DE2800363A1 - Halbleiteranordnung und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Halbleiteranordnung und verfahren zu deren herstellung

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DE2800363A1 DE19782800363 DE2800363A DE2800363A1 DE 2800363 A1 DE2800363 A1 DE 2800363A1 DE 19782800363 DE19782800363 DE 19782800363 DE 2800363 A DE2800363 A DE 2800363A DE 2800363 A1 DE2800363 A1 DE 2800363A1
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Description

PHN 8646
Va/WR/RAAP
9.9.1977
Halbleiteranordnung und Verfahren zu deren Herstellung.
Die Erfindung betrifft eine Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper mit einem an eine Oberfläche grenzenden Gebiet vom ersten Leitungstyp, einem Stromleiter, von dem wenigstens ein Teil eine an die Oberfläche grenzende streifenförmige Halbleiterzone vom zweiten Leitungstyp enthält, und auf mindestens einer Seite der streifenförmigen Halbleiterzone mindestens einer an die Oberfläche grenzenden weiteren Zone vom zweiten Leitungstyp, die durch einen Teil des Gebietes vom ersten Lei- tungstyp von der streifenförmigen Halbleiterzone getrennt ist und einen Teil eines Halbleiterschaltungselemente bildet, wobei, um den Spannungsabfall über dem Stromleiter auf ein Mindestmass herabzusetzen, die streifenförmige
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PHN. 8646. ' 10-10-1977·
Halbleiterzone, sofern sie einen Teil des genmmVeTi^^rettLes des Stromleiters bildet, über praktisch ihre ganze Oberfläche von einer Metallschicht bedeckt und wenigstens an den Enden des Stromleiters mit dieser Metallschicht kontaktiert ist, wobei mindestens eine Leiterbahn den genannten Teil des Stromleiters kreuzt und die genannte Metallschicht an der Stelle der Kreuzung unterbrochen ist, wobei die so erhaltenen Teile der Metallschicht wenigstens an ihren Enden mit der streifenförmigen Ηεΐ-lbleiterzone in Kontakt stehen. Die Erfindung betrifft ausserdem ein Verfahren zur Herstellung einer derai'tigen Halbleiteranordnung.
Unter "Ende" ist nicht das strikt mathematische Ende des Stromleiters oder von Teilen dei1 Metallschicht, sondern sind Gebiete dieses Stromleiters bzw. der Metallschicht in der Nähe diese mathematischen Endes zu verstehen. Auch wird es klar sein, dass der Stromleiter einen Teil einer grösseren Ganzen, z.B. einer Leiterbahn, bilden kann, wobei in den Gebieten ausserhalb des vorgenannten Stromleiters der Spannungsabfall weniger strenge Anforderungen zu erfüllen braucht.
Eine Halbleiteranordnung der obenbeschriebenen Art ist z.B. aus der am 2k. November 1972 offengelegten niederländischen Patentanmeldung Nr. 71 07 0^0 bekannt, deren Inhalt als in die vorliegende Anmeldung aufgenommen zu betrachten ist.
In der genannten Patentanmeldung wird eine
Halbleiteranordnung beschrieben, die ein an die Oberfläche grenzendes Gebiet vorn ersten Leitungstyp, einen Stromleiter mit einer an die Oberfläche grenzenden streifenförinigen
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k ORIGINAL INSPECTED
IMItf 86·') G 9.8.1977
Ilalbleitcrzone vorn zweiten Leitungstyp, und mehrere an die Oberfläche grenzende weitere Zonen vom zweiten Leitungstyp enthalt, die durch einen Teil des Gebietes vom ersten Leitungstyp von der streifenförmigcn Halbleiterzone getrennt sind. Die streif eiiförmige Halbleiterzone, das zwisc]ienl:iegende Gebiet und die weiteren Zonen dienen in der genannten AnmeJdung als Emitter, Basis und Kollektor eines lateralen Transistors. Dieser Transistor (injektor) dient zur Stromzufuhr für eine Anzahl vertikaler Transistoren,,deren Basen die Kollektoren des Injektors bilden. Jeder der vertikalen Transistoren kann ausserdem mehrere Kollektoren enthalten; damit werden Schaltungen vom
- ■ - ρ Ο "
sogenannten I L-Typ (l L = Integrated Injection Logic) verwirklicht- -
Zum Erhalten einer gleichmässigen Stronfvcrsorgung für die genannten vertikal en Transistoren über die ganze Länge der streifenförmigen Jfalbleiterxone ist es denn auch erwünscht, dass diese streifcnförmige llalbleiterzone innerhalb seht" enger Toleranzen ein konstantes Potential aufweist. Diese llalbleiterzone weist jedoch einen gewissen Widerstand auf; der Flächen widerstand einer derartigen JIaI bl eitei'zone kann z.B. 200 Xl betragen. Da diese streifenfürinige liulbleiterzone sehr lang sein kann und dabei vielen der genannten vertikalen Transistoren Strom liefern können
2.5 muss, kann leicht ein unerwünschter Potentialabfall in dieser streifenfürmigen Zone auftreten. Dadurch ist die Spannung zwischen der streifenförmigen llalbleiterzone und dem Gebiet vorn ersten Leitungstyp nicht mehr konstant und
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PIlN H(WiC, S). 8· 1S>77
die StromversorguiiE für die vertikalen Transistoren kann ungleichmässig werden, wodurch das Schaltverhalten dieser Transistoren beeinträchtigt wird.
In der obengenannten Patentanmeldung ist dieser Nachteil teilweise dadurch behoben, dass die streifenförmige Halbleiterzone mit einer Metallschicht überzogen wird, die über praktisch die ganze Länge der Halbleiterzone mit dieser streifenförmigen Halbleiterzone in Kontakt steht. Der auf diese Weise gebildete Stromleiter v/eist einen' Widerstand auf, der erheblich niedriger als der der stepe-ifen- ~ förinigen Halbleiterzone- an sich ist-r Dadurclt wird der ''""'^ Spannungsabfall-bei St-romf ührung wesentlich herabgesetzt. -
Obschon diese "Massnahme bereits eine wesentliche ~ Verbesserung ergibt, sind damit noch nicht alle Nächteile beseitigt.
