DE2552641B2 - Process for the production of semiconductor components - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen, aus der US-PS 37 64 410 bekannten Art.The invention relates to a method for producing semiconductor components of the type described in the preamble of claim 1, from which US-PS 37 64 410 known art.
Bekanntlich hängen die wichtigsten Parameter der Halbleiterbauelemente von ihrer Form und ihren Abmessungen ab. Für 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 ausgedehnte Bereiche von gleichem Leitungstyp dar. Zwischen diesen Bereichen liegen das Kanalgebiet und der Gatekontakt. Die Verringerung des Source-Drain-Abstandes führt zur Erhöhung der Grenzfrequenz 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 Basis-Kollektor-Kapazität zu erreichen, müssen der Abstand des Emitters vom Kontaktfenster der Basis und die Gesamtbreite der Basis verkleinert werden.As is well known, the most important parameters of semiconductor components depend on their shape and their Dimensions from. For many semiconductor devices there are geometric shapes with several extended ones Areas that have different electrical characteristics. For example, the Source and drain regions of a field effect transistor, two narrow and protruding on the surface represent extensive areas of the same conductivity type. Between these areas are the channel area and the gate contact. The reduction in the source-drain distance leads to an increase in the cutoff frequency of the Semiconductor component. To ensure a certain operating current and high frequency values with fast-acting bipolar transistors, a large ratio of the emitter length and the emitter area is required he wishes. For this reason, the emitter is given the shape of a long strip of as little as possible Broad. In order to achieve a low resistance of the base electrode and at the same time a low base-collector capacitance, the distance between the emitter from the contact window of the base and the total width of the base.
Einer weiteren Verkleinerung der Abmessungen der Elementarbereiche werden in der Hauptsache durch die bekannten 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 großA further reduction in the dimensions of the elementary areas is mainly due to the known limitations of classic photolithography and due to errors in the adaptation of the photographic stencil in the case of successive formation of structures. In practice, the resolution limit of photolithography is 1 to 2 µm, the same size
sind auch die Toleranzen bei der Anpassung.are also the tolerances in the adjustment.
Bei den bekannten technischen Lösungen FR-PS 21 33 908, US-PS 38 39 104, US-PS 38 47 687) gelingt es teilweise, die Anpassungstoleranzen herabzusetzen und die vorgegebenen gegenseitigen Abstände genau einzuhalten, indem man die Abbildungen der kleinsten Bestandteile, wie Diffusionsfenster für den Emitter und Kontaktfenster der Basis, auf eine Fotoschablone überträgt und das entsprechende Muster in der Maskierungsschicht über dem Basisbereich erzeugt Darauf werden auf einen Teil der erstandenen Fenster Maskierungsschichten mit anderen Ätzcharakteristiken 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 Bestandteile und ihre Abstände vom Auflösungsvermögen der Fotolithografie ab. Außerdem sind Toleranzen für die Anpassung des feinen Bestandteilmusl jrs an den Basisbereich erforderlich.In the known technical solutions FR-PS 21 33 908, US-PS 38 39 104, US-PS 38 47 687) it succeeds partly to reduce the adaptation tolerances and the specified mutual distances precisely to be complied with by looking at the pictures of the smallest components, such as diffusion windows for the emitter and Contact window of the base, transferred to a photo template and the corresponding pattern in the Masking layer is created over the base area on top of part of the created window Masking layers with different etching characteristics applied, the emitter and the p + -conducting areas diffused in and the contact window uncovered with the help of selective etching agents but the dimensions of the smallest components and their distances depend on the resolution of the Photolithography. In addition, tolerances for the adjustment of the fine constituent musl jrs to the Basic area required.
Bekanntlich können die kleinsten Bestandteile mit einer Breite von etwa 1 μηϊ und darunter auch durch Querätzung von aus zwei und mehr Schichten mit unterschiedlichen Ätzcharakeristiken bestehenden Oberzügen mit Hilfe von selektiven Ätzmitteln erzeugt werden (US-PS 37 53 807, US-PS 37 64 410). In diesem Falle bestimmt die Dauer des Ätzvorganges die Quergrößen der Bestandteile und deswegen werden die minimalen Abmessungen nicht durch die Abmessungen der entsprechenden Figur auf der Fotoschablone sondern durch die Ablaufgenauigkeit der chemischen Prozesse begrenztAs is known, the smallest components with a width of about 1 μηϊ and below can also through Cross-etching of two or more layers with different etching characteristics Upper layers are generated with the help of selective etchants (US-PS 37 53 807, US-PS 37 64 410). In this The case determines the duration of the etching process, the transverse sizes of the components and therefore the minimum dimensions not due to the dimensions of the corresponding figure on the photo template but limited by the accuracy of the chemical processes
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen anzugeben, dessen Anwendung es erlaubt, in der Isolierschicht automatisch superponierende Fenster zu bilden.The invention is based on the object of a method for producing semiconductor components specify, the application of which allows automatically superposing windows to be closed in the insulating layer form.
Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 beschriebenen Maßnahmen gelöst.In the method of the generic type, this object is achieved according to the invention by the im characterizing part of claim 1 measures described solved.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, daß die Fenster ohne Benutzung der Fotolithographie gebildet werden. Ihre Größe wird ausschließlich durch die Wahl der chemischen Prozesse bestimmt, so daß sehr genau gearbeitet werden kann, ohne die Fotoschablonen genau zu superponieren, so daß die Miniaturisierung weiter vorangetrieben und die Ausschußrate vermindert werden kann.The advantages achieved by the invention are in particular that the window without using the Photolithography can be formed. Their size is determined solely by the choice of chemical processes determined, so that you can work very precisely without superposing the photo templates exactly, like this that miniaturization can be further advanced and the reject rate can be reduced.
Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen so der Erfindung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 10.Preferred further developments and refinements according to the invention are the subject matter of patent claims 2 until 10.
Dabei ist die Verwendung von Borosilikatglas als aktive Diffusionsmaske aus der US-PS 32 26 612 bekannt. Die Verwendung von Alumosilikatglas als Abschirmschicht ist aus der DE-AS 19 50 780 bekannt.The use of borosilicate glass as an active diffusion mask is disclosed in US Pat. No. 3,226,612 known. The use of aluminosilicate glass as a shielding layer is known from DE-AS 19 50 780.
Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail using the exemplary embodiments shown in the drawing. It shows
Fig. la, b, c die Reihenfolge der Bildung einer Halbleiteranordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. La, b, c the order of formation of a Semiconductor arrangement according to a first embodiment,
Fig.2 den Arbeitsgang bei der Auftragung einer Maskierungsschicht,FIG. 2 shows the operation during the application of a masking layer,
F i g. 3 ein Substrat mit einer aktiven Diffusionsmaske nach der Diffusion und der thermischen Oxydation,F i g. 3 a substrate with an active diffusion mask after diffusion and thermal oxidation,
Fig.4 die Begrenzung der Lage der zu öffnenden Fenster (Querschnitt);Fig. 4 the limitation of the position of the openable Window (cross section);
F i g. 5 dasselbe wie F i g. 4 in Draufsicht;F i g. 5 the same as FIG. 4 in plan view;
Fig.6 die Entfernung eines Teil der aktiven Diffusionsmaske6 shows the removal of part of the active diffusion mask
Fig.7 den Vorgang der Aufdeckung von zwei Fenstern;Fig.7 shows the process of uncovering two Windows;
Fig.8 ein Substrat mit der aktiven Diffusionsmaske nach durchgeführter Diffusion durch die aufgedeckten Fenster,8 shows a substrate with the active diffusion mask after diffusion has been carried out through the uncovered window,
Fi g. 9 eine Transistoranordnung mit aufgedeckten Kontaktfenstern,Fi g. 9 shows a transistor arrangement with uncovered contact windows,
F i g. 10 dasselbe wie F i g. 9 in Draufsicht;F i g. 10 the same as FIG. 9 in plan view;
F i g. 11 eine Transistoranordnung nach der Metallisierung, F i g. 11 shows a transistor arrangement after metallization,
Fig. 12a, b, c d ein zweites Beispiel der Formierung einer aktiven Diffusionsmaske,12a, b, c d a second example of the formation an active diffusion mask,
Fig. 13 eine Platte mit einer vor der Bildung der aktiven Diffusionsmaske erzeugten ersten Isolierschicht gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in Draufsicht; F i g. 14 dasselbe wie F i g. 13 in Querschnitt;13 shows a plate with a first insulating layer produced before the formation of the active diffusion mask according to a third embodiment in plan view; F i g. 14 the same as FIG. 13 in cross section;
F i g. 15 ein Substrat mit einer aktiven Diffusionsmaske auf der ersten Isolierschicht (Draufsicht);F i g. 15 shows a substrate with an active diffusion mask on the first insulating layer (top view);
F i g. 16 den Schnitt XVI-XVI der F i g. 15;F i g. 16 the section XVI-XVI of FIG. 15;
F i g. 17 den Schnitt XVlI-XVII der F i g. 15;F i g. 17 the section XVlI-XVII of FIG. 15;
Fig. 18 eine fertige Transistoranordnung nach demselben Ausführungsbeispiel (Schnittdarstellung);18 shows a finished transistor arrangement according to same embodiment (sectional view);
F i g. 19 dasselbe wie F i g. 18 in Draufsicht;F i g. 19 the same as FIG. 18 in plan view;
F i g. 20a, b, c die Bildung der aktiven Diffusionsmaske der bei einem vierten Ausführungsbeispiel.F i g. 20a, b, c the formation of the active diffusion mask that in a fourth embodiment.
Fig.21 den Arbeitsgang bei der Bildung einer Isolierschicht,Fig. 21 shows the process in the formation of a Insulating layer,
F i g. 22 die Entfernung eines Teils der aktiven Diffusionsmaske,F i g. 22 the removal of part of the active diffusion mask,
F i g. 23 die Aufdeckung der Fenster bei demselben Ausführungsbeispiel;F i g. 23 the uncovering of the windows in the same embodiment;
F i g. 24a, b, c die Bildung der aktiven Diffusionsmaske bei einem fünften Ausführurigsbeispiel;F i g. 24a, b, c the formation of the active diffusion mask in a fifth exemplary embodiment;
F i g. 25 die Bildung der ersten Isolierschicht, undF i g. 25 the formation of the first insulating layer, and
F i g. 26 den Arbeitsgang bei der Fensteraufdeckung durch selektive Ätzmittel bei demselben Ausführungsbeispiel. F i g. 26 shows the operation for the window uncovering by means of selective etching agents in the same exemplary embodiment.
Bei dem die Erfindung aufweisenden Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen werden beispielsweise auf einem Substrat eines ersten Leitungstyps mit Hilfe einer Fotoschablone aktive Diffusionsmasken 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 aktiven Diffusionsmasken durch gerade oder gekrümmte Linien gebildet, deren Entfernung voneinander nahe der Auflösungsgrenze der Fotolithografie liegt. Um die Begrenzung der aktiven Diffusionsmasken herum wird auf dem Halbleitersubstrat eine erste Isolierschicht erzeugt, und durch Diffusion des Legierungszusatzes aus der aktiven Diffusionsmaske wird im Substrat ein Gebiet vom zweiten Leitungstyp gebildet, worauf man innerhalb jedes Legierungsgebiets durch Entfernung von einzelnen Bereichen der aktiven Diffusionsmaske am Umfang der letzten wenigstens zwei Fenster bloßgelegt. Dabei wird die Breite der Fenster durch die Dauer der Ätzprozesse bestimmt, während man zur Festlegung der Länge und der Anzahl der Fenster eine zweite Isolierschicht zu Hilfe zieht. Darauf wird die Halbleiteranordnung vom gewünschten Leitungstyp gebildet, indem man die Diffusion der Legierungszusätze wenigstens durch einen Teil der geöffneten FensterIn the case of the method for producing semiconductor components that is based on the invention, for example diffusion masks active on a substrate of a first conductivity type with the aid of a photo stencil which contain an alloy additive of the second conductivity type and by high 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 it will be the scope of the active Diffusion masks formed by straight or curved lines whose distance from each other is close to the Resolution limit of photolithography is. Around the boundary of the active diffusion masks is a first insulating layer is produced on the semiconductor substrate, and by diffusion of the alloy additive a region of the second conductivity type is formed from the active diffusion mask in the substrate, whereupon one within each alloy area by removing individual areas of the active diffusion mask exposed around the circumference of the last at least two windows. The width of the window is determined by the The duration of the etching process is determined, while one is used to define the length and number of windows second layer of insulation to help. The semiconductor device then becomes of the desired conductivity type formed by allowing the diffusion of alloy additives through at least part of the opened window
durchgeführt. Kontaktfenster werden durch Entfernung von Dotierungsglas mit Hilfe von selektiven Ätzmitteln eingeätztcarried out. Contact windows are created by removing doping glass with the help of selective etchants etched in
Es sind viele konkrete Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich. Nach einem Ausführungsbeispiel wird die die Länge der zu öffnenden Fenster begrenzende zweite Isolierschicht mit einem bestimmten Muster auf die aktive Diffusionsmaske aufgetragen. In diesem Falle werden die Fenster am Umfang der aktiven Diffusionsmaske in den durch die erste Isolierschicht nicht abgedeckten Bereichen aufgedeckt Bei einer anderen Variante wird die zweite Isolierschicht zwischen das Halbleitersubstrat und die aktive Diffusionsmaske gelegt. In diesem Falle wird am ganzen Umfang der aktiven Diffusionsmaske ein Streifen entfernt, und man erhält den Zugang zum Substrat an den Stellen, die durch die zweite Isolierschicht nicht abgedeckt sind.Many specific exemplary embodiments of the method according to the invention are possible. After a The second insulating layer delimiting the length of the window to be opened is the exemplary embodiment applied with a certain pattern on the active diffusion mask. In this case the windows on the circumference of the active diffusion mask in the areas not covered by the first insulating layer In another variant, the second insulating layer is placed between the semiconductor substrate and the active diffusion mask placed. In this case, a Strips are removed, and access to the substrate is obtained at the points through the second Insulating layer are not covered.
