DE3014363A1

DE3014363A1 - Verfahren zur herstellung integrierter schaltungen mit hilfe einer mehrschichtenmaske und durch dieses verfahren hergestellte anordnungen

Info

Publication number: DE3014363A1
Application number: DE19803014363
Authority: DE
Inventors: Michel Xavier Marie Brebisson; Marc Tessier
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1979-04-20
Filing date: 1980-04-15
Publication date: 1980-11-06
Also published as: DE3014363C2; GB2047960B; JPH0147901B2; US4608588A; GB2047960A; NL8002199A; FR2454698A1; CA1165901A; US4368573A; FR2454698B1; AU5753680A; JPS55141753A

Description

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27.2.80 -r oniioßi phf 79522

Verfahren zur Herstellung integrierter Schaltungen mit Hilfe einer Mehrschichtenmaske und durch dieses Verfahren hergestellte Anordnungen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper, der an einer Oberfläche mit einem Transistor mit einem Emittergebiet und einem Kollektorgebiet vom ersten Leitungstyp und einem zwischenliegenden Basisgebiet vom zweiten Leitungstyp versehen wird, wobei auf der Oberfläche eine Maske, die mindestens zwei Teilschichten enthält, und zwar eine untere Schicht und eine darüber gebildete zweite Schicht, die in bezug aufeinander selektiv ätzbar sind, angebracht wird, wobei diese Maske einen ersten Maskenteil enthält, der das Gebiet des Emitters und ein Gebiet eines extrinsic-Teiles der Basis am Umfang des Emitters bedeckt und von einer Öffnung begrenzt wird, über die eine Zone vom zweiten Leitungstyp in dem Halbleiterkörper erzeugt wird und die Unterschicht einer selektiven Atzbehandlung unterworfen wird, wobei durch seitliche Atzung ein Rand . der Unterschicht des ersten Maskenteiles entfernt wird, wonach über den auf diese Weise freigelegten Teil der Oberfläche wieder eine Verunreinigung vom zweiten Typ in den Halbleiterkörper zur Bildung des genannten extrinsic Teiles der Basis eingeführt wird, und wobei an den Stellen, an denen die genannte zweite Schicht und die Unterschicht entfernt sind, eine Isolierschicht aus einem Material gebildet wird, inbezug auf das die Schichten des ersten Maskenteiles selektiv ätzbar sind, wonach der erste Maskenteil völlig entfernt werden kann und über die auf diese Veise erhaltene Öffnung der Emitter und der intrinsic-Teil der Basis gebildet werden.

Es ist bekannt, dass die Eigenschaften von Halbleiteranordnungen von der Form und den Abmessungen

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der verschiedenen im Halbleitermaterial gebildeten Elemente abhängig sind. Um das Verhalten dieser Anordnungen bei sehr hohen Frequenzen zu verbessern, wird versucht, die Abmessungen zu verkleinern und die Genauigkeit in den Positionierungen der Gebiete zu vergrössern.

Ein Verfahren der obengenannten Art ist u.a. aus der US - PS 3.940.288 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird eine Maske mit drei aufeinander liegenden Schichten aus abwechselnd Siliziumoxid und Siliziumnitrid verwendet. Auf diese Weise ist es möglich, ausser einem Emitter mit sehr kleinen Abmessungen eine Basis mit niedrigem Basiswiderstand

r., zu erhalten. Es ist aber mit demselben Verfahbb

ren nicht möglich, eine gleichzeitige Selbstregistrierung der Basiskontaktöffnung, der Emitterkontakt- | öffnung und der Kollektorkontaktöffnung und gegebe- I nenfalls der Isolierzonen zu erhalten, wodurch es möglich wäre, diese Offnungen in einem minimalen , gegenseitigen Abstand ohne Berücksichtigung der Aus- I richttoleranzen aufeinanderfolgender Masken anzu- ! bringen. . :

Die vorliegende Erfindung hat insbesondere die Aufgabe, diesen Nachteilen zu begegnen und ein Verfahren zu schaffen, bei dem Kontaktöffnungen des Emitters, der Basis und des Kollektors selbstregistrierend erhalten und zu gleicher Zeit Kontaktöffnungen und Diffusionsfenster oder Implantationsfenster minimaler Breite mit minimalen Abständen zwischen diesen Offnungen und diesen Fenstern hergestellt werden können.

Nach der Erfindung wird eine Mehrschichtenbasismaske benutzt, in der grundsätzlich nacheinander anzubringende Gebiete völlig definiert .-.sind. Während dieses Verfahrens werden Teile der genannten Maske mit Hilfe von Abdeckschichten geschützt oder entfernt, deren Positionierung unbedenklich einer gewissen Toleranz unterworfen werden kann. Nach der Er-

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findung wird weiter die selektive Unterätzung einer der Schichten der Maske zum Erhalten von Offnungen sehr kleiner Abmessungen benutzt.

Ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass eine Maske verwendet wird, die mit einem zweiten Maskenteil versehen ist, der von dem genannten ersten Maskenteil durch die genannte Öffnung in der Maske getrennt ist, dass die Unterschicht des zwei-' ten Maskenteiles ebenfalls einer selektiven Atzbehandlung unterworfen wird, wobei durch seitliche Atzung der Rand der Unterschicht in diesem zweiten Maskenteil an mindestens zwei Stellen entfernt wird,. wodurch zwei Fenster erhalten werden, von denen eines, das auf der Seite der genannten Öffnung in der Maske liegt, für die Bildung eines Basiskontakts bestimmt ist, während das andere, das auf der gegenüberliegende Seite des zweiten Maskenteils liegt, für die Bildung eines Kollektorkontakts bestimmt ist, und dass über dass erste Fenster eine JEContaktzone vom zweiten Leitungstyp im Halbleiterkörper erzeugt wird, die mit der über die genannte Öffnung angebrachten Zone verbunden ist.

Die Kontaktöffnungen und die Grenzen der verschiedenen Gebiete, die durch das Verfahren nach der Erfindung erzeugt werden, sind alle durch die Maske bestimmt, die am Anfang des Vorgangs gebildet ist.

Die Fenster, die zu beiden Seiten des genannten zweiten Maskenteils durch selektive Entfernung der zwei Ränder der Unterschicht gebildet werden, weisen eine Breite auf, die praktisch gleich der Tiefe der Unterätzung der Unterschicht ist, wodurch diesen Fenstern, die als Kontaktöffnungen dienen müssen, eine minimale Abmessung gegeben werden kann.

Der gegenseitige Abstand des Basiskontaktfensters und des Kollektorkontaktfensters, die zu bei-

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den Seiten des zweiten Maskenteiles gebildet werden, ist von der Breite dieses Teiles abhängig. Diesem gegenseitigen Abstand kann ein optimaler ¥ert gegeben werden, der erwünschtenfalls sehr klein sein kann und nur durch Isolationsbedingungen zwischen den Kontakten beschränkt wird. Ebenso wird der gegenseitige Abstand des Emitters und des Basiskontakts durch den gegenseitigen Abstand der beiden Maskenteile in der genannten Maske bestimmt. Dieser gegenseitige Abstand kann einen sehr geringen Wert aufweisen.