Bei einer grossen Anzahl von Schaltungeelementen imaerhalb einer Halbleiteranordnung ist es nämlich oft notwendig, leitende Verbindungen anzubringen, die einen Stromleiter der obengenannten Art kreuzen. Dazu ist es erforderlich, die Metallschicht über der streifonförmigen Ilalbleiterzone an der Stelle der Kreuzung zu unterbrechen, so dass an der Stelle der Kreuzung der Stromleiter lediglich aus der streifenförmigen HaJbIeiterzonc besteht.
Obgleich dies nur über einen kurzen Abstand der Fall ist, flihrb der dadurch auftretende höhere Widerstand an der Kreuzungsstolle in vielen Fällen doch zu einem unzulässig grossen Spnimungsabfai1 über der streifenf ürmigen Jlal.blei tcrzone .
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CGPY-
PIIN. 86^6. 10-10-1977.
Die genannten Probleme können sich natürlich auch bei anderen Typen von Schaltungen ergeben, bei denen Stromleiter verwendet werden, die mit einer Metallschicht überzogene Halbleiterzonen enthalten und von anderen Halbleiterbalmen gekreuzt werden, wie z.B. in der niederländischen Patentanmeldung 66 O6 912 beschrieben ist, und im allgemeinen in allen Fällen, in denen der Spannungsabfall über ähnlichen Stromleitern äusserst gering sein soll.
Die Erfindung hat u.a. die Aufgabe, die oben— genannten Nachteile völlig oder wenigstens soviel wie möglich zu beseitigen.
Der Erfindung liegt u.a. die Erkenntnis zugrunde, dass die auf der streifenförmigen Halbleiterzone liegende Metallschicht wenigstens an der Stelle der Kreu— zung auf sehr zweckmässige Weise durch eine bereits für sehr verschiedene Zwecke in der Anordnung angebrachte andere leitende Schicht ersetzt werden kann, die zwei aufeinanderfolgende auf der streifenförmigen Halbleiterzone angebrachte Metallschichten miteinander verbindet, ohne dass Kontaktierung mit der kreuzenden Leiterbahn auftritt.
Die genannte Aufgabe wird daher erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Stromleiter eine ununterbrochene Schicht, aus feuerfestem leitendem Material enthält, die das Gebiet vom ersten Leitungstyp zwi-'-5 Kf'lien eier s tre i f enförin i gen Zone und der weiteren Zone vom zweiten Leitungstyp völlig bedeckt und von diesen durch eine elektrisch isolierende Schicht getrennt Ist, wobei wenigstens Teile der minder der
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Schicht aus feuerfestem leitendem Material in PiOjektion praktisch mit mindestens einem Rand der streifenförmigen Halbleiterzone und mit dem gegenuberli egenden Rand der weiteren Halbleiterzone zusammenfallen, und wobei an dei" Stelle der Kreuzung die Schicht aus feuerfestem leitendem Material zu beiden Seiten der Kreuzungsstelle leitend mit der Metallschicht verbunden und durch eine Isolierschicht von der kreuzenden Leiterbahn getrennt ist.
Unter feuerfestem Material ist hier ein Material zti verstehen, das bei den nach dem Anbringen dieses Materials während der Herstellung der genannten Halbleiteranordnung1 angewandten Temperaturen nicht angegriffen wird.
Das Feuerfeste Material hat im wesentlichen eine doppelte Funktion. Einerseits wirkt es als niederohmige Verbindung zwischen den zu beiden Seiten der Kreuzungsstelle liegenden Metallschichten. Andererseits dient es während der Herste J lung der Anordnung zugleich VlIs Maskieruuß1 für das Anbringen der streifenförmigen halbleiterzone und der weiteren Halbleiterzone vom zweiten Leitungstyp, wobei durch diese Maskierung die streifenförmige Halbleiterzone und die weitere Halbleiterzone in bezug aufeinander selbstregistrierend angeordnet werden. In diesem Licht ist das praktische Zusammenfallen der Ränder des feuerfesten Materials mit den Rändern der strei f enförmigen Zone und der weiteren Zone zu betrachten. Obwohl das Gebiet der Dotierung in Draufsich von dem Rand des feuerfesten Materials begrenzt wird, kann sich während dieser Dotierung oder zu einem späteren Zeitpunkt in der Hex's teilung der
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Anordnung die dotierte Zone mittels seitlicher Diffusion etwas ausdehnen. Das feuerfeste Material ist vorzugsweise polykristalldnes Silizium, weil die Anwendung dieses Materials wesentliche technologische Vorteile bietet.
Auch andere Materialien, die die gewünschten Eigenschaften aufweisen, können pit Vorteil für diesen Zweck Anwendung finden, z.B. Materialien, die ein oder mehr der Metalle aus der Gruppe Molybdän, YpIfram und Platin enthalten.
In bezug auf die obengenannten Teile der Metallschicht kann angenommen werden, dass sie über ihre ganze Länge ein mhezu konstantes Potential aufweisen. Venn nun die unterliegende streifenfönnige Halbleiterzone nur an den Enden (oder möglicherweise auch noch an einem oder mehreren dazwischenliegenden Punkten) kontaktiert wird, kann zwischen diesen Kontaktierungspunkten in der streifenförmigen Halbleiterzone in gewissen Fällen, z.B. wenn der pn-übergang zwischen der streifenförmigen Halbleiterzone' vom zweiten Leitungstyp und dem angrenzenden Gebiet vom ersten Leitungstyp in der Durchlassrichtung geschaltet ist und Ladungsträger in das Gebiet vom ersten Leitungstyp injiziert, ein unerwünschter Potentialabfall infolge des inneren Widerstandes der streif enförmigen Halbleiterzolle auftreten. Um diesen Nachteil zu beseitigen, ist denn auch eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dadurch gökonnzeichnet, dass die Metallschicht über praktisch ihre ganz· Länge mit der streifenförmigen Halbleiterzone in Kontakt steht.