Die erste Isolierschicht erzeugt man um die aktive Diffusionsmaske herum durch thermische Oxydation des Substrats, wobei die aktive Diffusionsmaske eine abschirmende Wirkung gegen das Eindringen der Oxydationsmittel ausüben soll. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird die erste Isolierschicht durch gerichtete Auftragung eines Isolierstoffes, beispielsweise mit Hilfe der Hochfrequenzzerstäubung auch auf der aktiven Diffusionsmaske erzeugt. Hierbei muß die aktive Diffusionsmaske eine bestimmte Dicke und einen Winkel der Seitenwandneigung von annähernd 90° haben.The first insulating layer is produced around the active diffusion mask by thermal oxidation of the substrate, the active diffusion mask having a shielding effect against the penetration of the Is supposed to exercise oxidant. In another embodiment, the first insulating layer is through directed application of an insulating material, for example with the help of high-frequency atomization, also on the active diffusion mask generated. Here, the active diffusion mask must have a certain thickness and a Have the angle of the side wall inclination of approximately 90 °.
Die Legierung, die Querätzung und nötigenfalls die Abschirmung gegen Oxydationsmittel lassen sich leichter in Anordnungen durchführen, die in ihrer Dicke inhomogen sind. Im Prinzip ist die Erzeugung einer aktiven Diffusionsmaske mit kontinuierlicher Änderung ihrer Zusammensetzung und ihrer Eigenschaften möglich. In technologischer Hinsicht sind aber stückweise inhomogene, d. h. aus mehreren Schichten bestehende Anordnungen 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 als Schirm gegen das Eindringen der Oxydationsmittel, kann aber mehrere in sich Funktionen vereinigen.The alloy, the cross-etching and, if necessary, the shielding against oxidizing agents can be more easily perform in arrangements that are inhomogeneous in thickness. In principle, the creation is a active diffusion mask with continuous change in its composition and properties possible. From a technological point of view, however, they are piecewise inhomogeneous, i.e. H. consisting of several layers Arrangements more advantageous. The different speeds of etching layers in one homogeneous etchants enable cross-directional etching in this case, and each individual layer fulfills a certain function, so z. B. as a source of a Alloy additive or as a shield against the penetration of oxidizing agents, but can be several in itself Unite functions.
In einem Ausführungsbeispiel wird die aktive Diffusionsmaske aus einer Legierungsschicht und einer Abschirmschicht gebildet, wobei man die Legierungsschicht nach dem Fotoresistmuster bis zur Entfernung des nicht abgedeckten Gebiets und eines Teils des abgedeckten Gebiets ätzt und eine Schicht durch gerichtete Auftragung z. B. mit Hilfe der Hochfrequenzzerstäubung erzeugt Dabei erfüllt ein Teil dieser Schicht, der auf dem Substrat liegt, die Funktion der ersten Isolierschicht, und der auf die Legierungsschicht aufgetragene Teil ermöglicht als Maskierungsschicht die Bildung der Fenster am Umfang der aktiven Diffusionsmaske durch Querätzting der Legierungsschicht nach durchgeführter Diffusion. Bei diesem Ausfuhrungsbeispiel benutzt man zur Bildung von bipolaren Silizium-n-p-n-Transistoranordnungen ein Borosflikatglas, das 0,5 bis 5 Gew.-% Boroxid enthält und aus einer Lösung aufgetragen wird, während für die Maskierungs- und die Isolierschicht Siliziumnitrid benutzt wird, welches man durch reaktive Zerstäubung aufträgtIn one embodiment, the active diffusion mask is made up of an alloy layer and a Shielding layer is formed, the alloy layer following the photoresist pattern until removal of the uncovered area and part of the covered area and a layer through directed application z. B. generated with the help of high-frequency atomization Layer that lies on the substrate, the function of the first insulating layer, and the part applied to the alloy layer allows as a masking layer the formation of the windows on the periphery of the active diffusion mask by cross-etching the alloy layer after the diffusion has been carried out. With this one Exemplary embodiment is used to form bipolar silicon n-p-n transistor arrangements Borosilicate glass, which contains 0.5 to 5% by weight of boron oxide and is applied from a solution, while silicon nitride is used for the masking and insulating layers is used, which is applied by reactive atomization
Bei einem anderen Ausfuhrungsbeispiel wird gemäß einem Fotoresistmuster eine aus Legierungsschicht und Abschirmschicht bestehende aktive Diffusionsmaske formiert, wobei die erste Isolierschicht durch Hochfrequenzzerstäubung aufgetragen wird.In another exemplary embodiment, an alloy layer and a photoresist pattern is used Shielding layer existing active diffusion mask is formed, the first insulating layer being formed by high-frequency sputtering is applied.
Bei wieder anderen Ausführungsbeispielen wird auf der Abschirmschicht eine erste Maskierungsschicht hergestellt, und die Isolierschicht bildet man um die aktive Diffusionsmaske durch Oxydierung des Substrats. Die aktive Diffusionsmaske bildet man mit Hilfe einesIn still other exemplary embodiments, a first masking layer is provided on the shielding layer and the insulating layer is formed around the active diffusion mask by oxidizing the substrate. The active diffusion mask is formed with the help of a
ίο Ätzmittels, welches die Abschirmschicht langsamer als die Legierungs- und die erste Maskierungsschicht ätzt. Durch Wahl von Stoffen sowie des Ätzmittels erzielt man die Einengung der ersten Maskierunsschicht am Umfang der Abschirmschicht um eine Größe, die der erforderlichen Fensterbreite entspricht. Nach der aus der Legierungsschicht durchgeführten Diffusion werden die Fenster durch selektive Entfernung von ungeschützten Gebieten der Abschirmschicht und der Legierungsschicht aufgedeckt.ίο etchant, which the shielding layer slower than etches the alloy and first mask layers. Achieved through the choice of materials and the etchant the constriction of the first masking layer at the periphery of the shielding layer by an amount equal to that of the required window width. After the diffusion carried out from the alloy layer will be the windows by selectively removing unprotected areas of the shield layer and the alloy layer uncovered.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird auf die erste Maskierungsschicht zur Erhöhung der Mustergenauigkeit eine zweite Maskierungsschicht mit guter Adhäsion zur ersten Maskierungsschicht aufgetragen, worauf die durch die Fotoresistschicht nicht geschützten Gebiete der zweiten Maskierungsschicht mit einem Ätzmittel entfernt werden, das die erste Maskierungsschicht 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 Borosilikatglas für die Legierungsschicht, Alumosilikatglas mit 30 bis 95 Gew.-% Aluminiumoxid für die Abschirmschicht Siliziumoxid für die erste Maskierungsschicht und Molybdän für die zweite Maskierungs-In a further exemplary embodiment, the first masking layer is applied to increase the pattern accuracy a second masking layer is applied with good adhesion to the first masking layer, whereupon the areas of the second masking layer not protected by the photoresist layer with a Etchant can be removed, which does not etch the first masking layer. The layers below are etched with an etchant which does not act on the second masking layer. Preferred Materials used in the production of bipolar silicon transistors are borosilicate glass for the alloy layer and aluminosilicate glass with 30 to 95% by weight of aluminum oxide for the shielding layer and silicon oxide for the first masking layer and molybdenum for the second masking
schicht. Durch Änderung des Prozentgehalts von Alumosilikatglas lassen sich die Durchdringbarkeit und
die Ätzgeschwindigkeit bei der Abschirmschicht variieren.
