 3 auf einer Breite, die ungefähr der Dicke der Schicht 10 entspricht. Im nächsten Arbeitsgang wird in der zusätzlichen Maskierungsschicht 8 ein Fenster 11 (Fig, 4) soweit geöffnet, daß der ganze mittlere Teil der technologischen Struktur 7 bloßgelegt wird und die Enden der Struktur 7 abgedeckt bleiben, wie in Fig. 4 und 5 gezeigt ist. Dabei werden die durch die erste Maskierungsschicht 4 nicht geschützten Streifen Ja und 3b der Abschirmschicht 3 aufgedeckt. Dieser Arbeitsgang ist in Bezug auf die gegenseitige Deckung nicht kritisch, da die Breite des Fensters 11 bedeutend größer als die Breite der technologischen Struktur 7 ist ; die Deckung ist hauptsächlich nach der Länge der Struktur 7. erforderlich. Durch Ätzung in Orthophosphorsäure bei 1800C werden dann die ungeschützten Bereiche der Abschirmschicht 3 nach Fig. 6 entfernt. Durch Behandlung in einem Ätzmittel, das 19 Baumteile Orthophosphorsäure und 4 Baumteilean insulating layer 10 (FIG. 3) with a thickness of approximately 0.6 μm is formed on the surface not protected by the shielding layer 3. The thermal silicon dioxide is also produced under the shielding layer 3 over a width which corresponds approximately to the thickness of the layer 10. In the next operation, a window 11 (FIG. 4) is opened in the additional masking layer 8 to such an extent that the entire middle part of the technological structure 7 is exposed and the ends of the structure 7 remain covered, as shown in FIGS. 4 and 5. In the process, the strips Ja and 3b of the shielding layer 3 that are not protected by the first masking layer 4 are uncovered. This operation is not critical in terms of mutual coverage, since the width of the window 11 is significantly greater than the width of the technological structure 7; the coverage is required mainly according to the length of the structure 7.. The unprotected areas of the shielding layer 3 according to FIG. 6 are then removed by etching in orthophosphoric acid at 180 ° C. By treatment in a caustic agent, the 19 parts of the tree are orthophosphoric acid and 4 parts of the tree
Fluorwasserstoffsäure enthält, werden die ungeschützten Gebiete der Legierungsschicht entfernt und zwei Fenster 12a, 12b (Fig. 7) gebildet. Die Breite der Fenster beträgt am Substrat 1 ungefähr 1,5 um.Containing hydrofluoric acid, the unprotected Areas of the alloy layer removed and two Windows 12a, 12b (Fig. 7) are formed. The width of the windows on the substrate 1 is approximately 1.5 µm.
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Bei der Herstellung eines Bipolartransistors benutzt man eines dieser Fenster, z.B. 12a, zum Eindiffundieren des Emitters, während das zweite Fenster 12b als Basiskontaktfenster dient.When manufacturing a bipolar transistor, one of these windows, e.g. 12a, is used for diffusion of the emitter, while the second window 12b serves as the base contact window.
Zu diesem Zweck wird auf das Substrat mit geöffneten Fenstern eine etwa 0,15 A*m dicke und mit einem Legierungszusatz vom zwexten Leitungstyp stark dotierte Schicht 13 (Fig· 8) aufgetragen, wobei als Legierungszusatz z.B. Borosilikatglas benutzt wird, das 10 bis 5W/o Boroxid, im vorliegenden Beispiel 20 Qew% Boroxid enthält. Nach dem fotolithografischen Verfahren wird diese Schicht 13 vom Fenster 12a entfernt, worauf eine mit dem Zusatz vom zwexten Leitungstyp stark dotierte Schicht 14 aufgetragen wird, die z.B. aus Phosphorsilikatglas mit ungefähr 50 Gew% Phosphoroxid besteht. Die Dicke der Schicht 14 erreicht 0,15 /um. Darm erfolgt eine 20 Minuten dauernde Wärmebehandlung in Argonatmosphäre bei einer Temperatür von etwa 950 G. Infolge der Diffusion von Zusätzen entstehen im Substrat 1 das Emitbergebiet 15 (Fig. 9) und das Basisgebiet 16 mit höherer Leitfähigkeit (base enhancement region). Nach der Wärmebehandlung wird die Schicht 14 mit Hilfe eines Ätzmittels entfernt, das 3 BaumteileFor this purpose, on the substrate with open windows an approximately 0.15 A * m thick and coated with an alloy addition from the zwexten conductivity type heavily doped layer 13 (Fig x 8), being used as an alloying element, for example, borosilicate glass containing 10 to 5W / o Boron oxide, in the present example 20 % by weight boron oxide. After the photolithographic process, this layer 13 is removed from the window 12a, whereupon a layer 14 heavily doped with the additive of the second conductivity type is applied, which layer consists, for example, of phosphosilicate glass with approximately 50% by weight of phosphorus oxide. The thickness of the layer 14 reaches 0.15 µm. Then there is a 20-minute heat treatment in an argon atmosphere at a temperature of about 950 G. As a result of the diffusion of additives, the emitter region 15 (FIG. 9) and the base region 16 with higher conductivity (base enhancement region) arise in the substrate 1. After the heat treatment, the layer 14 is removed with the help of an etchant, the 3 tree parts