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Die durch das feuerfeste Material gebildete Maske kann mit Vortex] die weitere Zone vom zweiten Leitungstyp völlig definieren und daher gleichfalls das Gebiet vom ersten Leitungstyp zwischen dieser Zone und etwaigen weiteren Zonen vom zweiten Leitungstyp bedecken.
Vortexlhafterweise wird dann diese Maske nicht entfernt, sondern in der Halbleiteranordnung aufrechterhalten, und im Zusammenhang damit ist eine weitere bevorzugte Ausführungsfox-m der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das feuerfeste Matei-ial eine zusammenhängende Schicht bildet, die über praktisch dem ganzen Gebiet vom ersten Leitungstyp vorhanden ist. Dabei wird mit Vorteil diese dauernde Maske aus leitendem Material benutzt. Damit wird ja an der Stelle der obengenannten Kreuzung eine Anzahl paralleler Stromwege gebildet, wodurch der Spannungsabfall an der Kreuzungsstelle noch kleiner wird.
Der Kompaktheit der Halbleiteranordnung halber ist es wünschenswert, für sowohl die streifenförmige Halbleiterzone vom zweiten Leitungstyp als auch das zwischen der streifenförmigen Halbleiterzone und der (den) weiteren Zone(n) vom zweiten Leitungstyp liegende Gebiet vom ersten Leitungstyp eine minimale Breite zu wählen, vor a3.1emin komplexen Schaltungen, in denen zu beiden Seiten der streifenförmigen Halbleiterzone weitere Zonen vom zweiten Leitungstyp liegen. Eine weitere bevorzugte AusfUliruugsforra ist daher dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper zu beiden Seiten der genannten streifenförmigen Halbleiterzone vom zweiten Leitungstyp weitere Zonen vom zweiten Leitungstyp enthält, die durch Teile des Gebietes vom ersten
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Leitungstyp von der streifenfürmicen Halbleiterzone und voneinander getrennt sind, und dass der Stromleiter zwei ununterbrochene Schichten aus feuerfestem leitendem Material zu beiden Seiten der streifonförmigen Halbleiterzone enthält, die die Gebiete vom ersten Leitungstyp zwischen den Rändern der streifenförmigen Halbleitcrzone und den Rändern der weiteren Zonen vom zweiten Leitungstyp völlig bedecken. Die Erfindung eignet sich besonders gut zur
Anwendung bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen
2 '
mit I L-Schaltungen. Daher ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die streif enf cLrmige Zoae^die Eiiiit-t-eT&zone ,_die /we±_t_er-eii Zonoii- _dic.KoJlektorzonen und die zwischen der streif einförmigen Zone und den weiteren Zonen liegenden -Teile" des Gebietes -.-...
vom ersten Leitungstyp die Basiszonen lateraler Injektions-
transistoren einer I L-Schaltung bilden, wobei die weiteren Zonen vom zweiten Leitungstyp zugleich die Basiszonen der Schalttransistoren bilden.
Bei diesen Halbleiterahordziungen mit Σ L-Schaltungselementen wird der durch die streifeiiförmige Halbleiterzone vom zweiten Leitungstyp und das angrenzende Gebiet vom ersten Leitungstyp gebildete pn-übergang in der Durchlassrichtung betrieben. Dies bedeutet, dass an S Lei lon, an denen keine Stromzufuhr zu Schal !.transistoren erforderlich ist, wie dies z.J3. ausserhalb des Gebietes, in dem der Strom Lei fcer einer weiteren Zone vom zweiten Le L lungs typ gegenüber liegt, der Fall ist, d Leser pntlborgang unnötig Energie ableitet. Dies kiinn nach der Erfindung auf geeignete Weise dadurch vermieden werden, dass
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sich an diesen Stellen die feuerfeste Schicht fortsetzt, die streif enförinige Jlalblei terzone jedoch weggelassen wi l^d . Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist daher dadurch gekaniized chnet, dass ausserhalb des Gebietes, in dem der Stromleiter einer weiteren Zone vom zweiten Leitungs typ gegenüber liegt, die streifenförmige Hai bleiterzone wenigstens teilweise fehlt.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein besondere geeignetes Verfahren zur Herstellung einer HaIbleiteranordnung der obenbeschriebenen Art. Dieses Verfahren ^-/_ ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass von einen -~ "*~ Halbleiterkörper mit einem an eine Oberfl ä'chc" grenzenden —·5^-- Gebiet vom ersten Leitungstyp ausgegangen wird;' dass auf -der— r Oberfläche eine Schicht aus elektrisch isolierendem Matei-ial erzeugt wird; dass auf der Isolierschicht eine Schicht aus feuerfestem leitendem Material gebildet wird; dass die Schiebt aus feuerfestem leitendem Material in das gewünschte Muster gebracht wird, wobei diese Schicht an den Stellen der anzu-
bringenden streifenförmigen Zone und der weiteren Zonen ent-" fernt wird; dass dann durch Dotierung mit einem den zweiten Leitungstyp herbeiführenden Dotierungsmaterial unter Verwendung des feuerfesten leitenden Materials als Maskierung di e streifenf'örmige Zone und die weiteren Zonen vom zweiten Lei-tungstyp angebracht werden; dass eine Metallschicht in Kontakt mit wenigstens den Enden der streifenförmigen Zone und mit dem feuerfesten leitenden Material gebildet, wird, und das? wenigstens an der Stelle der Kreuzung die Schicht aus feuer-
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festem leitendem Material mit einer elektrisch isolierenden Schicht bedeckt wird, wonach auf dieser Isolierschicht die kreuzende Leiterbahn gebildet wird.