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 Raumteile Eisessig, 5 bis 10 Raumteile einprozentige Lösung der Oxalsäure und 2 bis 4
Raumteile Orthophosphorsäure. Bei Vergrößerung des Prozentgehalts 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 Fensterbrei-layer. By changing the percentage of aluminosilicate glass, the penetrability and etching speed of the shielding layer can be varied.
When the alloy layer of the shielding layer and the first masking layer are applied from solutions of the substances mentioned, an etchant is used which etches the shielding layer more slowly than the two other layers. This etchant contains 1 to 7 parts by volume hydrofluoric acid, 1 to 3 parts by volume glacial acetic acid, 5 to 10 parts by volume one percent solution of oxalic acid and 2 to 4 parts by volume orthophosphoric acid. As the percentage of orthophosphoric acid increases, the rate of etching of aluminosilicate glass increases and its circumferential strip, which is not covered by the masking layer, becomes narrower while the width of the opened window becomes smaller. On the other hand, increasing the percentage of hydrofluoric acid leads to an increase in the window width.
Durch die Ätzung der Fenster in der Legierungsschichtanordnungen aktiven Dotierungsmasken sichert man die erforderlichen Abmessungen des dotierten Gebiets vom zweiten Leitungstyp, z. B. des BasisgebietsBy etching the windows in the alloy layer arrangements active doping masks ensure the required dimensions of the doped Area of the second line type, e.g. B. the base area
eo eines Bipolartransistors. Durch Querätzung der aktiven Diffusionsmaske nach durchgeführter Diffusion und nach der Bildung einer Isolierschicht erzeugt man Fenster von Mikrometer- oder Submikrometerbreite, die sich von selbst mit dem Diffusionsgebiet decken.eo of a bipolar transistor. By cross-etching the active Diffusion mask is produced after diffusion has been carried out and after the formation of an insulating layer Windows of micrometer or submicrometer width which automatically coincide with the diffusion area.
Hierbei werden die Fensterbreite und der gegenseitige Fensterabstand nicht durch die Auflösungsgrenze der Fotolithografie sondern durch die Präzision der chemischen Prozesse bestimmt vma wird ein geringer The window width and the mutual window spacing are not determined by the resolution limit of the photolithography, but rather by the precision of the chemical processes, which is less
Abstand des Fensters vom Rand des dotierten Gebiets gewährleistet.Distance of the window from the edge of the doped area guaranteed.
In der nachstehenden Beschreibung werden die Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens näher betrachtet. 'The following description shows the exemplary embodiments of the method according to the invention considered closer. '
Die Fig. 1 bis 11 veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die aktive Diffusionsmaske aus vier Schichten gebildet wird, wobei man die Länge der Fenster mit Hilfe einer zweiten Isolierschicht begrenzt, die auf die aktive Diffusionsmaske aufgetragen wird, und bei dem man die erste Isolierschicht durch thermische Oxydation des Substrats bildet.1 to 11 illustrate an embodiment of the method according to the invention, in which the active diffusion mask is formed from four layers, with the length of the window using a second insulating layer, which is applied to the active diffusion mask, and in which the forms the first insulating layer by thermal oxidation of the substrate.
Auf ein Halbleitersubstrat 1 (F i g. 1 a), das eine Platte aus Silizium-Einkristall mit einer η-leitenden Epitaxialschicht darstellt, deren spezifische Widerstand im Bereich von 1,0 bis 1,5 Ohm/cm liegt, wird eine Legierungsschicht 2 aufgetragen, die aus Borasilikatglas von etwa 0,13 μπι Dicke mit ungefähr 3 Gew.-°/o Boroxid besteht. Die Auftragung dieser Schicht erfolgt aus einer Lösung, worauf die Schicht 10 Minuten lang in einer Argonatmosphäre bei einer Temperatur von etwa 7000C gebrannt wird. Oberhalb der Legierungsschicht 2 werden eine aus Alumosilikatglas mit 75 Gew.-% Aluminiumoxid bestehende Abschirmschicht 3 von etwa 0,1 μπι Dicke, eine erste Maskierungsschicht 4 aus Siliziumdioxid von 0,15 μπι Dicke und eine zweite Maskierungsschicht 5 aus Molybdän von 0,15 μπι Dicke aufgetragen. Di·.· Abschirmschicht 3 und die erste Maskierungsschicht 4 werden ähnlich der Legierungsschicht 2 aus Lösungen aufgebracht, die zweite Maskierungsschicht 5 wird im Vakuum aufgedampft. Darauf erfolgt die Auftragung der Fotoresistschicht 6. Unter Anwendung der bekannten Belichtungs-, Entwicklungs- und Härtungstechnik bildet man in der Fotoresistschicht 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 Raumteilen Eisessig, 5 Raumteilen Orthophosphorsäure, einem Raumteil entionisierten Wassers und 7 Raumteilen Salpetersäure besteht, entfernt man das durch die Fotoresistschicht 6 nicht geschützte Gebiet der zweiten Maskierungsschicht 5. Dann werden die darunter liegenden Schichten bis zur Halbleiterplatte mit einem Ätzmittel geätzt das aus einem Raumteil der Fluorwasserstoffsäure, einem Raumteil Eisessig, 9 Raumteilen der einprozentigen Lösung der Oxalsäure und 3 Raumteilen Orthophosphorsäure besteht. Hierbei wird die aktive Diffusionsmaske nach Fig. Ic gebildet. Da das zweite Ätzmittel auf die erste Maskierungsschicht 4 schneller a!s auf die Abschirmschichi 3 einwirkt und die zweite Maskierungsschicht 5 nicht ätzt, wird die erste Maskierungsschicht 4 bei der Ätzung der Abschirmschicht 3 in der Querrichtung geätzt, wobei ein Streifen 3a der durch die erste Maskierungsschicht 4 nicht geschützten Abschinnschicht 3 entsteht Die Breite dieses Streifens beträgt annähernd 1 μπι.An alloy layer 2 is placed on a semiconductor substrate 1 (FIG. 1 a), which is a plate made of silicon single crystal with an η-conductive epitaxial layer, the specific resistance of which is in the range from 1.0 to 1.5 ohm / cm applied, which consists of borasilicate glass of about 0.13 μm thickness with about 3 wt% boron oxide. The application of this layer is carried out from a solution, after which the layer was fired for 10 minutes in an argon atmosphere at a temperature of about 700 0 C. Above the alloy layer 2, a shielding layer 3 made of aluminosilicate glass with 75 wt Thickness applied. The shielding layer 3 and the first masking layer 4 are applied from solutions in a manner similar to the alloy layer 2, the second masking layer 5 is vapor-deposited in a vacuum. 