Ausser den Vorteilen einer minimalen Emitterbreite und eines sehr geringen inneren Basiswiderstandes r, , ermöglicht das Verfahren nach der Erfindung eine Selbstregistrierung der Zonen und Fenster, die für die Emitter-, Basis- und Kollektorkontakte benötigt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Maske mit mindestens drei Schichten versehen, wobei eine Hilfsschicht insbesondere unter der genannten Unterschicht angebracht ist, wobei diese Hilfsschicht derart gewählt ist, dass sie selektiv in bezug auf die genannte isolierende Maskenschicht geätzt werden kann und dass infolge der seitlichen Atzung der Unterschicht ein Streifen der genannten Hilfsschicht freigelegt wird, der seinerseits selektiv in bezug auf die genannte isolierende Maskenschicht entfernt wird, um die genannten Fenster zu bilden, die für die Basis- und Kollektorkontakte benutzt werden. Diese bevorzugte Ausführungsform weist u.a. den Vorteil auf, dass die Wahl verschiedener Materialien für die Bildung der Maske vergrössert wird, wodurch es möglich ist, eine Kombination von Schichten zu bestimmen, die die Selektivität der Atzung unter den einfachsten Betriebsbedingungen gewährleisten.

Eine weitere wichtige bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Maske verwendet wird, von der mindestens eine der Teilschichten gegen. Oxidation des Halbleiterkörpers be-

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ständig ist, so dass die genannte isolierende Maskenschicht durch, örtliche Oxidation der freien Oberfläche des Halbleiterkörpers gebildet werden kann.

Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht nicht nur eine Selbstregistrierung der aktiven Gebiete und Zonen des Transistors sowie der Fenster für die Kontakte, sondern auch eine Selbstregistrierung tiefer Isolierzonen einer integrierten Schaltung, insbesondere wenn sie durch dielektrisches Material gebildet werden. Nach einer besonders günstigen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird für die Bildung eines tiefliegenden Isoliergebietes am Umfang des Transistors, wobei wenigstens bestimmte Grenzen des genannten tiefliegenden Gebietes während der ersten Atzung der Form der Maske angegeben sind, vorzugsweise wie folgt verfahren: Zunächst wird die Form der genannten ersten und zweiten Maskenteile in der genannten zweiten Schicht bestimmt; dann wird in die genannte Unterschicht ein Dotierungsfenster geätzt, über das die Isolierzone erzeugt wird, wonach in der Unterschicht die genannte Öffnung in der Maske angebracht wird, die über dem fremdleitenden Teil der Basis liegt.

Das Isoliergebiet entspricht also genau den Lagen der aktiven Gebiete der Transistoren und den für die Kontakte bestimmten Offnungen.

Die aktiven Gebiete und Kontaktzonen werden vorzugsweuse durch Ionenimplantation erzeugt. In diesem Falle können die Abdeckschichten aus lichtempfindlichem Lack oder aus einem organischen Material vom Polyamidtyp hergestellt werden; weil diese Abdeckschichten nicht die Abmessungen der Gebiete und der Offnungen bestimmen, erfordern sie keine grosse Genauigkeit in der Abmessung oder der Lage in bezug auf die Maske selber.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf

eine Halbleiteranordnung, die nicht nur durch die Tatsache, dass sie durch das genannte Verfahren erhalten

ist, sondern auch durch ihrer Struktur gekennzeichnet wird, in der mindestens einer der Transistoren, die diese Anordnung bilden, ein Basisgebiet enthält, das derart angebracht ist, dass es von dem intrinsic-Teil der Basis zu dem Basiskontakt nacheinander mit einem extrinsic-Teil mit einer Verbindungszone und einer Kontaktzone versehen ist.

Die durch das Verfahren nach der Erfindung hergestellte Anordnung weist eine Struktur auf, die für die Anwendung bei hohen Frequenzen besonders günstig ist: Die Abmessungen sind minimal und genau. Die inneren Basiswiderstände sind sehr gering. Aus— serdem wird der Abstand zwischen der Basiskontaktzone und der Kollektorkontaktzone mit grosser Genauigkeit erhalten.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Figuren 1A bis 1H schematische Schnitte .

durch eine Halbleiteranordnung entsprechend den wichtigsten aufeinanderfolgenden Stufen der Herstellung durch das Verfahren nach der Erfindung,

Fig. 11 einen schematischen .Schnitt durch einen anderen Transistortyp, der durch das Verfahren nach der Erfindung hergestellt werden kann, in der Endstufe seiner Herstellung,

Figuren 2A bis 2N schematische Schnitte durch eine Halbleiteranordnung, die gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung hergestellt ist, Figuren 3A bis ?>~L Draufsichten entsprechend den Schnitten nach den Figuren 2A bis 2F, und

Figuren k A bis 4D eine Abwandlung einer an Hand der Figuren 2 beschriebenen Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung.

Es sei bemerkt, dass in den Figuren die Verhältnisse, insbesondere was die Dicke der verschiedenen Schichten anbelangt, der Deutlichkeit halber nicht berücksichtigt sind.

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Figuren 1A bis 1H zeigen in verschiedenen Stufen ihrer Herstellung eine Halbleiteranordnung mit mindestens einem Transistor mit seinen drei aufeinanderfolgenden Gebieten, deren Leitungstypen sich abwechseln: einem sehr schmalen Emitte, einer Basis und einem Kollektor. Das Basisgebiet enthält nach der Erfindung mehrere Teile: eine intrinsic-Basiszone, die als intrinsic-Teil des Basisgebietes bezeichnet wird und unter dem Emitter liegt, und einen extrinsic-Teil, der einen sich fluchtrecht zu dem intrinsic-Teil erstreckenden ersten Teil, eine Basiskontaktzone und eine Verbindungszone zwischen dem ersten Teil und der Kontaktzone enthält.

Die Anordnung wird, ausgehend von einem flachen Halbleiterkörper, im allgemeinen aus Silizium, hergestellt, von dem mindestens der Oberflächenteil, in dem der Kollektor gebildet werden wird, einen ersten Leitungstyp aufweist. Dieser Oberflächenteil des Halbleiterkörpers ist in den Figuren 1A bis 1H mit 1 bezeichnet.

Auf der oberen Fläche dieses Halble±terkörpers 1 wird eine Maske aus mehreren Schutzschichten gebildet, unter denen mindestens eine Unterschicht 2 und eine zweite Schicht 3, die über der Unterschicht 2 angebracht ist. Diese Schichten sind aus verschiedenen in bezug aufeinander selektiv ätzbaren Materialien hergestellt, so dass die Unterschicht 2 selektiv in bezug auf die zweite Schicht geätzt werden kann, und umgekehrt .