Einige Ausführuiigsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Halbleiteranoi'dnung nach der Erfindung,
Fig. 2 schematisch einen Querschnitt durch die Halbleiteranordnung nach Fig. 1 längs der Linie II-II,
Fig. 3 schematisch einen Querschnitt durch die Halbleiteranordnung nach Fig. 1 längs der Linie IU-IIX1
Fig. h schematisch einen Querschnitt durch die Halbleiteranordnung nach Fig. 1 längs der Linie IV-IV, Fig. ka eine Abwandlung der Fig. kt
Fig. 5 das Schaltbild der Anordnung nach Fig. 1,
Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Teil der Anordnung nach Fig. 1 nach einer anderen Ausfürhrungsform der Erfindung,
Fig. 7 schematisch einen Querschnitt durch die Ausführungsform nach Fig. 6 längs der Linie VII-VII,
Fig. 8 schematisch einen Querschnitt durch die Ausführungform nach Fig. 6 längs der Linie VIII-VIII,
Figuren 9 bis 11 schematisch im Querschnitt längs der Linie H-II eine Halbleiteranordnung nach der Erfindung in aufeinanderfolgenden Herstellungsstufen, und
Figuren 12 bis 1^ schematisch im Querschnitt längs der Linie IV-IV eine Halbleiteranordnung nach der
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Erfindung in aufeinanderfolgenden Stufen der Herstellung.
Die Figuren sind scheinatisch und nicht massstäblich gezeichnet, wobei der Deutlichkeit halber in den Querschnitten insbesonder die Abmessungen in der Dickenrichtung übertrieben gross dargestellt sind. Halbleitergebiete vom gleichen Leitungstyp sind in den Querschnitten im allgemeinen in derselben Richtung schraffiert; in den Figuren sind weiter entsprechende Teile in der Regel mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Die Halbleitergebiete sind in den Querschnitten rechteckig gezeichnet ; in der Praxis verden sie aber Abrundungen aufweisen, namentlich wenn diese Gebiete durch Diffusion erzeugt sind oder wenn die Anordnung zu einem spateren Zeitpunkt Wärmebehandlungen unterworfen wird.
Die Ränder der.Halbledterzonen k und 5 werden, wie oben bereits bemerkt wurde, im allgemeinen nicht genau mit den Rändern des feuerfesten Materials zusammenfallen. Urn jedoch den Selbstregistrierungsaspekt zu betonen, sind sie in den Figuren als wohl zusammenfallen dargestellt.
Fig. 1 zeigt in Draufsicht und Figuren 2 bis h zeigen scheinatisch im Querschnitt längs der Linien H-II, III-III bzw. IV-IV der Fig. 1 eine Halbleiteranordnung nach der Erfindung. Die Anordnung (siehe Figuren 1 bis 3) enth?!Li einen Halbleitei körper 1, der ein an die Oberfläche; 2 grpuzendes Gebiet 3 (F-if. 2, 3) vom ersten Lei tungstyp, im vorliegenden Beispiel vom η-Leitungstyp, enthält. Weiter enthält der Körper einen Stromleiter, der* eine streifen förmige Halbleiterzone 'i (Fig. 2, 3) vom zweiten LoitungR-typ, in diesem Falle somit vom p-Le.i tungstyp, enthält.
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ΓΙ IN
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Auf in j ml es tons einer Seite der strcifcuförmifjcn Zone h enthält die Anordnung wciiar miiidcstcDs eine an die Oberfläche 2 grenzende weitere Zone 5 (Fig· 1 > 2), gleichfalls vom p-T)rp, die von der streifenförmigen Zone '( durch einen Teil des n-leiteiiden Gebietes 3 getrennt ist. In diesem Bei&piel sind mehrere dieser weiteren Zonen 5 dargestellt, die einen Teil von Sclia] ttransistoren bilden. Das Beispiel
zeigt eine Schaltung- vum I L-Typ. Dabei bilden die streifeuförmige Zone h die Emitterzone, die weiteren Zonen 5 die Kol.lektorzoiieii und die zwischen der streif einförmigen Zone h und den weiteren Zonen 5 liegenden TjOil-e des Gebietes 3 die Basiszonen J ateraler In jektioiistrans-i-siuoren.^ _Die ZoTien 5-biJdeii dann zugleich die Basiszonen.vertikeler Schcilttransistoren, in denen η-leitende Kollekfco-rg-elriete 6 (^ig· 1> 2) erzeugt sind. Das umgebende η-leitende Gebiet '} bildet zugleich die goniednsairie Emitterzone dieser Scha Ittransistoren, Um den Spannungsabfall über dein Stromleiter möglichst herabzusetzen, ist die streifeuförinige HaLbleitei1-zone h, sofern sie einen Teil des vorgenannten Stromleiters bildet, über praktisch ihre gajize Oberfläche mit einer Mfitiii J ütihich t 7 (Figuren I, 3 und h) überzogen und wenigstens an den Enden des Stromleiters mit dieser Metallschicht kon 1 aK L i er (:. Weiter enthalt die Schaltung mindestens eine Leiterbahn Ha (Figuren 1 bis 3) > die den Stromleiter krcui/t. Dazu ist an der Siel Ie der Kreuzung die. Meta 1 Ischi cli t 7 UnL(Ml)) oclien, wobei, diu so orlial tenen Teile dar Mol a 1 1 «eh i ch t v;ci!if;sl(.iis ein ihrem Iwictmi mit der s tre i.f cn fü j-in i <',on lialblci f'ü -
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zone k über Kontaktlöcher Ja verbunden sind (Figuren 1, 3)· In diesem Beispiel ist die Metall schicht 7 über das Kontaktloch 9a über praktisch ihre ganze Länge mit der streifenftirmigen Zone h in Kontakt.
Nach der Erfindung enthält der Stromleiter weiter eine ununterbrochene Schicht 10a, 10b (Figuren 2, k) aus feuerfestem leitendem Material, die das Gebiet 3 zwischen der streifenförmigen Zone h und den weiteren Zonen 5 völ — lig bedeckt und von diesem Gebiet durch eine elektrisch isolierende Schicht 11a, 11b getrennt ist (Fig. 2).