Fluorwasserstoffsäure, 2 Eaumteile Salpetersäure und 60 Eaumteile entionisierten Wassexs enthält. Das Fenster 12a (Fig. 7) wird mit Fotoresist abgedeckt, und dieContains hydrofluoric acid, 2 parts by volume nitric acid and 60 parts by volume deionized water. The window 12a (Fig. 7) is covered with photoresist, and the
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Schicht 13 entfernt man mit einem Ätzmittel, das 19 Kaumteile Orthophosphorsäure und 4 Raumteile . Fluorwasserstoffsäure enthält. Hierbei entsteht die in Fig· 9 im Schnitt und in Pig. IO als Draufsicht gezeigte Struktur. Daraufhin wird nach einem bekannten Verfahren wie in Fig. 11 ein Metallisierungsmuster gebildet.Layer 13 is removed with an etchant, the 19 hardly parts Orthophosphoric acid and 4 parts by volume. Contains hydrofluoric acid. This results in the one shown in FIG. 9 in cut and in Pig. IO structure shown as a top view. Then, according to a known method such as In Fig. 11, a metallization pattern is formed.
Die Figuren 12a bis 12b veranschaulichen die Formierung der Dotierungsquelle mit gleichmäßiger Dicke der Abschirmschicht auf der ganzen Struktur.FIGS. 12a to 12b illustrate the formation of the doping source with a uniform thickness of the shielding layer on the whole structure.
Auf dem Substrat 1 bildet man einen aus den Schichten 2, 3» 4, 5 (Fig. I2a) bestehenden inhomogenen Überzug und ein Fotoresistmuster 6, indem man dieselben Stoffe und Prozesse wie im ersten Beispiel nach Fig. la und Ib benutzt. Mit dem im ereten Beispiel beschriebenen Ätzmittel entfernt man die durch Fotoresist 6 nicht geschützte Molybdänschicht 5» worauf man die darunter liegenden Schichten 3» 4 (Fig. 12a) bis zur Legierungsschicht mit einem Ätzmittel ätzt, das aus einem Baumteil Fluorwasserstoffsäure, 3 Baumteilen ' Essigsäure und 25 BaumteilenAn inhomogeneous coating consisting of layers 2, 3 »4, 5 (FIG. I2a) is formed on substrate 1 and a photoresist pattern 6 by using the same materials and processes as in the first example of FIGS. la and lb used. The etchant not protected by photoresist 6 is removed with the etchant described in the first example Molybdenum layer 5 »on which the layers below 3 »4 (Fig. 12a) up to the alloy layer with an etchant that etches hydrofluoric acid, 3 tree parts' acetic acid and 25 tree parts
einprozentiger Lösung der Oxalsäure besteht. Da das erwähnte Ätzmittel die erste Maskierungsschicht 4- und die Abschirmschicht 3 mit ungefähr gleicher Geschwindigkeit ätzt, erhält man die in Fig. 12a gezeigte Struktur. Darauf wird die Molybdänschicht 5 in Querrichtung mit dem imone percent solution of oxalic acid. As the aforementioned etchant, the first masking layer 4- and the shielding layer 3 etches at approximately the same speed, the structure shown in FIG. 12a is obtained. Thereon the molybdenum layer 5 in the transverse direction with the im
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Beispiel 1 beschriebenen Ätzmittel bis zur Erhaltung der vorgegebenen Abmessungen (Fig. 12b) geätzt, und bei Anwendung eines der bekannten Verfahren wird das Fotoresist entfernt, worauf man die ungeschützten Bereiche der Legierungsschicht 2 bis auf das Substrat 1 in einem P-Ätzmittel ätzt, dessen Zusammensetzung im ersten Beispiel angegeben wurde. Ba das P-Ätzmittel die Legierungsschicht und die erste Maskierungsschicht 4- mit gleicher Geschwindigkeit ätzt, wird während der Abtragung der Legierungsschicht 2 auch ein durch die zweite Maskierungsschicht 5 (Fig. 12c) nicht abgedeckter Teil der ersten Maskierungsschicht 4 abgeätzt. Mit Hilfe des für das Molybdän vorgesehenen Ätzmittels, das auf die anderen Schichten nicht einwirkt, entfernt man die zweite Maskierungsschicht 5» wobei sich die in Fig. 12d gezeigte Struktur ergibt. Im beschriebenen Beispiel ist die Breite des Streifens 1 von der Abschirmschicht 5 eine Funktion der Zeit, in der die zweite Maskierungsschicht 5 quergeätzt wird. Bei weiteren ähnlich wie im ersten Beispiel verlaufenden Vorgängen der Auftragung der zusätzlichen Maskierungs schicht, der Diffusion, der Oxydierung, der selektiven