Als Unterschicht kann z.B. eine Schicht 2 aus Siliziumnitrid mit einer Dicke von Ο,θ6 bis 0,1 /um und als zweite Schicht eine Schicht 3 aus Siliziumoxid mit einer Dicke von 0,1 bis 0,2 /um verwendet werden. Die Maske ist in Fig. 1A dargestellt und enthält einen ersten Maskenteil k und Offnungen, wie die Öffnung 5» die an den Rand des Teiles 4 grenzt.

Nach der Erfindung enthält die Maske weiter einen zweiten Maskenteil 8 in der Nähe des ersten Tei-

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·· les 4, der vom letzteren Teil durch die Öffnung 5 oder

durch wenigstens einen Teil dieser Öffnung getrennt ist.

Über die Öffnung 5 der Maske wird in den Halbleiterkörper 1 eine Dotierungsverunreinigung vom zweiten Leitungstyp eingeführt, wodurch der eine Verbindungszone 9 für das Gebiet bildende Teil der Basis erhalten wird.'

Diese Verunreinigung wird vorzugsweise in einer hohen Konzentration z.B. mit Hilfe von Ionenimplantation angebracht. Eine Abdeckschicht 10 aus photoempfindlichem Lack oder aus einem organischen Material vom Polyamidtyp kann dabei dazu benutzt werden, den Teil 5^a der Öffnung in der Maske zu schützen, an dem die Einführung von Verunreinigungen nicht erwünscht ist. Auch könnte eine Diffusionstechnik zum Erhalten der Verbindungszone 9 verwendet werden, wobei die Unterschicht 2 auf dem Teil 5^a der Öffnung in der Maske erhalten bleiben müsste; dies ist mit der gestrichelten Linie 11 in Fig. 1A angegeben, wobei die Lage des zweiten Maskenteiles 8 durch die zweite Schicht 3 dieses Teiles definiert ist. Nach der Diffusion kann der zweite Teil 8 in die Konfiguration gebracht werden, wie sie durch volle Linien in Fig.

1A dargestellt ist, wobei der Teil der zweiten Schicht

3 als Referenz bei der selektiven Entfernung der Unterschicht 2 verwendet wird.

Nach Fig. 1B wird durch laterale Atzung der Unterschicht 2 von der Öffnung 5 her ein Rand 12 dieser Unterschicht am Umfang des ersten Maskenteils

4 entfernt. Während dieser Bearbeitung wird der zweite Maskenteil 8 von einer Abdeckschicht 13 geeigneter Art, z.B. aus polymerisiertem Photolack, geschützt. Die zweite Schicht 3 des Maskenteiles 4 wird dann selektiv entfernt, wobei die Schutzschicht 13 oder eine andere Abdeckschicht 13a ähnlicher Form verwendet wird, wie in Fig. 1C dargestellt ist. Daher bleibt von dem ersten Maskenteil 4 nur die

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Unterschicht 2 zurück. Von der freien Oberfläche des Halbleiterkörpers 1 her wird dann eine Dotierung vom zweiten Leitungstyp z.B. durch Ionenimplantation zur Bildung des extrinsic-Teiles 14 des Basisgebietes des Transistors am Umfang des ersten Maskenteiles 4 angebracht. Das implantierte Gebiet erstreckt sich andererseits bis zu der Grenze der Abdeckschicht 13a in einem Teil der Verbindungszone 9 vom gleichen Leitungstyp, so dass der gemeinsame Teil 14a für eine gute elektrische Kontinuität zwischen der Verbindungszone 9 und dem extrinsic Teil 14 des Basisgebietes sorgt.

Es ist einleuchtend, dass die Grenzen der Abdeckschicht 13a (gleich wie die der Abdeckschicht

13) keine grosse Genauigkeit erfordern.

Nach Entfernung der Schicht 13a wird eine isolierende Maskenschicht 15 über die ganze freie Oberfläche des Halbleiterkörpers 1 z.B. durch Oxidation bei hoher Temperatur angebracht, wobei die Unterschicht 2 aus Siliziumnitrid den Halbleiterkörper an den Stellen des ersten und des zweiten Maskenteiles 4,8 maskiert, wie in Fig. 1D dargestellt ist; die isolierende Maskenschicht I5 wird an den Stellen gebildet, an denen die zweite Schicht 3 und die Unter-Schicht 2 beide entfernt sind. Es sei bemerkt, dass die Unterschicht 3> die im vorliegenden Beispiel aus Siliziumnitrid besteht, selektiv in bezug auf die isolierende Maskenschicht aus Oxid 15 geätzt werden kann, wodurch es, wie noch näher auseinandergesetzt werden wird, möglich wird, die Unterschicht 2 mehrere Male zu ätzen, während die isolierende Masken— schicht 15 erhalten bleibt, ohne dass eine sehr genau angebrachte Schutzschicht erforderlich ist.

Andererseits bietet die im vorliegenden Beispiel genannte Tatsache der Erhaltung der isolierenden Maskenschicht I5 dLirch thermische Oxidation der freien Oberfläche des Halbleiterkörpers den Vorteil, dass die genannte Schicht 15 nicht an der Stelle

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des zweiten Maskenteiles gebildet wird, an dem die genannte Schicht I5 nicht erwünscht ist. Dasselbe Ergebnis könnte durch anodische Oxidation der freien Oberfläche des Halbleiterkörpers erzielt werden.

Dadurch wird jedoch nicht die Anwendung jeder anderen bekannten Technik ausgeschlossen, die es ohne genaue Photornaskierungsbearbeitung ermöglicht, Teile einer isolierenden Maskenschicht zu entfernen, die die Oberfläche der Maskenteile 4,8 bedeckt, Wobei die Möglichkeit zur selektiven Ablagerung oder Entfernung'von Material benutzt wird.

Wie in Fig. 1E angegeben ist, wird dann nach der Erfindung die Unterschicht 2 des Maskenteiles 8. einer lateralen Atzbehandlung unterworfen, wobei von diesem zweiten Teil zwei Ränder 17 und 1.8 der genannten Unterschicht entfernt und an den Stellen der genannten Ränder zwei Fenster 17a· und I8a gebildet werden. Das Fenster 17a- dient für den Basiskontakt des Transistors, während das Fenster 18a für den Kollektorkontakt bestimmt ist. Diese beiden Fenster liegen zu beiden Seiten des zweiten Maskenteils 8. Beim Atzen der beiden Ränder 17 und 18 der Unterschicht 2 im zweiten Maskenteil 8 wird der erste Maskenteil 4 von einer Abdeckschicht 20 z.B. der gleichen Art wie die Abdeckschicht 13 geschützt (Fig. IB). Die Abdeckschicht 20 darf weit aus dem Umfang des verbleibenden Teiles des ersten Maskenteiles hervorragen, so dass eine sehr genaue Positionierung dieser Abdeckschicht nicht erforderlich ist.