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 layer 6, as indicated in section 1b, corresponding to the alloy area to be produced later, preferably in the shape of a narrow one Has strip with the width χ . With the help of an etchant consisting of 3 parts by volume of glacial acetic acid, 5 parts by volume of orthophosphoric acid, one part by volume of deionized water and 7 parts by volume of nitric acid, the area of the second masking layer 5 that is not protected by the photoresist layer 6 is removed Etchant etched which consists of one part of the volume of hydrofluoric acid, one part of glacial acetic acid, 9 parts of the one percent solution of oxalic acid and 3 parts of orthophosphoric acid. Here, the active diffusion mask according to FIG. 1c is formed. Since the second etchant acts on the first masking layer 4 faster than the shielding layer 3 and does not etch the second masking layer 5, the first masking layer 4 is etched in the transverse direction when the shielding layer 3 is etched, with a strip 3a passing through the first Masking layer 4 unprotected skinning layer 3 is produced. The width of this strip is approximately 1 μm.
Danach weriden mittels bekannter Verfahren das Fororesist 6 und die zweite Maskierungsschicht 5 entfernt und auf das Substrat 1 mit der aktiven Diffusionsmaske wird mit Hilfe der Hochfrequenzzerstäubung eine zweite, aus Siliziumdioxid bestehende Isolierschicht 8 (Fig.2) von etwa 0,1 um Dicke aufgetragen. Das Halbleiterbauelement wird nun 10 Minuten lang einer Wärmebehandlung in einer Argonatmdsphäre bei etwa 11000C und dann für 50 Minuten in Wasiserdampfatmosphäre unterzogen.Then the fororesist 6 and the second masking layer 5 are removed by means of known processes and a second insulating layer 8 (FIG. 2) of about 0.1 μm thickness consisting of silicon dioxide is applied to the substrate 1 with the active diffusion mask with the aid of high-frequency sputtering. The semiconductor device will now be long subjected to 10 minutes of heat treatment in a Argonatmdsphäre at about 1100 0 C and then for 50 minutes in Wasiserdampfatmosphäre.
Infolge der Bordiffusion aus der Legierungsschicht 2 entsteht im Substrat 1 ein Gebiet 9 vom zweiten Leitiingstyp. Durch die Einwirkung der oxidierenden Atmosphäre wird auf der von der Abschirmschicht 3 nicht geschützten Oberfläche die aus dem thermischen Siliziumdioxid bestehende erste Isolierschicht 10 (F i g. 3) von etwa 0,6 μηι Dicke gebildet. Das thermische Siliziumdioxid entsteht auch unter dem Rand der Abschirmschicht 3 auf einer Breite, die ungefähr der Dicke der ersten Isolierschicht 10 entspricht. Im nächsten Arbeitsgang wird in der zweiten Isolierschicht 8 ein Fenster 11 (F i g. 4) soweit geöffnet, daß der ganze mittlere Teil der aktiven Diffusionsmaske bloßgelegt wird und ihre Enden abgedeckt bleiben, wie in F i g. 4 und 5 gezeigt ist. Dabei werden die durch die erste Maskierungsschicht 4 nicht geschützten Streifen 3a und 36 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 7 der aktiven Diffusionsmaske ist; die Deckung ist hauptsächlich nach der Länge der aktiven Diffiisionsmaske erforderlich. Durch Ätzung in Orthophosphorsäure bei 18O0C werden dann die von der ersten Maskierungsschicht 4 nicht geschützten Bereiche der Abschirmschicht 3 nach Fig.6 entfernt. Durch BehEindlung in einem Ätzmittel, das 19 Raumteile Orthophosphorsäure und 4 Raumteile Fluorwasserstoffsäure enthält, werden die ungeschützten Gebiete der Legierungsschicht 2 entfernt und zwei Fenster 12a, 12£> (F i g. 7) gebildet Die Breite der Fenster beträgt am Substrat 1 ungefähr 0,5 μπι.As a result of the boron diffusion from the alloy layer 2, a region 9 of the second conductive type is created in the substrate 1. As a result of the action of the oxidizing atmosphere, the first insulating layer 10 (FIG. 3) of about 0.6 μm thickness, consisting of the thermal silicon dioxide, is formed on the surface that is not protected by the shielding layer 3. The thermal silicon dioxide is also produced under the edge of the shielding layer 3 over a width which corresponds approximately to the thickness of the first insulating layer 10. In the next operation, a window 11 (FIG. 4) is opened in the second insulating layer 8 to such an extent that the entire middle part of the active diffusion mask is exposed and its ends remain covered, as in FIG. 4 and 5 is shown. In the process, the strips 3a and 36 of the shielding layer 3 that are not protected by the first masking layer 4 are uncovered. This operation is not critical with regard to the mutual coincidence, since the width of the window 11 is significantly greater than the width 7 of the active diffusion mask; the coverage is mainly required according to the length of the active diffusion mask. Are not protected by the first masking layer 4 spaces the shielding layer 3 according to Figure 6 are then removed by etching in orthophosphoric acid at 18O 0 C. By treatment in an etchant containing 19 parts by volume of orthophosphoric acid and 4 parts by volume of hydrofluoric acid, the unprotected areas of the alloy layer 2 are removed and two windows 12a, 12 (Fig. 7) are formed. The width of the windows is approximately 0 on the substrate 1 , 5 μπι.
Bei der Herstellung eines Bipolartransistors benutzt man eines dieser Fenster, z. B. 12a, zum Eindiffundieren des Emitters, während das zweite Fenster 126 als Basisikontaktfenster dient.When making a bipolar transistor, one of these windows is used, e.g. B. 12a, to diffuse in of the emitter, while the second window 126 serves as the base contact window.