-_._.- . Die Isolierschicht 1-1a,: 11b bestellt in-diesem ------
Beispiel aus Siliziumoxid, während, für das_ feuerfeste
----- - Material- polykristalline Silizium gewählt ist. Teile-der Ränder dieser Schicht 10a, 10b aus polykristallinem SiIi-ζium fallen in Projektion mit mindestens einem Rand 12a, 12b (Fig. 1, 2) der streifenförmigen Halbleiterzone und mit dem gegenüberliegenden Rand 13^-s 1 3D (Fig. 1, 2) jeder weiteren Zone 5 zusammen.
Schliesslich ist an der Stelle der Kreuzung diese Schicht 10a, 10b aus polykristallinem Silizium zu beiden Seiten der Kreuzungsstelle leitend mit der Metallschicht 7» in diesem Beispiel über Kontakte i4a, 1^b, verbunden (Fig.1,4) und durch eine Isolierschicht I5 (Fig.2,3) aus z.B. Siliziumoxid von der kreuzenden Leiterbahn 8a getrennt. An der Stelle der Kreuzung besteht der Stromleiter aus der streifenförinigen Zone h und aus den polykristallinen Siliziumschi chtteiJ en 10a, 10b, die elektrisch zu der Zone k parallel
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geschaltet sind und auf diese Weise den elektrischen Widerstand des Stromleiters an der Stelle der Kreuzung herabsetzen. Die Kontakt i4a, 1kh sind in diesem Beispiel über praktisch die ganze Länge des Stromleiters angebracht. Die Leiterbahn 8a bildet in diesem Beispiel einen Teil eines Metallisierungsmusters 8, das über Kontaktlöcher 9 mit freigelegten Teilen der weiteren Zonen 5 und der Kollektor-
zonen 6 verbunden ist, um eine Schaltung vom I L-Typ zu erhalten. Fig. 6 zeigt das elektrische Ersatzschaltbild dieser Schaltung.
Als feuerfestes leitendes Material können unter Umständen mit Vorteil statt polykristallinen Siliziums andere Materialien verwendet werden, die bei den während der Herstellung der Halbleiteranordnung angewandten Temperaturen nicht angegriffen werden, z.B. ein Material, das ein Element aus der Gruppe von Molybdän, Wolfram und Platin enthält. Weiter sind zwischen den unterschiedlichen
Schaltungselementen niederohmige Zonen 16 (Figuren 1,2)" angebracht, die sich bis zu einem unter dem Gebiet 3 liegenden Substrat 17 fortsetzen (Figuren 2 bis 4).
Im vorliegenden Beispiel sind zu beiden Seiten der streifenförmigen Zone k weitere Zonen 5 im Halbleiterkörper vorhanden, die durch Teile des Gebietes 3 voneinander getrennt sind.
Der Stromleiter enthält in diesem Beispiel zwei ununterbrochene Schichten 10a, 10b aus polykristallinem Silizium zu beiden Seiten der sti'e if enförmigen Halbleiterzone, die die zwischen den Rändern 12a, 12b der streifen-
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förmigen Zone und den Rändern 1.3a, 13b der· weiteren Zonen riegendeii* an die Oberfläche grenzenden n-Jeitendeii Gebiete ' ; y völlig bedeekeiiV ~J** ' ? " '"" :;; ' ; '■'■'■'■"- -"'-'' -^
'--■-''- ■■;■-- - * Der^ pii-Ube¥gavng! Γ8 (Fig'l ' 2)' zu;lsehe:ri der streifen-5V ffiriirigeil Ifalbleiterizone ·'( inid denrGebiet"3 ist bei der dar-
' gestellifen Ϊ ~L-Selialtühg ihi' IJfDtriebsztistand in' der Durch las s r:Irichtuiig vorgespannt. ¥ie bereits erWfifint, sihil Scliält-" "transistoren i'n'die Anordnung""""'aufgehöinineii, döroii gemeinsame "Ewi'ttef 2!oli"b dtirch das ii-ieitende' Gebiet" 3» deren Basiszonen *"" durdli die p-leltenden Zbne.nJ 5 itnd dereh! Kol'l ektorsionen durch die n-loitende Zonen 6 gebild'etί werden.
" ' ' "Im vorliegenden Beispiel ist z.B. der Kollektor
'öä'eines ersten Scliaittrahsistors T1 init dem iCollektor1 6c eines zweiten Schalttransistors T'„ verbunden. Diese Schaltungsweise eignet sicii besonders gut zur Verwirklichung ""a Von logischen Schaltungen, wie* klCHT-bbER^-Gättern ("Nor
Von dein in der Durchlassrichtung geschalteten pri-UbergatLg 18^ werden häinlicTi tädüiigsträger in das Gebiet 2Ö inji'ziert. " Äbhiiiiglg von dein logischen Signal an der" Basis jedes Selialttransistcfrs" Worden diese Ladühgstrliger in der "-■-- ■ Basiszone 5 dieses Schälttrahsistors gesammelt. Dies bestimmt:
" den teitendeii öder nichtleitenden Zustand des betreffenden "' Schalttransistors' und' dadurch def£J Spannürigspegel des logischen Außgangssignals.
Die in Fig. 5 därgestellten logischen SignalänschlÜsse A, "13, "C," D und Q., Q entsprechen den in Fig. 1 mit A, B, C", D und Q , Q bezeichneten Metallbahnen. Die lateralen injektionstransistoren sind Ln Fig. 5 als Strom-
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quellen dargeste Ll t. Die Anordnung nach Fig, 1 ist ausser— dem mit sehematisoh dargestellten Anschlüssen 19 und 20 zum Anseli 1 lessen der positiven büw. negativen Klemme einer Quelle 21 zum Zufuhren des.Eiustellstroms versehen.