Dann wird die Abdeckschicht 20, gleich wie der Teil der zweiten Schicht 3 des zweiten Maskenteiles 8, entfernt. Die letztere Atzbehandlung kann . ohne Schutz der isolierenden Maskenschicht 15 durchgeführt werden, z.B. dadurch, dass sichergestellt wird, dass die zweite Schicht 3 eine Verunreinigung enthält, wodurch die Lösungsgeschwindigkeit in einer Lösung von Fluorwasserstoffsäure wesentlich grosser

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im Vergleich zu dem reinen Siliziumoxid ist, das die Schicht 15 bildet. Von der Isolierschicht 15 bleibt dann ein genügend dicker Teil zurück. In einer anderen Ausführungsform könnte auch die Schicht 15 dicker als die zweite Schicht 3 gemacht werden.

Mit Hilfe einer neuen Abdeckschicht 21 (siehe Fig. IF) aus Z₀B. polymerisiertem Photolack wird das Fenster 17a für den Basiskontakt selektiert. Über dieses Fenster wird in dem Halbleiterkörper durch Ionenimplantation eine Verunreinigung vom zweiten Leitungstyp angebracht, wodurch eine Kontaktzone 22 gebildet wird, die an die Verbindungszone 9 des Basisgebiets des Transistors grenzt.

Anschliessend wird die Abdeckschicht 21 entfernt und wird mit einer anderen Abdeckschicht 23 (in Fig. 1F durch eine gestrichelte Linie dargestellt) das Fenster I8a selektiert. Über dieses Fenster wird ebenfalls durch Ionenimplantation eine Verunreinigung vom ersten Leitungstyp zum Erhalten der Kontaktzone 24 für den Kollektor des Transistors eingeführt. Es ist einleuchtend, dass die Abdeckschichten 21 und 23 keine grosse Positionierungsgenauigkeit erfordern.

Wie in Fig. 1G- angegeben ist, wird schliess— lieh die Lage des Emitters des Transistors mit Hilfe einer Abdeckschicht 25 aus polymerisiertem Photolack selektiert und wird selektiv der verbleibende Teil 4a des ersten Maskenteils entfernt, wodurch das Fenster 4b freigelegt wird. Die Breite dieses Fensters ist in bezug auf die anfängliche Breite des ersten Maskenteiles der Maske durch laterale Atzung der Unterschicht verkleinert, wie oben angegeben ist.

Über das Fenster 4b werden in den Halbleiterkörper durch zwei aufeinanderfolgende Ionenimplantation zunächst eine Verunreinigung vom ersten Leitungs— typ und dann eine Verunreinigung vom zweiten Leitungs— typ eingeführt. Die letztere Verunreinigung wird tiefer als die erstere implantiert und/oder derart gewählt, dass ihr ¥ärmediffusionskoeffizient höher als

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der der ersteren Verunreinigung ist. Auf diese ¥eise werden das Emittergebiet 26 und der intrinsic Teil 27 des Basisgebietes des Transistors gebildet.

Nach Entfernung der Abdeckechient 25 wird eine Wärmebehandlung zur Wiederverteilung der implantierten Verunreinigungen durchgeführt und während dieser Behandlung diffundieren diese Verunreinigungen bis zu optimalen vorher bestimmten Tiefen.

Die Herstellung der Anordnung wird mit der Anbringung der Leiter beendet, die einen Kontakt mit den drei Gebieten des Transistors bilden, wobei der Leiter 28 unmittelbar mit dem Emittergebiet 26 in Kontakt kommt, der Leiter 29 mit dem Basisgebiet 27 (über die Verbindungs- und Kontaktzonen 22) in Kontakt kommt und der Leiter 30 mit dem durch das ur-

■ sprüngliche Material der Scheibe 1 gebildeten Kollektorgebiet in Kontakt kommt. Die fertige Anordnung ist in Fig. 1H dargestellt.

Fig. 11 zeigt einen Schnitt durch einen auf gleiche Weise hergestellten Transistor, dessen Basis und Kollektor sich symmetrisch zu beiden Seiten des Emittergebietes erstrecken. Dieser Transistor weist also zwei Basiskontakte (29 und 29') und zwei Kollektorkontakte (30 und 30') auf. Ausser dem Vorteil eines Emitters mit sehr geringen Abmessungen weist dieser Transistor einen sehr niedrigen Basiswiderstand r, ,

auf. Die Herstellung desselben mittels des obenbeschriebenen Verfahrens ist dadurch möglich, dass der zweite Maskenteil 8 in zwei identische symmetrisch zu jeder Seite der mittleren Insel 4 liegende Maskenteile aufgespaltet wird.

Das Beispiel, das nachstehend an Hand der Schnitte 2A bis 2N und der Draufsichten 3A bis 3I beschrieben wird, bezieht sich auf die Herstellung eines bipolaren integrierten Transistors, in dem das tiefe Isoliergebiet, das den Transistor gegen andere in demselben Halbleiterkristall integrierte Elemente isoliert, zugleich mit den Gebieten dieses Transistors

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selbstregistrierend angebracht wird.

Fig. 2A zeigt einen Siliziumkörper 4θ mit einem Substrat 4i, das p-leitend und schwach dotiert ist. Im Substrat sind durch Ablagerung einer n-Typ-Verunreinigung, wie Antimon, und Diffusion dieser Verunreinigung vergrabene Schichten gebildet, wie die Schicht 42, die an der Stelle des herzustellenden Transistors liegt. Auf dem Substrat 4i ist dann eine epitaktische Schicht 43 aus η-leitendem SiIizium angebracht, die z.B. mit Arsen dotiert ist und einen spezifischen Widerstand in der Grössenordnung von 0,5 bis 2,5 Λ·cm aufweist.

Die stark dotierten vergrabenen Schichten 42 sind durch Zonen 44 voneinander getrennt, die z.B.

durch Borimplantation erhalten sind und dazu dienen, die Bildung von Kanälen zu verhindern, die in einer späteren Stufe an der Grenzfläche zwischen einem Halbleitermaterial und einer Isolierzone auftreten könnten und die einen Kurzschluss zwischen Gebieten herbeiführen könnten, die nach wie vor gegeneinander isoliert sein sollen. Die Schicht 42 muss einen Kollektorstromweg bilden, der den Strom zu dem Kollektorkontakt des Bipolartransistors führt.

Auf der oberen Fläche der epitaktischen Schicht 43 wird eine dünne Schicht 45 aus Siliziumoxid mit einer Dicke in der Grössenordnung von 0,02 /um erzeugt, die die Oberfläche des Siliziums schützen muss. Dann wird eine Siliziumnitridhilfsschicht 46 angebracht. Die Schichten 45 und 46 können auf allgemein bekannte Weise (z.B. durch thermionische Oxidation bei 900 C für das Oxid und durch Plasmaniederschlag für das Nitrid) gebildet werden.