Zu diesem Zweck wird auf das Substrat mit geöffneten Fenster eine etwa 0,15 μπι dicke und mit einem Legierungszusatz vom zweiten Leitungstyp stark dotierte Schicht 13 (Fig.8) aufgetragen, wobei als Legierungszusatz z. B. Borosilikatglas benutzt wird, das 10 bis 50% Boroxid, im vorliegenden Beispiel 20 Gew.-% Boroxid enthält Nach dem fotolithografischen Verfahren wird diese Schicht 13 vom Fenster 12a entfernt, worauf eine mit dem Zusatz vom zweiten Leitungstyp stark dotierte Schicht 14 aufgetragen wird, die z.B. aus Phosphorsilikatglas mit ungefähr 50 Gew.-°/o Phosphoroxid besteht Die Dicke der SchichtFor this purpose, an approximately 0.15 μm thick layer 13 (FIG. 8) heavily doped with an alloy additive of the second conductivity type is applied to the substrate with the window open. B. borosilicate glass is used, the 10 to 50% boric oxide, in this example, 20 wt .-% boron oxide by the photolithographic method, this layer 13 is removed from the window 12a, to which a strongly with the addition of the second conductivity type doped layer 14 is applied which consists, for example, of phosphosilicate glass with about 50% by weight of phosphorus oxide. The thickness of the layer
14 erreicht 0,15 μπι. Dann erfolgt eine 20 Minuten dauernde Wärmebehandlung in Argonatmosphäre bei einer Temperatur von etwa 9500C. Infolge der Diffusion von Zusätzen entstehen im Substrat 1 das Emittergebiet14 reaches 0.15 μm. This is followed by a 20-minute heat treatment in an argon atmosphere at a temperature of approximately 950 ° C. As a result of the diffusion of additives, the emitter region is created in the substrate 1
15 (Fig.9) und das Basisgebiet 16 mit höherer Leitfähigkeit Nach der Wärmebehandlung wird die Schicht 14 mit Hilfe eines Ätzmittels entfernt das 3 Rauiinteile Fluorwasserstoffsäure, 2 Raumteile Salpetersäure und 60 Raumteile entionisierten Wassers enthält Das Fenster 12a (Fig. 7) wird mit Fotoresist abgedeckt und die Schicht 13 entfernt man mit einem Ätzmittel, das 19 Flaumteile Orthophosphorsäure und 4 Raumteile Fluoi"wasserstoffsäure enthält Hierbei entsteht die in F i g. 9 im Schnitt und in F i g. 10 als Draufsicht gezeigte Anordnung. Daraufhin wird nach einem bekannten Verfahren wie in Fig. 11 ein Metallisierungsmuster 17 gebildet15 (Fig.9) and the base area 16 with higher conductivity.After the heat treatment, the layer 14 is removed with the help of an etchant which contains 3 parts by volume of hydrofluoric acid, 2 parts by volume of nitric acid and 60 parts by volume of deionized water. The window 12a (Fig. 7) is covered with photoresist covered and the layer 13 is removed with an etchant containing 19 downy parts orthophosphoric acid and 4 parts by volume hydrofluoric acid Method as in FIG. 11, a metallization pattern 17 is formed
Die F i g. 12a bis 12d veranschaulichen die Bildung der aktiven Diffusionsmaske mit gleichmäßiger Dicke der Abschirmschicht 3 auf der ganzen Anordnung.The F i g. 12a to 12d illustrate the formation of the active diffusion mask with a uniform thickness of the shielding layer 3 on the entire arrangement.
Auf dem Substrat 1 bildet man einen aus den Schichten 2, 3, 4, 5 (Fig. 12a) bestehenden inhomogenen Überzug und ein Fotoresistmuster 6, indem man dieselben Stoffe und Prozesse wie im ersten Beispiel nach F i g. 1 a und 1 b benutzt. Mit dem im ersten Beispiel beschriebenen Ätzmittel entfernt man die durch die Fotoresistschicht 6 nicht geschützte zweite Maskierungsschicht 5 aus Molybdän, worauf man die darunter liegenden Schichten 3, 4 (F i g. 12a) bis zur Legierungsschicht 2 mit einem Ätzmittel ätzt, das aus einem Raumteü Fluorwasserstoffsäure, 3 Raumteilen Essigsäure und 25 Raumteilen einprozentiger Lösung der Oxalsäure besteht. Da das 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 zweite Maskierungsschicht 5 in Querrichtung mit dem im Beispiel 1 beschriebenen Ätzmittel bis zur Erhaltung der vorgegebenen Abmessung (Fig. 12b) geätzt, und bei Anwendung eines der bekannten Verfahren wird die Fotoresistschicht 6 entfernt, worauf man die ungeschützten Bereiche der Legierungsschicht 2 bis auf das Substrat 1 in einem Ätzmittel ätzt, dessen Zusammensetzung im ersten Beispiel angegeben wurde. Da das Ätzmittel die Legierungsschicht 2 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 Molybdän vorgesehenen Ätzmittels, das auf die anderen Schichten nicht einwirkt, enfernt man die zweite Maskierungsschicht 5, wobei sich die in Fig. 12d gezeigte Struktur ergibt. Im beschriebenen Beispiel ist die Breite des Steifens 1 von der Abschirmschicht 3 eine Funktion der Zeit, in der die zweite Maskierungsschicht 5 quergeätzt wird. Bei weiteren ähnlich wie im ersten Beispiel verlaufenden Vorgängen der Auftragung der zweiten Isolierschicht 8, der Diffusion, der Oxydierung, der selektiven Ätzung bildet man die in Fig.9 im Schnitt und in Fig. 10 von oben gezeigte Transistorstruktur. An inhomogeneous layer consisting of layers 2, 3, 4, 5 (FIG. 12a) is formed on substrate 1 Coating and a photoresist pattern 6 by using the same fabrics and processes as in the first example according to FIG. 1 a and 1 b used. The etchant described in the first example is used to remove the Photoresist layer 6 unprotected second masking layer 5 made of molybdenum, whereupon the underneath lying layers 3, 4 (Fig. 12a) up to the alloy layer 2 with an etchant that consists of a Raumteü hydrofluoric acid, 3 parts by volume acetic acid and 25 parts by volume one percent solution of the Is composed of oxalic acid. Since the etchant the first masking layer 4 and the shielding layer 3 with approximately etches at the same speed, the structure shown in FIG. 12a is obtained. Then the second Masking layer 5 in the transverse direction with the etchant described in Example 1 until the predetermined dimension (Fig. 12b), and when using one of the known methods, the Photoresist layer 6 removed, whereupon the unprotected areas of the alloy layer 2 except for the Etches substrate 1 in an etchant, the composition of which was given in the first example. Since that Etchants the alloy layer 2 and the first masking layer 4 at the same rate etches, a through the second masking layer is also formed during the removal of the alloy layer 2 5 (FIG. 12c) the uncovered part of the first masking layer 4 is etched away. With the help of the for Molybdenum-intended etchant, which does not affect the other layers, is removed from the second Masking layer 5, resulting in the structure shown in FIG. 12d. In the example described is the width of the strip 1 from the shielding layer 3 is a function of the time in which the second masking layer 5 is cross-etched. In the case of further processes of application of the second insulating layer 8, the diffusion, the oxidation, the selective etching is formed in Fig.9 im Section and transistor structure shown from above in FIG.