Ätzung bildet man die in Fig. 9 im Schnitt und in Fig· IO von oben gezeigte Transistorstruktur.Example 1 etching agent described until the given dimensions (Fig. 12b) are obtained, and when used One of the known methods is to remove the photoresist and then remove the unprotected areas of the alloy layer 2 etches down to the substrate 1 in a P etchant, the composition of which in the first example was specified. Ba the P etchant is the alloy layer and the first masking layer 4- at the same speed etches, a penetration through the second masking layer 5 is also produced during the removal of the alloy layer 2 (FIG. 12c) the uncovered part of the first masking layer 4 is etched away. With the help of the one provided for the molybdenum Etching agent, which does not act on the other layers, remove the second masking layer 5 » resulting in the structure shown in FIG. 12d. In the example described, the width of the strip is 1 from the shielding layer 5 is a function of the time in which the second masking layer 5 is cross-etched. at further processes of applying the additional masking layer, which proceed similarly to the first example, diffusion, oxidation and selective etching are those in FIG. 9 in section and in FIG transistor structure shown above.
In Fig. 15 bis 19 sind teilweise die Arbeitsgänge dargestellt, bei denen die die Länge der einzuätzendenIn Figs. 15 to 19 are partially the operations shown in which the length of the to be etched
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Fenster begrenzende Maskierungsschicht unter der technologischen Struktur gebildet wird. Auf das Halbleitersubstrat 1, das eine Siliziumplatte mit darauf aufgetragener Epitaxialschicht vom η-Typ darstellt, wird Siliziumdioxid als Maskie rungs schiebt 18 von etwa 0,5 /um Dicke im Hochfrequenzverfahren aufgestäubt. In dieser Schicht wix'd mittels der bekannten Verfahren ein Fenster 19 (Fig. 15, 14) aufgedeckt. Dann formiert man auf der Platte mit der Maskierungsschicht die technologische Struktur 20, wie in Fig. 15 angedeutet wird, wobei man dieselben Stoffe und Prozesse benutzt, die im ersten Beispiel bei der Beschreibung der Fig. 1 erwähnt wurden. Die technologische Struktur 20 wird in Bezug auf das Fenster 19 so angeordnet, daß ihre Enden auf der Maskierungsschicht 18 (Fig. 17) und der größere Teil ihres Umfangs auf dem Substrat 1 innerhalb des Fensters 24 liegen. Bei der nachfolgenden Durchführung der Diffusion, der Oxydation und der selektiven A-czung ähnlich wie im ersten Beispiel erzeugt man die in Fig· 18 und 19 gezeigte Transistorstruktur 22. Zum Unterschied von der Struktur nach Fig. 9 und 10 ist die nach dem Beispiel 5 (Fig. 18) hergestellte Struktur durch einen Dickensprung des. Isolieriiberzuges 21 an der Grenze des Fensters 19 wegen der abschirmenden Wirkung der Schicht 18 gekennzeichnet, wobei die Länge des Basisgebiets 9 nicht durchWindow-delimiting masking layer is formed under the technological structure. On the semiconductor substrate 1, which has a silicon plate with Represents epitaxial layer of the η-type, silicon dioxide is used as masking shifts 18 of about 0.5 / µm Thickness sputtered in a high frequency process. In this layer a window is wix'd by means of the known methods 19 (Fig. 15, 14) revealed. Then the technological layer is formed on the plate with the masking layer Structure 20, as indicated in FIG. 15, where the same substances and processes are used that were mentioned in the first example in the description of FIG. The technological structure 20 is arranged with respect to the window 19 so that its ends on the masking layer 18 (FIG. 17) and the greater part of its circumference on the substrate 1 within the window 24 lie. In the subsequent implementation of the diffusion, the oxidation and the selective a-czung similar to in In the first example, the transistor structure 22 shown in FIGS. 18 and 19 is produced. In contrast to FIG The structure according to FIGS. 9 and 10 is the structure produced according to Example 5 (FIG. 18) by a step change in thickness the. Isolieriberzuges 21 on the border of the window 19 because of the shielding effect of the layer 18, where the length of the base area 9 does not go through
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die Länge der technologischen Struktur 20 sondern durch die Länge des Fensters 19 in der Maskierungsschicht 18 bestimmt wird.the length of the technological structure 20 but rather by the length of the window 19 in the masking layer 18 is determined.