Auf der Schicht 46 wird eine Schicht 47 aus Aluminiumoxid durch Kathodenzerstäubung oder durch anodische Oxidation einer Aluminiumschicht erzeugt.

Schliesslich wird die zweite Schicht 48 aus Siliziumnitrid erzeugt. Statt durch das übliche Verfahren bei hoher Temperatur (750 bis 900°C), bei dem

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die Umwandlung des Aluminiumoxids der Unterschicht in eine allotropische Varietät (Al 0.) folgen könnte, die sich sehr schwer ätzen lässt, wird die Schicht 48 in einem Plasmareaktor bei z.B. einer Temperatur in der GrSssenordnung von 300 C erhalten.

Die Dicken dieser drei letzten Schichten liegen zwischen 0,05 und 0,08 /um für die Hilfsschicht 46, zwischen 0,10 und 0,20 /um für die Unterschicht 47 und zwischen 0,10 und 0,16 /um für die zweite Schicht 48.

Mit Hilfe eines photoempfindlichen Lackes wird auf der Schicht 48 eine Abdeckschicht 49 gemäss der Konfiguration der Basismaske angebracht. Die Abdeckschicht 49 enthält u.a. einen Teil 491, der über der Stelle des Emitters liegt, und einen Teil der Basis der herzustellenden Transistors (Teil 492), der über der Stelle liegt, die sich von dem Basiskontakt zu dem Kollektorkontakt des Transistors erstreckt, sowie zwei sich seitlich erstreckende Teile ^93 ^un<3· ^9^> die ^nur teilweise in Fig. 2A dargestellt sind und die am Umfang des tieferen zu bildenden Isoliergebietes liegen, das den Transistor, umgeben muss.

Der Teil 491 kann z.B. rechteckig sein und Abmessungen von 8 /Um χ 4 /um aufweisen; der Teil 492, der beispielsweise ein Quadrat ist, weist Abmessungen von 8 /um χ 8 /um auf. Die Ränder der Teile 491 und 492 liegen in einem gegenseitigen Abstand von 4 /um; die Teile 493 und 494 liegen in einem Abstand von

z.B. 7 /um von den Teilen 492 bzw. 491.

¥ie in Fig. 2B dargestellt ist, wird die zweite Schicht 48 über die Offnungen in der Abdeckschicht 49 geätzt. Ein Plasma auf Basis von Kohlenstoff tetrafluorid und von Sauerstoff wird Vorzugsweise für diese Atzung verwendet; auf diese ¥eise können hohe Temperaturen vermieden werden und wird nahezu kein ungünstiger Einfluss auf die unterliegende Unterschicht aus Aluminiumoxid 47 ausgeübt. In

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der zweiten Schicht 48 werden Teile 481 und 482 gebildet, die links von dem Teil 482 und rechts von dem Teil 481 in Fig. 2B Grenzen des zu bildenden tiefen Isoliergebietes markieren.

Dann wird die Abdeckschicht 49 entfernt und werden die Oberflächen der Nitridteile 481 und 482 oxidiert (siehe Fig. 2C). Diese Oxidation wird bei einer verhältnismässig niedrigen Temperatur (700 C) auf derartige Weise durchgeführt, dass die Umwandlung des Aluminiumoxids der Unterschicht 47 in eine chemisch beständige allotropische Unterschicht verhindert wird. Diese Oxidation wird in einer Atmosphäre von Sauerstoff und Wasserstoff bei einem Druck in der Grössenordnung von 25 Bar durchgeführt, wobei die Temperatur zwischen 63O C und 69O C liegt. Die so gebildete dünne Oxydnitridschicht 50 weist eine Dicke in der Grössenordnung von 0,01 /um auf.

Wie aus Fig. 2D und aus der Draufsicht der Fig. 3A, (die dem zwischen den senkrechten Linien IIIA der Fig. 2D liegenden Teil entspricht) hervorgeht, wird dann auf der Scheibe eine Abdeckschicht 51 aus polymerisiertem Photolack gebildet. Diese Abdeckschicht schützt teilweise die Aussparung, die sich zwischen den Teilen 481 und 482 befindet, und lässt die Teile der Unterschicht 47 frei, die in den anderen Aussparungen der Schicht 48 liegen, die der Stelle des zu bildenden Isoliergebietes entsprechen.

Die Unterschicht 47 aus Aluminiumoxid wird dann mit Hilfe einer Lösung von Aluminiumfluorid in Essigsäure geätzt. Die Atzung wird an der Schicht 46 aus Siliziumnitrid beendet und von der Unterschicht bleibt die Fläche 471 zurück. Die Schicht 46 wird danach z.B. mit Hilfe eines Fluoridplasmas auf die oben für die Schicht 48 beschriebene Weise geätzt.

Die Atzung wird durch die dünne Schicht 45 aus Sill— ziumnitrid, die den Siliziumkörper schützt, beendet. Die Schicht 50 maskiert die Teile 481 und 482 der zweiten Schicht während dieses Atzschrittes. Von

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der Hilfsschicht bleibt dann der Teil 461 zurück. Nach. Fig. 2E und der Draufsicht 3B (die dem Teil der zwischen den senkrechten Linien ΙΣΙΒ liegenden Teil der Fig. 2E entspricht) wird eine neue Abdeckschicht 52 aus polymerisiertem Photolack gebildet. Diese Abdeckschicht schützt die Aussparung, die sich zwischen den. Teilen 481 und 482 befindet, und bedeckt grösstenteils die Seitenkanten 48la und 481b, 482a und 482b, die zu der Schnittfläche der Fig. 2E der genannten Teile 481 und 482 parallel sind (siehe Fig. 3B) 5 gleich wie die entsprechenden Seitenkanten der Teile 471 und 461. Dann wird in lateraler Richtung der Teil 471 aus Aluminiumoxid geätzt. Diese Ätzung wird mit einer Lösung von Phosphorsäure bei einer Temperatur von 6O°C durchgeführt. Bei dieser Temperatur wird das Siliziumnitrid nicht angegriffen. Ausserdem schützt die Oxidschicht 45 das unterliegende Silizium. Die Ätzung führt Unterätzung herbei, die in Fig. 2E den Rändern 53a- (rechts vom Teil 471) und 53b (links vom Teil 471) der Unterschicht 53 mit einer Tiefe von etwa 2 /um entspricht. Diese Atzung legt die Hilfsschichtränder 58a und 58b auf den rechten und linken Seiten des Teiles 461 frei.

Die gestrichelten Linien T₁ und T' in der Draufsicht der Fig. 3B geben in dieser Stufe die seitliche Begrenzung des Aluminiumoxidteiles 471 an. Die etwas tiefere Höhlungen, lassen sich erkennen, die auf bekannte Weise durch die chemisch Atzung an den Ecken des genannten Teiles 471 erhalten sind.