In Fig. 13 bis 19 sind teilweise die Arbeitsgänge dargestellt, bei denen die die Länge der einzuätzenden Fenster begrenzende zweite Isolierschicht unter der aktiven Diffusionsmaske gebildet wird. Auf das Halbleitersubstrat 1, das eine Süiziumplatte mit darauf aufgetragener Epitaxialschicht vom η-Typ darstellt, wird Siiiziuihdiöxid als zweite Isoiierschiehi iS von etwa 03 μπι Dicke im Hochfrequenzverfahren aufgestäubt In dieser zweiten Isolierschicht wird mittels der bekannten Verfahren ein Fenster 19 (F i g. 13,14) aufgedeckt Dann bildet man auf der Platte mit der zweiten Isolierschicht 18 die aktive Diffusionsmaske 20, wie in Fig. 15 angedeutet, wobei man dieselben Stoffe und Prozesse benutzt, die im ersten Beispiel bei der Beschreibung der F i g. 1 erwähnt wurden.In Fig. 13 to 19 the operations are partially shown in which the length of the to be etched Window delimiting the second insulating layer is formed under the active diffusion mask. On the Semiconductor substrate 1, which is a silicon plate with η-type epitaxial layer deposited thereon, is Siiiziuihdiöxid as the second Isoiierschiehi iS of about 03 μπι thickness sputtered using the high-frequency method. In this second insulating layer, the known A window 19 (Figs. 13, 14) is uncovered. The second insulating layer is then formed on the plate 18 the active diffusion mask 20, as indicated in FIG. 15, using the same substances and processes used, which in the first example in the description of FIG. 1 were mentioned.
Die aktive Diffusionsmaske 20 wird in bezug auf das Fenster 19 so angeordnet, daß ihre Enden auf der zweiten Isolierschicht 18 (Fi g. 17) und der größere Teil ihres Umfangs auf dem Substrat 1 innerhalb des Fensters 19 liegen. Bei der nachfolgenden Durchführung der Diffusion, der Oxydation und der selektiven Ätzung ähnlich wie im ersten Beispiel erzeugt man die in Fig. 18 und 19 gezeigte Transistoranordnung 22. Zum Unterschied von der Struktur nach F i g. 9 und 10 ist die nach dem Beispiel 3 (Fig. 18) hergestellte Anordnung durch einen Dickensprung der ersten Isolierschicht 21 an der Grenze des Fensters 19 wegen der abschirmenden Wirkung der zweiten Isolierschicht 18gekennzeichnet, wobei die Länge des Basisgebiets 9 nicht durch die Länge der aktiven Diffusionsmaske 20 sondern durch die Länge des Fensters 19 in der zweiten Isolierschicht 18 bestimmt wird.The active diffusion mask 20 is arranged with respect to the window 19 so that its ends on the second insulating layer 18 (Fig. 17) and the greater part their circumference on the substrate 1 lie within the window 19. In the subsequent implementation diffusion, oxidation and selective etching similar to the first example, the in 18 and 19 shown transistor arrangement 22. In contrast to the structure according to FIG. 9 and 10 is the Arrangement produced according to example 3 (FIG. 18) by a jump in thickness of the first insulating layer 21 marked at the border of the window 19 because of the shielding effect of the second insulating layer 18, the length of the base region 9 not through the length of the active diffusion mask 20 but through the length of the window 19 in the second insulating layer 18 is determined.
In den F ι g. 20 bis 23 ist ein Teil des Herstellungsvorganges einer Transistoranordnung dargestellt, bei der die erste Isolierschicht nicht durch thermische Oxydation, sondern durch gerichtete Auftragung erzeugt wird. Auf ein Halbleitersubstrat 1 (Fig.20a) wird die aus Borosilikatglas bestehende Legierungsschicht 2 aus einer Lösung aufgetragen. Dann wird 10 Minuten lang in Argonatmosphäre bei etwa 700° C geglüht. Die Dicke der Legierungsschicht 2 beträgt ungefähr 0,3 μπι. Auf die Legierungsschicht 2 folgt die aus Alumosilikatglas bestehende und etwa 0,1 μπι Dicke Abschirmschicht 3 und dann die Fotoresistschicht 6. Durch Belichtung, Entwicklung und Härtung wird nun in der Fotoresistschicht 6 ein Schutzmuster für das künftige Legierungsgebiet (Fig. 20b) gebildet. Durch Ätzung in einem Ätzmittel, das aus einem Raumteil der Fluorwasserstoffsäure, einem Raumteil Eisessig, 3 Raumteilen Orthophosphorsäure und 9 Raumteilen einprozentiger Lösung der Oxalsäure besteht, bildet man die aus der Legierungsschicht 2 und der Abschirmschicht 3 bestehende aktive Diffusionsmaske 23 (Fig.20c). Mit Hilfe der gerichteten Auftragung, z. B. der hochfrequenten Quarzzerstäubung wird Siliziumdioxid als erste Isolierschicht 24 aufgestäubt (F i g. 21) An den Randgebieten der Dotierungsmaske 23 bricht die erste Isolierschicht 24 ab, da der Winkel, unter dem die aktive Diffusionsmaske geätzt wird, ungefähr 90° beträgt Die dicke der ersten Isolierschicht 24 darf nicht größer als die Dicke der Legierungsschicht 2 sein. Dann wird die Abschirmschicht 3 an den Randgebieten der aktiven Diffusionsmaske in Orthophosphorsäure bei 180° C quergeätzt und dadurch die Legierungsschicht 2 aufgedeckt. Die Breite des geöffneten Streifens 1In the F ι g. 20-23 is part of the manufacturing process a transistor arrangement is shown in which the first insulating layer is not by thermal oxidation, but is generated by directed application. On a semiconductor substrate 1 (Fig.20a) is made of Alloy layer 2 consisting of borosilicate glass is applied from a solution. Then in for 10 minutes Annealed argon atmosphere at about 700 ° C. The thickness of the alloy layer 2 is approximately 0.3 μm. on the alloy layer 2 is followed by the shielding layer 3, which consists of aluminosilicate glass and is approximately 0.1 μm thick and then the photoresist layer 6. Exposure, development and hardening now result in the photoresist layer 6 a protective pattern for the future alloy area (FIG. 20b) is formed. By etching in one Etchant consisting of one part of hydrofluoric acid, one part of glacial acetic acid, 3 parts of orthophosphoric acid and 9 parts by volume of a one percent solution of oxalic acid is formed from the Alloy layer 2 and the shielding layer 3 existing active diffusion mask 23 (Fig.20c). With The help of directional application, e.g. B. the high frequency quartz atomization, silicon dioxide is the first Isolation layer 24 sputtered on (FIG. 21) The first one breaks at the edge regions of the doping mask 23 Isolation layer 24, since the angle at which the active diffusion mask is etched is approximately 90 ° The thickness of the first insulating layer 24 must not be greater than the thickness of the alloy layer 2. Then the Shielding layer 3 on the edge areas of the active diffusion mask in orthophosphoric acid at 180 ° C cross-etched and thereby the alloy layer 2 is uncovered. The width of the opened strip 1