Der im—übergang18 iujizierb über seine ganze-. Länge, also auph.au Stellen, an denen er nicht einer
weiteren Zone 5 gegenüber "liegt,, wie z.B. in das (Gebie t (Fig. i). Diese unerwünschte Injektion kann bei der Anordnung nach der Erfindung auf. geeignete ¥eise- dadurch K) verhindert werden, dass an diesen Stellen„die streifen—
förniige Ilalblei terzone h- voll Ig oder- tOjllv/eise weggelassoi; : wird, . . . , ^ f : . .r
Eine Aiis-fllhr-ungsf oi-ni ,nach .der Erfindung, bei der die streifenförmige Ilalbleitorss-aue uiitex'broclien ist, ist in Fig.. 6 dargestellt. ... ; ..--.-...
. Fig. 6 ist eine Drauf sieht ,auf; e;iu.e derartige Anordnung, während Figuren. 7 und 8 Querschnitte längs der Linien VII-VII bzw. VIII-VITI zeigen. ■--.....-
Das fouer-feste, leitende ,Material 10 ist nun an der Stelle der Kreuzung 7,w einem zusammenh,ängenden Gebilde vereinigt.. Wie nachstellend. noch .näher beschrieben werden wird, wirkt dieses f eu.erf os te Material, jücht nur als Teil des Stromleiters, sond.ern auch., während der Hers.teilung der hi or beschriebenen Anordnungen - als. Op tiqruugsmaske . Dies 2r) hat zur Folge,, dass nun ..die strelf'eiifürinige Zone h unter-' br oclicui ist. ■ . : ,
Vorteilhaffeerweise kann das feuerfeste leitende Material für die gtuize Anordnung als Dotierungsmaske verwendet werden und ειιιοΐι die anderen Ränder der weiteren '}() Zonen 5 definieren, wonach dieses feuerfeste leitende
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Material in der Anordnung erhalten bleibt und eine zusammenhängende Schicht bildet, die über praktisch dem ganzen n-]eitenden Gebiet 3 vorhanden ist.
Als zusätzlicher Vorteil bilden sich dadurch Stromwege 23, die elektrisch parallel zu dem Stromleiter verlaufen und den Spannungsabfall über dem Stroinleitei1 noch weiter herabsetzen.
In den obenstehenden Beispielen ist der pnübergang 18 in dem Betriebszustand in der Durchlassrichtung geschaltet. In anderen Anordnungen ist es jedoch möglich, dass dieser übergang in der Sperrichtung geschaltet oder kurzgeschlossen ist, wie z.B. in der niederländischen Patentanmeldung 66 06 y\2 beschrieben ist.
Auch bei diesen Anordnungen kann die Erfindung mit Vorteil angewendet werden. Erwünschten!"alls kann in jenen Fällen, in denen der pn-übergang 18 keinen Strom führt, die Metallschicht nur an den Enden mit dex" streifenfürmigen Zone verbunden werden.
Nach der Erfindxmg kann eine Anordnung der ob%nbeschriebenen Art mit Vorteil auf folgende ¥eise hergestellt werden (siehe dazu die Figuren 9 bis 1^). Figuren 9 bis 11 zeigen die Herstellung der Struktur nach Fig. 2 und die Figuren 12 bis 14 zeigen die Herstellung der Struktur nach Fig. h.
Es wird von einem Halbleiterkörper, z.B. einem Siliziumsubstrat 17 (Figuren 9, 12) z.B. vom n-Leitungstyp und mit einem spezifischen Widerstand zwischen 0,005 und
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Ο,015-Ω.·οη ausgegangen. Darauf wird eine n-leitende epi taktische Schicht. 3 mit einem spezifischen Widerstand zwischen z.Ii. 0,2 und 0,6Xi.. cm und einer Dicke von etwa 5 /um erzeugt.
Dann wird eine Diffusionsbehandlung unter Verwendung einer Maskierungsschicht aus z.B. Siliziumoxid und mit z.B. Phosphor als Dotierungselement zum Erhalten der nicderohmigeii η-leitenden Zonen 16 durchgeführt. Die Oberflächenkonzentration in diesen Teilen beträgt z.B.
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10 Atome/cm . Die Offnungen, durch die diese Phosphordotierung in den Halbleiterkörper eingeführt wird, weisen eine Anzahl paralleler Ausläufer auf, derart, dass zwischen zwei benachbarten Ausläufern stets genügend Raum vorhanden ist, um in einer folgenden Bearbeitung eine Basiszone 5 genügender Grosse erzeugen zu können.
Dann wird die Oxidmaske entfernt, wonach auf der Oberfläche 2 eine Schicht aus Isoliermaterial * z.B. eine gleichmässige Siliziunioxidscliicht 11, erzeugt wird. Diese Oxidschicht 11 wird z.B. durch, thermische Oxidation erhalten.
Anschliessend wird auf dieser Oxidschicht eine etwa 1/um dicke Schicht 10 aus feuerfestem Material, z.B. polykristallinem Silizium, z.B. durch Zersetzung von Silan, abgelagert. Damit ist die in Pigm-en 9 und 12 dargestellte Struktur erhalten.
Danach wird auf bekannte Weise mit Hilfe von Photomaskierung und Ätzung ein Muster in der Doppelschicht erzeugt, die aus dem Siliziumoxid 11 und der darauf liegenden
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Schicht 10 aus polykristallinem Silizium bestellt. Dadurch wird an jenen Stellen, an denen die streifenförmig© Halbleiterzcme h und die weiteren Zonen 5 gebildet werden sollen, die Scliiclit aus polykristallinem Silizium entfernt, während in diesem Beispiel auch das darunterliegende Oxid entfernt wird. Dann werden durch die so gebildeten Öffnungen die unterliegenden Zonen durch Dotierung angebracht. In diesem Beispiel wird z.B. Bor bis zu einer Tiefe von z.B. 2,5/um eindiffundiert, wobei der Flächen-
widerstand z.B. etwa 200XI beträgt.