Anschliessend werden die Abdeckschicht 52 und durch Eintauchen des Körpers in ein Bad von Fluorwasserstoffsäure selektiv die Oxydnitridschicht 50 sowie die freigelegten Teile der Oxidschicht 45 entfernt. Dann ist eine erste Öffnung 5^-a- der Maske erhalten.

Durch Atzung über die erste Öffnung 54a wird Silizium des Halbleiterkörpers mit Hilfe einer

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ΖΛ

Lösung von Fluorwasserstoffsäure, Salpetersäure, Essigsäure und Jod entfernt. Diese Lösung greift das Siliziumnitrid und das Aluminiumoxid nicht oder nahezu nicht an. Die Atzbehandlung wird fortgesetzt, bis eine Nut mit einer Tiefe zwischen der Hälfte und zwei Dritteln der Dicke, die das tiefe Isoliergebiet durch die epitaktische Schicht 43 hindurch bis in das Substrat 4i aufweisen muss, erhalten ist. Die Nuten werden danach durch thermische Oxidation mit Siliziumoxid gefüllt. Dies erfolgt durch Oxidation unter Druck bei einer Temperatur unter 700⁰C, um, wie obenbereits angegeben ist, die Umwandlung des Aluminiumoxids zu verhindern. Die Oxidation wird in einer Atmosphäre gesättigten Wasserdampf bei einer Druck von 90 Atm. bei einer Temperatur von 65O⁰C durchgeführt; die Oxidation dauert 2 bis 10 Stunden, je nach der Dicke der Schicht kj. Das so gebildete tiefe Isoliergebiet ist in Fig. 2F mit 55 bezeichnet; das Oxid weist seitlich an der Oberfläche "Vogelschnabelprofile" von etwa 1 /um auf, die in der Zeichnung angegeben sind.

Das Gebiet 55 isoliert in der Schicht 43

ein Gebiet, in dem nun der Transistor hergestellt werden kann.

Nach Fig. 2G und der Draufsicht 3C (die dem zwischen den Linien HIC der Fig. 2G liegenden Teil entspricht) wird auf der Scheibe eine neue Abdeckschicht 56 aus polymerisiertem Photolack angebracht, die die Öffnung 54a füllt und die Öffnung zwischen den Nitridteilen 481 und 482 freilässt. Durch diese Öffnung wird der Aluminiumoxidteil 471 mit Hilfe einer Phosphorsäurelösung von 60°C geätzt, wodurch er in zwei Teile 4711 und 4712 aufgeteilt wird. Dann wird der unterliegende Teil 461 aus Siliziumnitrid ebenfalls mit Plasma auf Basis von Fluorid und von Sauerstoff geätzt, wodurch er in zwei Teile 4611 und 4612 aufgeteilt wird. Während dieser Atzung werden die freigelegten Ränder der Teile 481 und 482 auch

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einer Ätzbearbeitung unterworfen; weil die Schicht 48 aber anfänglich in einer grösseren Dicke als die Schicht 46 angebracht ist, bleibt schliesslich eine genügende Dicke an Material am Rande der Teile 481 und 482 übrig.

Bis auf die dünne Oxidschicht 45 ist nun eine zweite Öffnung 54b in der Maske gebildet, wodurch zu beiden Seiten dieses zweiten Teiles 54b zwei Maskenteile erhalten sind: ein erster Maskenteil 57a-, der das Emittergebiet des Transistors bedeckt und von oben nach unten in der Figur den Teil 481 (zweite Schicht) und den Teil 4711 (Unterschicht) sowie einen Hilfsteil 4611 enthält; und ein zweiter Maskenteil 57b, der insbesondere das Kollektorgebiet des Transistors bedeckt, das durch einen Teil des Gebietes 43a gebildet wird und den Teil 482 (zweite Schicht) und den Teil 4712 (Unterschicht), sowie einen Hilfsteil 4612 enthält.

Dann werden in lateraler Richtung die Teile 4711 und 4712 von der Öffnung 54b der Maske her geätzt. So wird ein Unterschichtrand 53c des Teiles 4711 des ersten Maskenteiles 57a entfernt, wodurch ein Streifen 58c der Hilfsschicht auf dem Teil 461Ί freigelegt wird; ebenfalls wird ein Unterschichtrand 53d des Teiles 4712 des zweiten Maskenteiles 57b entfernt, wodurch ein Streifen 58d der Hilfsschicht auf dem Teil 4612 freigelegt wird. Diese laterale Atzung, "die in einer Phosphorsäurelösung bei 6O C durchgeführt wird, wird bis zu einer Tiefe von 1 /um fortgesetzt.

Die gestrichelten Linien T„ und T₁, T' und T' in der Draufsicht der Fig. 3C markieren die Seitengrenzen in dieser Stufe der Teile 4711 bzw. 4712. Die Ätzung ist etwas stärker an den Ecken der genannten Teile, was durch die Krümmungen der Enden der genannten gestrichelten Linien angedeutet ist.

Über die Öffnung 54b der Maske und über die dünne Oxidschicht 45 wird in den Halbleiterkörper durch Implantation von Borionen die Verbindungs-

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27.2.80 φ 3014383 ^PHF 79522

zone 59 des Basisgebietes des Transistors gebildet. Die Bedingungen (Energie und Dosis) werden derart gewählt, dass diese Verbindungszone einen Quadratwiderstand von höchstens 50 A aufweist.

Nach Fig. 2H und der Draufsicht 3D (die den Teil der Fig. 2H, der zwischen den senkrechten Linien IHD liegt, entspricht) wird eine neue Abdeckschicht 6o z.B. aus einem polymerisieren Photolack angebracht, die den zweiten Maskenteil 57t> schützt und den ersten Maskenteil 57a freilässt.

Der Teil 481 der zweiten Schicht 48 wird dann durch Atzen mit Plasma auf Basis von Fluorid und Sauerstoff, gleich wie die Streifen 58a und 58c des Teiles 4611 der Hilfsschicht 46, entfernt.

Ebenfalls wird die Unterschicht 4711 des ersten Maskenteiles 57a· mit Hilfe einer Lösung von Phosphorsäure bei 6O°C entfernt. Der Teil 4613 der Hilfsschicht, der den verbleibenden Teil des ersten Maskenteiles bildet, bleibt erhalten und dient als Maske während der nächsten Implantationsstufe von Borionen, während der extrinsic-Teil 61 des Basisgebietes des Transistors erzeugt wird. Die Implantationsbedingungen werden derart gewählt, dass der Quadratwiderstand in diesem Teil 61 in der Nähe von 400 Sl liegt.

Die Teile 61 der Basis zu beiden Seiten der Schicht 4613 weisen eine Breite von etwa 1 /um auf.

In Fig. 2H ist weiter eine Zone 62 dargestellt, die z.B. einen Teil der extrinsic-Basis eines benachbarten Transistors bildet und zugleich mit dem Teil 61 erzeugt werden kann.