jo (Fig.22) der Legierungsschicht hängt von der Dauer der Querätzung ab. Darauf wird die Diffusion des Legierungszusatzes in einer inerten Atmosphäre durchgeführt Mit einem Ätzmittel, das aus 4 Raumteilen Orthophosphorsäure und einem Raumteil Fluorwasserstoffsäure besteht, werden die durch die Abschirmschicht 3 rächt abgedeckten Bereiche der Legierungsschicht 2 geätzt jo (Fig.22) of the alloy layer depends on the duration the cross etching. The alloy additive is then diffused in an inert atmosphere With an etchant consisting of 4 parts by volume orthophosphoric acid and one part by volume hydrofluoric acid exists, the areas of the alloy layer 2 covered by the shielding layer 3 are etched
Dadurch wird ein am Umfang der aktiven Diffusionsmaske 23 (Fig.23) liegendes Fenster bloßgelegt Danach wird die zweite Isolierschicht aufgetragen und in dieser ein Fenster so aufgedeckt, daß der ganze mittlere Teil der aktiven Diffusionsmaske offen gelegt wird und zwei Fenster in der zweiten Isolierschicht gebildet werden, die Enden der aktiven Diffusionsmaske aber abgedeckt bleiben. Wird ein Bipolartransistor hergestellt, so benutzt man eines dieser Fenster zum Eindiffundieren des Emitters und das zweite als Kontaktfenster der Basis.As a result, a window lying on the periphery of the active diffusion mask 23 (FIG. 23) is exposed Then the second insulating layer is applied and a window is uncovered in this so that the whole middle part of the active diffusion mask is exposed and two windows in the second insulating layer are formed, but the ends of the active diffusion mask remain covered. Becomes a bipolar transistor produced, one of these windows is used to diffuse in the emitter and the second as Contact window of the base.
In den Fig. 24 bis 26 ist ein Teil der Arbeitsgänge dargestellt, bei denen zur Bloßlegung der Fenster für den Emitter und für den Basiskontakt eine einschichtige aktive Diffusionsmaske benutzt wird. Auf ein Halbleitersubstrat 1 (F i g. 24) wird z. B. durch Absetzung von Borosilikatglas aus einer Lösung die Legierungsschicht 2 aufgetragen, deren Dicke ungefähr 0,25 μπι beträgt. Oberhalb der Legierungsschicht wird eine Fotoresistschicht 6 (Fig.24a) gelegt, aus der man durch Belichtung, Entwicklung und Härtung das gewünschte Schutzmuster (Fig. 24b) formiert. Mit einem Ätzmittel, das aus 10 Raumteilen 40prozentiger wäßriger Lösung von Fluorammonium und einem Raumteil Fluorwasserstoffsäure besteht, wird die Legierungsschicht 2 bis zur Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 geätzt, worauf man die Querätzung der Legierungsschicht 2 im Laufe von 10 bis 15 Sekunden durchführt, um den Ätzwinkel vonIn Figs. 24 to 26, a portion of the operations is shown in which to uncover the windows for the emitter and a single-layer active diffusion mask is used for the base contact. On a semiconductor substrate 1 (Fig. 24) is e.g. B. the alloy layer by deposition of borosilicate glass from a solution 2 applied, the thickness of which is approximately 0.25 μm. A photoresist layer 6 (FIG. 24a) is placed above the alloy layer, from which one can go through Exposure, development and curing form the desired protective pattern (Fig. 24b). With an etchant that of 10 parts by volume of 40 percent aqueous solution of fluorammonium and one part by volume of hydrofluoric acid exists, the alloy layer 2 is etched to the surface of the semiconductor substrate 1, whereupon one carries out the cross-etching of the alloy layer 2 in the course of 10 to 15 seconds in order to achieve the etching angle of
annähernd 900C zu erhalten. Die Fotoresistschicht 6 entfernt, und durch gerichtete Auftragung wird die Oberfläche mit einer z. B. aus Siliziumnitrid bestehenden ersten Isolierschicht 25 (Fig.25) überzogen. Die dicke der Siliziumnitridschicht 25 muß kleiner als die der Legierungsschicht 2 sein. Da der Ätzwinkel der aktiven Diffusionsmaske annähernd 90° beträgt, bricht die Isolierschicht am Rande der aktiven Diffusionsmaske ab. Darauf wird der Legierungszusatz in das Halbleitersubstrat 1 eindiffundiert. Mit einem Ätzmittel, das 4 Raumteile Orthophosphorsäure und einen Raumteil Fluorwasserstoffsäure enthält, wird das Borosilikatglas bis zur Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 abgeätzt, um dadurch die am Umfang der aktiven Diffusionsmaske liegenden Fenster 26 (Fig.26) zu öffnen. Die Fensterbreite hängt von der Dauer der Ätzung der Legierungsschicht 2 ab. Die nachfolgenden Vorgänge werden ähnlich wie im ersten Beispiel durchgeführt.to obtain approximately 90 0 C. The photoresist layer 6 is removed, and by directional application the surface is coated with a z. B. made of silicon nitride first insulating layer 25 (Fig.25). The thickness of the silicon nitride layer 25 must be smaller than that of the alloy layer 2. Since the etching angle of the active diffusion mask is approximately 90 °, the insulating layer breaks off at the edge of the active diffusion mask. The alloy additive is then diffused into the semiconductor substrate 1. With an etchant containing 4 parts by volume of orthophosphoric acid and one part by volume of hydrofluoric acid, the borosilicate glass is etched down to the surface of the semiconductor substrate 1 in order to open the window 26 (FIG. 26) on the periphery of the active diffusion mask. The window width depends on the duration of the etching of the alloy layer 2. The following operations are performed similarly to the first example.
Hierzu 12 Blatt ZeichnungenIn addition 12 sheets of drawings
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