Die so erhaltene Konfiguration ist in den Figuren 10 und 13 dargestellt. Die Gebiete 5 sind mit Hilfe der Maske aus Oxid und polykristallinem Silizium selbtregistrierend in bezug auf die streifenförmige Zone h und in bezug aufeinander angeordnet, während das Gebiet 3 zwischen der Zone h und den weiteren Zonen 5 völlig von dem polykristallinen Silizium bedeckt wird. Diese Maskierungsschiclit aus Oxid und polykristallinem Silizium wird nicht aus der Anordnung entfernt; in einem folgenden Schritt wird eine Schicht 15 aus Siliziumoxid mit einer Dicke von z.B. 0,5/um durch z.B. thermische Oxidation des polykristallinen Siliziums oder durch Ablagerung aus der Gasphase erzeugt.
Auf übliche Weise werden anschiiessend Kollektor— zonen 6 z.B. durch örtliche Diffusion von Phosphor bis zu einer Tiefe von etwa 1,5/^m mit einem Flächenwiderstand von 5Ώ- gebildet.
Nach der Anbringung der Kontaktlöelier 9, Ii)
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(Fig. 11, 14) wird ein Mefcallisiorungsmuster 7i 8 z.B. dadurch gebildet, dass eine Aluminiumschicht aufgedampft und du in abgeätzt wird, wonach die Querschnitte nach den Figuren 2 bis h erhalten werden.
Die Metallschicht 7 scli.1 iesst sich dann über Kontakt! ocher 9 an die streif enförmige Zone '+ und über Kontaktlöoher λΗ an die Schicht aus polykristallinem Silizium 10 an. An der Stelle der Kreuzung ist diese Metallschicht 7 unterbrochen und ist die Anordnung mit der Isoliorschicht 15 überzogen, auf der mittels des genannten MetalJi siorungsmusters die Leiterbahn 8a kreuzend angeordnet ist.
Es dürfte einleuchten, dass sich die Erfindung nicht auf die oberibeschriobenen Beispiele beschränkt, sondern dass im Rahmen der Erfindung für den Fachmann viele Abwandlungen möglich sind. So braucht das Halbleitermaterial nicht unbedingt Silizium zu sein, sondern es können auch andere Halbleitermaterialien, vie Germanium tiiid Halbleite>r— materialien vom IU-V-Typ, wie z.B. Galliumarsenid, verwendet werden. Auch können die Lei tungstypim sämtlicher· Zonen und Gebiete (zu gleicher Zeit) durch die entgegengesetzten Leitungstypen ersetzt werden.
Weiter können z.E. an der Stelle der Kreuzung mehrere Leiterbahnen den Stromleiter kreuzen. Die in Fig.
quer zu dem Stromleiter dargestellten Teile i6a der niederohmigen Zone 16 können sich erwünschtenfalls bis unterhalb der Metallschicht 7 fortsetzen, die die streif enf örniige
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Zone bedeckt, wodurch d:io Schaltung noch kompakter wird. Der Querschnitt; längs der Linde IV-IV erhält dann die in Fig. ha dargestel 1 te Form.
Die streif enf "ürrnige Zone k und die weiteren Zonen 5 können statt durch DiITusion auch durch Ionenimplantation erzeugt werden, vas auch für die Kollektorzonen 6 zutrifft. Da diese Vorgänge in der Regel bei Temperaturen durchgeführt werden, die niedriger als die Temperaturen sind, bei denen DiffusionsVorgänge stattfinden, werden in diesem Falle als feuerfestes Material Materialien mit einer geringeren Hi tzebeständigkeit Anwendung finden können.
Beim Gebrauch polykristallinen Siliziums kann diese Schicht 10 sowohl beim Dotieren der Zonen h, 5 als auch beim Dotieren der Zonen 6 mitdotiert werden, um den spezifischen Widerstand herabzusetzen.
In Anordnungen, in de3ien das feuerfeste leitende Material zugleich als Verbinduiigsmuster verwendet werden soll, kann dieses feuerfeste Material nach der Dotierung der streifenförmigen Halbleiterzoiie U und der weiteren Zonen 5 in das gewünschte Muster geätzt werden; dabei müssen die Schichten aus feuerfestem Material über dem Gebiet 3 zwischen der streifenförmigen Zone h und der weiteren Zone elektrisch völlig gegen dieses Verbindungsinuster aus polykristallinem Silizium isoliert werden. ,Stattdessen kann zuvor das ganze Muster aus polykristallinem Silizium definiert werden, wonach ein Rand der Zonen 5 durch das
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polycristalline Silizium und die iibrigen Ränder dieser Zonen mit Hilfe einer zusätzlichen Maske definiert werden. Auch in diesen Fällen λ* i rd ν en ig« tons ein Teil der zu dotierenden Zonen sei bsi registrierend eingeordnet. Weiter kann die Isolierschicht 11 auf pyrolytiscliein Wege statt, durch thermische Oxidation erzeugt werden, Um die effektive Dicke der Schicht 10 aus feuerfestem Material nicht zu stark herabzusetzen, kann die Isolierschicht 15 auch durch eine kurzzeitige Oxidation und eine darauffolgende Glasablagerung gebildet werden. Auch für die verwendeten Metallschichten können andere Materialien als das hier genannte Aluminium gewählt werden.
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Leerse ite

Claims (1)

  1. pirn. sehe. 10-10-1977.
    PATENTANS PRlTCHE.