Nach Fig. 21 wird dann die Abdeckschicht 6O entfernt. Der freiliegende Teil der dünnen Oxidschicht 45 wird ebenfalls z.B. durch ein schnelles Eintauchen in eine Lösung von Fluorwasserstoffsäure, der Ammoniumfluorid zugesetzt ist, entfernt. Die Schicht 45 idt verhältnismässig dünn, so dass während der Entfernung derselben die Eigenschaften des Isolierge-

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bietes 55 sich nahezu nicht ändern.

Eine Isolierschicht 63 mit einer Dicke zwischen 0,1 und 0,3 /um wird auf der freiliegenden Oberfläche des Siliziumleörpers durch Oxidation unter Druck bei 65O⁰C erzeugt, wie bereits im Zusammenhang mit dem Isoliergebiet 55 angegeben wurde, wobei Umwandlung des Aluminiumoxids des zweiten Maskenteiles 57t) verhindert wird.

Nach Fig. 2J und der Draufsicht 3E (die dem zwischen den senkrechten Linien IHE liegenden Teil der Fig. 2J entspricht) wird eine neue Abdeckschicht 66 aus polymerisiertem Photolack erzeugt, die den Siliziumnitridteil 4613 bedeckt und den zweiten Maskenteil 57b freilässt. D_er Siliziumnitridteil 482 wird dann, gleich wie die Streifen 58b und 58d des Teiles 4612 der Hilfsschicht 46, durch Ätzen mit Plasma auf Basis von Fluorid und Sauerstoff entfernt. Ebenfalls wird die Unterschicht 4712 des zweiten Maskenteiles 57t» mit Hilfe einer Lösung von Phos— phorsäure bei 60°C entfernt.

Dann werden zwei Fenster 67 und 68 an der Oberfläche des Gebietes 43a der epitaktischen Schicht erhalten (es ist nicht erforderlich, in diesen Fenstern die dünne Oxidschicht 45 zu entfernen). Diese Fenster weisen eine Breite von etwa 1 /um auf, wobei die Unterätztiefe und das Fenster 67 mit dem "Vogelschnabelprofil" des Isoliergebietes 55 berücksichtigt sind.

Die Abdeckschicht 66 wird entfernt und nach Fig. 2K und er Draufsicht 3ΊΡ (die dem zwischen den senkrechten Linien HIF der Fig. 2K liegenden Teil entspricht) wird eine neue Abdeckschicht 70 aus polymerisiertem Photolack erzeugt, die die ganze Oberfläche, mit Ausnahme des Fensters 68, schützt. Über dieses Fenster wird durch Implantation von Borionen die Basiskontaktzone 7I erzeugt. Diese ist mit dem extrinsic-Teil 61 durch die Verbindungszone 59 verbunden.

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27.2.80 ^r 30143S3 ^PHF 79522

Die Abdeckschicht 70 wird dann entfernt und nach. Fig. 2L und der Draufsicht 3G- (die dem zwischen den senkrechten Linien IIIG liegenden Teil der Pig. 2L entspricht) wird mit Hilfe einer anderen Abdeckschicht aus polymerisiertem Photolack 72, die nur das Fenster 67 freilässt, die Kollektorkontaktzone 73 durch Implantation von Arsenionen erzeugt. ¥eiter ist in Fig. 2L eine Kollektorkontaktzone 74 für einen benachbarten Transistor dargestellt, die zugleich mit der Kontaktzone 73 erzeugt werden kann.

Die Abdeckschicht 72 wird dann wieder entfernt und nach Fig. 2M und der Draufsicht 3H (die dem zwischen den senkrechten Linien IIIH liegenden Teil der Fig. 2M entspricht) wird eine neue Abdeckschicht 77 aus polymerisiertem Photolack erzeugt, die nur den Teil 4613 (den verbleibenden Teil des ersten Maskenteiles) der Hilfsschicht 46 aus Siliziumnitrid freilässt. Der Teil 4613 wird, gleich wie der unterliegende Teil der dünnen Oxidschicht 45, auf übliche Weise entfernt. Dann ist ein Fenster erhalten, über das das Emittergebiet 78 und der intrinsic Teil 79 des Basisgebietes des Transistors durch Arsenimplantation bzw. eine Implantation von Borionen im Silizium erzeugt werden. Die letztere Implantation erfolgt mit einer derartigen Dosis, dass ein Quadratwiderstand von 800 Λ erhalten wird. Die Breiten der Unterschicht des Teiles 4711 und des Teiles 4613 der Hilfsschicht und die Tiefe der Unterätzung können derart gewählt werden, dass ein Emittergebiet mit einer Breite von etwa 1 /um erhalten wird.

Weiter sind in Fig. 2M ein Emittergebiet 80 und ein eigenleitendes Basisgebiet 81 eines benachbarten Transistors dargestellt, die zugleich mit den obengenannten Gebieten 78 und 79 implantiert sind.

Die Abdeckschicht 77 wird anschliessend entfernt, wonach eine Wärmebehandlung zur Wiederverteilung der implantierten Verunreinigungen durch-

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27.2.80 Ο« · PHF 79522

geführt wird. Die Auslieizung wird in einer neutralen Atmosphäre von z.B. Stickstoff bei einer Temperatur zwischen 900°C und 1050⁰C während etwa 30 Minuten durchgeführt. Die verschiedenen Gebiete der Anordnung müssen durch diese Ausheizung ihre Tiefe und. igre optimale endgültige Dotierungskonzentration erreichen.

^J Die Herstellung des Transistors wird durch die Erzeugung von Leitern, die meistens aus Aluminium

.j, bestehen, vollendet. Zur Herstellung dieser Leiter kann jedes bekannte Verfahren angewandt werden. Fig. 2N zeigt den Leiter 90» der auf dem Emittergebiet 78 einen Kontakt bildet, den Leiter 91 j der einen Kontakt auf dem Basisgebiet (genauer gesagt auf der Ba-

,g siskontaktzone bildet), und den Leiter 92, der einen Kontakt auf dem Kollektorgebiet 43a bildet. Im obenbeschriebenen Falle können diese Leiter .eine Breite von 4 /um und einen gegenseitigen Abstand von 2 /um aufweisen.

Der fertige Transistor ist im Schnitt nach Fig. 2N und in der Draufsicht 3I dargestellt. Diese Figuren zeigen ausserdem einen Leiter 93 j der einen Kontakt auf dem Kollektorgebiet eines benachbarten Transistors bildet, sowie einen Leiter 94, der einen

2g Kontakt auf dem Emittergebiet eines anderen benachbarten Transistors bildet.

An Hand der Figuren 4A bis 4D wird nun eine Abwandlung des obenbeschriebenen Ausführungsbeispiels erörtert.