In Figuren 20 "bis 23 ist ein Teil des Herstellungsvorganges zur Erhaltung einer Transistorstruktur dargestellt, bei dem die Isolierschicht nicht durch thermische Oxydierung, sondern durch gerichtete Auftragung erzeugt wird. Auf eine Halbleiterplatte 1 wird die aus Borosilikatglas bestehende Legierungsschicht 2 aus einer Lösung aufgetragen. Dann wird 10 Minuten lang in Argonatmosphäre bei etwa 7000C geglüht. Die Dicke der Schicht 2 beträgt ungefähr 0,5 /um. Auf die Legierungsschicht 2 folgt die aus Alumosilikatglas bestehende und etwa 0,1 um Dicke Maskierung sschicht 3 und dann die Fotoresistschicht 6. Durch Belichtung, Entwicklung und Härtung wird nun in der Fotoresistschicht 6 ein Schutzmuster für das künftige Legierungsgebiet (Fig. 18b) gebildet. Durch Ätzung in einem Ätzmittel, das aus einem Baumteil der Fluorwasserstoffsäure, einem Kaumteil Eisessig, 3 Eaumteilen Orthophosphorsäure und 9 Eaumteilen einprozentiger Lösung der Oxalsäure besteht, formiert man die aus der Legierungsschicht 2 und der Maskierungsschicht 3 bestehende Struktur 23 (Fig. 18c). Mit Hilfe der gerichteten Auftragung, z.B. der hochfrequenten Quarz-In FIGS. 20 ″ to 23 a part of the manufacturing process for maintaining a transistor structure is shown in which the insulating layer is not produced by thermal oxidation but by directional application. The alloy layer 2 made of borosilicate glass is applied from a solution to a semiconductor plate 1 is annealed for 10 minutes in an argon atmosphere at approximately 700 ° C. The thickness of the layer 2 is approximately 0.5 μm A protective pattern for the future alloy area (Fig. 18b) is now formed in the photoresist layer 6 through exposure, development and hardening The solution of oxalic acid is formed from the alloy layer 2 and the masking layer 3 existing structure 23 (Fig. 18c). With the help of directional application, e.g. the high-frequency quartz
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Zerstäubung wird Siliziumdioxid als Isolierschicht 24 aufgestäubt.
An den !Randgebieten der technologischen Struktur 25 "bricht die Isolierschicht 24 ab, da der Winkel,
unter dem die erwähnte Struktur geätzt wird, ungefähr 90°
beträgt. Die Dicke der Isolierschicht 24 darf nicht größer
als die Dicke der Legierungsschicht 2 sein. Dann wird die Maskierungsschicht 3 an den Bandgebieten der Struktur
in der Orthophosphorsäure bei 180 C quergeätzt und dadurch die Legierungsschicht 2 aufgedeckt. Die Breite des geöffneten
Streifens 1 (Fig. 22) der Legierungsschicht hängt von der Dauer der Quer ätzung ab. Darauf wird die Diffusion
des Legierungszusatzes in einer inerten Atmosphäre durchgeführt. Mit einem Ätzmittel, das aus 4 Eaumteilen
Orthophosphorsäure und einem Raumteil Fluorwasserstoffsäure besteht, werden die durch die Ifeskierungsschicht
nicht abgedeckten Bereiche der Legierungsschicht 2 geätzt. Dadurch wird ein am Umfang der technologischen Struktur
25 (Fig. 25) liegendes Fenster bloßgelegt. Danach wird die zusätzliche Maskierungsschicht aufgetragen und in dieser
ein Fenster so aufgedeckt, daß der ganze mittlere Teil der technologischen Struktur offen gelegt wird und
zwei Fenster in der Isolierschicht gebildet werden, die Enden der Struktur aber abgedeckt bleiben. Wird ein
Bipolartransistor hergestellt, so benutzt man eines dieser Fenster zum Eindiffundieren des Emitters und das zweite
als Kontaktfenster der Basis.