    ( 1· ) Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper mit einem an eine Oberfläche grenzenden Gebiet vom ersten Leitungstyp, einem Stromleiter, von dem wenigstens ein Teil eine an die Oberfläche grenzende sti-eifenförmige Halbleiterzone- vom zweiten Leitungstyp enthält, und auf mindestens einer Seite der streifenförmigen Halbleiterzone mindestens einer an die Oberfläche grenzenden weiteren Zone vo, zweiten Leitungstyp, die duirch einen Teil des Gebietes vom ersten Leitungstyp von der streifenförmigen Halbleiterzone getrennt ist und einen Teil eines Halbleiterschaltungselements bildet, wobei, um den Spannungsabfall über dem genannten Teil des Stromleiters auf ein Miiides tinass herabzusetzen, die streiferiförmige Halbleiterzone, sofern sie einen Teil dos genannten Teiles des Stromleiters bildet, über praktisch ihre, ganze Oberfläche von einer Metallschicht bedeckt und wenigstens an den Enden des genannten Teiles des Stromleiters mit dieser Metallschicht kontaktiert ist, wobei mindestens eine Leiterbahn den genannten Teil des Stromleiters kreuzt und die genannte Metallschicht an der Stelle der Kreuzung unterbrochen ist, wobei die so erhaltenen Teile der Metallschicht wenigstens an ihren Enden mit der streifenförmigen Halbleiterzone in Kontakt stehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromleiter eine ununterbrochene Schicht aus feuerfestem leitendem Material enthält, die das Gebiet vom ersten Leitungstyp zwischen der streifenförmigen Zone und der weiteren Zone vom zweiten Leitungstyp völlig bedeckt und von diesem Gebiet durch eine elektrisch isolierende Schicht getrennt ist, wobei
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    wenigstens Teile dor Ränder der· Schicht aus feuerfestem leitendem Material in Projektion praktisch mit mindestens einem Rand der streifenförmigen Halbleiterzone und mit dem gegenüberliegenden Rand der weiteren Halbleiterzone zusammenfallen, und wobei ειη der Stelle der Kreuzung die Schicht aus feuerfestem leitendem Material zu beiden Seiten der Kreuzungsstelle leitend mit der Metallschicht verbunden und durch eine Isolierschicht von der kreuzenden Leiterbahn getrennt ist 2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch
    gekennzeichnet, dass das feuerfeste Material aus polykristallinen! Silizium besteht.
    3· Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch
    gekennzeichnet, dass das feuerfeste Material ein Metall aus der Gruppe von Molybdän, Wolfram und Platin enthält. h. Halbleiteranordnung nach einem der vorstehenden
    Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht über praktisch ihre ganze Länge mit der streifenförmigen Halbleiterzone in Kontakt stellt.
    5· Halbleiteranordnung nach einem der vorstehenden
    Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper zu beiden Seiten der genannten streifenförmigen Halbleiterzone vom zweiten Leitungstyp v/eitere Zonen vom zweiten Leitungstyp enthält, die durch Teile des Gebietes vom ersten Leitungstyp von der streifenförmigen Halbleiterzone und voneinander getrennt sind, und dass der Stromleiter zwei ununterbrochene Schichten aus feuerfestem leitendem Material zu beiden Seiten der streifenförmigen Halbleiterzone enthält,
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    I1IIN. 86*16. '.0-10-1977-
    die die Gebiete vom ersten Leitungstyp zwischen den Häiidern dei· streif einförmigen Halbleiterzone und den Teilen des" Ränder der weiteren Zonen vom zweiten Leitungstyp völlig bedecken.
    6. Halbleiteranordnung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, dass an der Stelle der Kreuzung zwei ununterbrochene Schichten aus feuerfestem leitendem Material miteinander zu einer zusammenhangenden Schicht vereinigt sind. 7· Halbleiteranordnung nach Anspruch 6, dadurch
    gekennzeichnet, dass das feuerfeste Material eine zusammenhängenden Schicht bildet, die über praktisch dem ganzen Gebiet vom ersten Leitungstyp vorhanden ist.
    8. Halbleiteranordnung nach einem de3" vorstehenden
    Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die streifenförmige Zone die Emitterzone, die weiteren Zonen die Kollektorzonen und die zwischen der streifenförmigen Zone und den weiteren Zonen liegenden Teile des Gebietes 'vom ersten Leitungstyp die Basiszonen lateraler Injektionstransi stören einer Schal—
    2
    tung vom I L-Typ bilden, wobei die weiteren Zonen vom zweiten Led tungstyp zugleich die Basiszonen der SoJia.l ttrans: .stören bilden.
    9· Halbleiteranordnung nach Anspruch 8, dadurch
    gekennzeichnet, dass ausserhalb des Gebietes, in dem der Stromleiter einer weiteren Zone vom zweiten Leitungstyp gegenüber liegt, die strei fenförmi ge Halblcdterzone wenigstens teilweise fehlt.
    10. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9> dadurch gekenn—
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    zeichnet, dass von einem Halbleiterkörper mit einem an die Oberfläche grenzenden Gebiet vom ersten Leitungstyp ausgegangen wird; dass auf der Oberfläche eine Schicht aus elektrisch isolierendem Material erzeugt wird; dass auf der Isolierschicht eine Schicht aus feuerfestem leitendem Material erzeugt wird; dass die Schiebt aus feuerfestem leitendem Material in das gewünschte Muster gebracht wird, wobei diese Schicht em den Stellen der zu erzeugenden streifenförmigen Zone und der weiteren Zonen entfernt wird; dass dann durch Dotierung mit einem den zweiten Leitungstyp herbeiführenden Dotierungsmaterial unter Verwendung des feuerfesten leitenden Materials als Maskierung die streifenförmig« Zone und die weiteren Zonen vom zweiten Leitungstyp erzeugt werden; dass eine Metallschicht in Kontakt mit wenigstens den Enden der streifenförmigen Zone und mit dem feuerfesten Material erzeugt wird, und dass wenigstens an der Stelle der Kreuzung die Schicht aus feuerfestem leitendem Material mit einer elektrisch isolierenden Schicht überzogen wird, wonach auf dieser Isolierschicht die kreuzende Leiterbahn gebildet wird.
    11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das feuerfeste leitende Material überall angebracht wird, ausgenommen an den Stellen der streifenförmigen Halbleiterzone und der weiteren Zonen vom zweiten Leitungs— typ» wobei die Schicht aus feuerfestem leitendem Material in der Anordnung erhalten bleibt.
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    12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch
    gekennzeichnet, dass als feuerfestes Material eine Schicht aus polykristallinem Silizium angebracht wird, auf der durch thermische Oxidation eine Siliziumoxidschicht erzeugt wird, wobei auf dieser Isolierschicht die kreuzende Leiterbahn gebildet wird.
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