Beispiel $, Sputtering, silicon dioxide is sputtered on as an insulating layer 24. The insulating layer 24 breaks off at the edge regions of the technological structure 25 ″, since the angle at which the aforementioned structure is etched is approximately 90 °. The thickness of the insulating layer 24 must not be greater than the thickness of the alloy layer 2 the masking layer 3 is cross-etched in the band areas of the structure in the orthophosphoric acid at 180 ° C., thereby revealing the alloy layer 2. The width of the opened strip 1 (FIG. 22) of the alloy layer depends on the duration of the cross-etching In an inert atmosphere, the areas of the alloy layer 2 not covered by the escalation layer are etched with an etchant consisting of 4 parts orthophosphoric acid and one part hydrofluoric acid Then the additional masking layer is applied and in this one window is uncovered in such a way that the entire middle part of the technological structure is exposed and two windows are formed in the insulating layer, but the ends of the structure remain covered. If a bipolar transistor is produced, one of these windows is used to diffuse in the emitter and the second as a contact window of the base.
Example $ ,
In den Figuren 24 bis 26 ist ein Teil der ArbeitsgängeIn Figures 24 to 26 is part of the operations
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. dargestellt, bei denen zur Bloßlegung der Fenster für den Emitter und für den Basiskontakt eine einschichtige Struktur benutzt wird. Auf ein Halbleitersubstrat 1 (Fig» 24) wird z.B. durch Absetzung von Borosilikatglas aus einer Lösung die Legierungsschicht 2 aufgetragen, deren Dicke ungefähr 0,25 rum beträgt· Oberhalb der Legierungsschicht wird Fotoresist 6 (Fig. 24a) gelegt, aus dem man durch Belichtung, Entwicklung und Härtung das gewünschte Schutzauster (Fig. 24b) foimiert. Mit einem Ätzmittel, das aus 10 Raumteilen " 40-prozentiger wäßriger Lösung von Fluorammonium und einem Haumteil Fluorwasserstoffsäure besteht, wird die Schicht 2 bis zur Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 geätzt, worauf man die Querätzung dieser Schicht 2 im Laufe von 10 bis 15 Sekunden durchführt, um den Ätzwinkel von annähernd 90°C zu erhalten· Das Fotoresist wird entfernt, und durch gerichtete Auftragung wird die Oberfläche mit einer z.B. aus Siliziumnitrid bestehenden Isolierschicht 25 (Fig· 25) überzogen. Die Dicke der Siliziumnitridschicht muß kleiner als die der Borosilikatglasschicht sein. Da der Ätzwinkel der technologischen Struktur annähernd 90° beträgt, bricht die Isolierschicht am Bande der technologischen Struktur ab. Darauf wird der Legierungszusatz in das Halbleitersubstrat 1 eindiffundiert. Mit einem Ätzmittel, das 4 Baum· teile · Orthophosphorsäure und einen Raumteil " ■ Fluor-. shown, in which to expose the window for the emitter and a single-layer structure is used for the base contact. On a semiconductor substrate 1 (Fig »24) the alloy layer 2 is applied e.g. by depositing borosilicate glass from a solution, the thickness of which is approximately 0.25 .mu.m. Photoresist 6 (FIG the desired protective oyster (Fig. 24b) is foimiert by exposure, development and curing. With an etchant that of 10 parts by volume "40 percent aqueous solution of fluorammonium and one part by volume of hydrofluoric acid exists, the layer 2 is etched to the surface of the semiconductor substrate 1, whereupon the transverse etching performs this shift 2 for 10 to 15 seconds, to get the etch angle of approximately 90 ° C · The photoresist is removed and applied by directional application the surface is covered with an insulating layer 25 (Fig. 25) consisting, for example, of silicon nitride. The thickness of the silicon nitride layer must be less than be that of the borosilicate glass layer. Since the etching angle of the technological structure is approximately 90 °, it breaks the insulating layer on the band of the technological structure. The alloy additive is then added to the semiconductor substrate 1 diffused. With an etchant containing 4 tree parts orthophosphoric acid and a space part "■ fluorine-
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wasserstoffsäure enthält, wird das Borosilikatglas bis
zur Oberfläche des Halbleitersubstrats abgeätzt^ um dadurch
die am Umfang der technologischen Struktur liegenden Fenster 26 (Fig. 26) zu öffnen. Die Fensterbreite
hängt von der Dauer der Ätzung der Legierungscädcht 2 ab,
Die nachfolgenden Vorgänge werden ähnlich wie im ersten
Beispiel durchgeführt.contains hydrochloric acid, the borosilicate glass will up
etched away to the surface of the semiconductor substrate in order to thereby open the windows 26 (FIG. 26) lying on the periphery of the technological structure. The window width
depends on the duration of the etching of the alloy material 2. The following operations are carried out in a similar way to the first example.
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