„_a Die Abwandlung steht im Zusammenhang mit dem

Ersatz von Aluminiumoxid durch Siliziumoxid als Material für die Unterschicht 47 und dem Ersatz von Siliziumoxid durch Aluminiumoxid für die Erzeugung des tiefen Isoliergebietes 35»

Im vorhergehenden Beispiel war es erforderlich, einige Vorkehrungen in bezug auf die angewendeten Temperaturen - insbesondere die Temperatur für die Erzeugung von Siliziumnitrid - zu treffen, um zu

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vermeiden, dass das Aluminiumoxid der Unterschicht 47 ätzbeständig wird.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird diese Schwierigkeit vermieden.

Figuren 4 zeigen nur jene Stufen der Herstellung, die von dem in den Figuren 2 veranschaulichten Verfahren wesentlich verschieden sind. Dieselben Bezugsziffern werden für Teile, die denen in Fig. 2 entsprechen, angewandt.

Es wird von der Stufe ausgegangen, in der nur die zweite Schicht in Muster geätzt ist. Diese Stufe (die der Fig. 2B entspricht) ist in Fig. 4A dargestellt.

In Fig. 4a sind insbesondere die epitaktische Schicht 43, die dünne Siliziumoxidschicht 45, die Hilfsschicht aus Siliziumnitrid 46, die Unterschicht 47, die hier aus Siliziumoxid besteht (das z.B. mit Phosphor dotiert ist, um die Atzgeschwindigkeit in bezug auf die des reinen Oxids zu vergrössern) und die zweite Schicht 48 aus Siliziumnitrid dargestellt. In dieser zweiten Schicht 48 sind Teile 481 und 482 über die Öffnungen einer Abdeckschicht 49 mit der Konfiguration der Hauptmaske gebildet.

Das Siliziumnitrid und das Oxid können auf übliche Weise ohne irgendwelche Beschränkung in bezug auf die Wachstumstemperatur niedergeschlagen werden. Die Dicken der Ablagerungen 45, 46, 47 und 48 sind nahezu gleich denen im vorhergehenden Ausführungsbeispiel.

Nach Fig. 4B werden nacheinander - und mit der Abdeckschicht 51 - die Unterschicht aus Oxid (auf übliche Weise mit Hilfe einer Lösung von Ammoniurafluorid und Fluorwasserstoffsäure), und dann die Hilfsschicht 46 aus Nitrid mit Hilfe eines Plasmas aus Kohlenstofftetrafluorid und Sauerstoff oder durch ein anderes geeignetes "Verfahren gegebenenfalls sogar durch Verfahren die eine hohe Temperatur erfordern

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(weil die Unterschicht 47 nun aus Siliziumoxid und nicht aus Aluminiumoxid gebildet ist) geätzt. Es sei bemerkt, dass kein Oxyn.itridsch.icht, wie die Schicht 50 der Figuren 2, auf den Teilen 481 und 482 angebracht ist; demzufolge sind diese Teile während der Atzung der Hilfsschicht 46, die, wie diese Teile, aus Siliziumnitrxd hergestellt ist, etwas angegriffen.

In dieser Stufe der Herstellung wird die Abdeckschicht 5I entfernt. Dann werden durch Eintauchen der Scheibe in ein Bad von Fluorwasserstoffsäure die freiliegenden Teile der Oxidschicht 45 entfernt. Diese Atzung bringt eine geringe unbedeutende Aushöhlung der Unterschicht 471 mit sich, die im Vergleich zu der genannten Schicht 45 "viel dicker als diese Schicht ist.

Dann ist die erste Öffnung 54a erhalten, über die das Silizium des Halbleiterkörpers mit Hilfe einer Lösung von Fluorwasserstoffsäure, SaI-petersäure, Essigsäure und Jod geätzt wird; diese Lösung, die in bezug auf das Siliziumnitrid neutral ist, ist sehr wenig aggresiv in bezug auf das Siliziumoxid. Dadurch wird eine Nut 200 quer über die epitaktische Schicht 43 bis zu dem unterliegenden Substrat 41 erhalten. (Tiefe der Höhlung C=C 1,3 /um,

unter der Voraussetzung, dass die Schicht 43 1 /um dick ist). In trockenem Sauerstoff bei 1000 C wird auf den ¥änden der Nut eine Silizxumoxidschicht 201 angebracht. Nach Fig. 4C wird dann auf der Oberfläche eine Aluminiumschicht 203 mit einer Dicke von 0,7 bis 0,8 /um bei einer epitaktischen Schicht mit einer Dicke von etwa 1 /um abgelagert. Diese Schicht ist nicht gleichmässig; das in der Nut 200 niedergeschlagene Aluminium 203A ist von dem verbleibenden Teil der Schicht getrennt. Nur auf diesem Aluminium 203A wird wieder eine dünne Schicht 204 aus dichtem Aluminiumoxid mit einer Dicke von etwa 0,1 /um erzeugt. Zum Erhalten dieser Schicht 204 wird auf bekannte Weise

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27.2.8O ^T PHF 79522

3PU363

anodische Oxidation durchgeführt, wobei der Körper 4o in ein Bad einer Lösung von Weinsteinsäure oder Ammoniumtartrat bei einer Temperatur in der Nähe von 500 C eingetaucht wird; die Al-Schicht 2O3A wird mit der positiven Klemme eines Gleichspannungsgenera— tors verbunden, während eine andere Elektrode, die z.B. aus Aluminium hergestellt und in das Bad eingetaucht ist, mit der negativen Klemme dieses Generators verbunden wird. Zwischen den beiden Elektroden wird ein Potentialunterschied von 4O bis 120 V während eines Zeitintervalls angelegt, das je nach der verwendeten Spannung zwischen 1 und 5 Minuten liegt. Da das unter diesen Bedingungen erzeugte Aluminiumoxid dicht ist, wird die Anodisation automatisch beendet.

Dann wird selektiv das nicht anodisierte Aluminium z.B. durch Atzen in einer Lösung von Eisenchlorid entfernt. ¥ährend dieser Behandlung maskiert die dichte Schicht 204 das unterliegende Aluminium 203A. Anschliessend wird die Schicht 204 durch Eintauchen der Scheibe in eine Lösung reiner wasserfreier Essigsäure, der Ammoniumfluorid (1O bis 4O g/l) zugesetzt ist, entfernt. Diese Lösung ist in bezug auf das Siliziumnitrid und das Silizium neutral und -. · -^:

greift nur in sehr geringem Masse das Siliziumoxid an.

Dann wird zu vollständiger Oxidation des freigelegten Aluminiums 203A übergegangen. Das Aluminium wird in diesem Falle in poröses Aluminiumoxid umgewandelt, so dass die ganze verbleibende Schicht 203A in Al O umgewandelt wird. Das Aluminium kann durch anodische Oxidation in einem Bad auf Schwefel— säurebasis oder vorzugsweise auf Oxalsäurebasis (80 g/l Wasser) bei einer Speisespannung von 12 bis ■*-'".'-■'- \ 15 V umgewandelt werden. Das Aluminium 2O3A, das 0,7 bis 0,8 /um dick ist, wird in etwa 3 Minuten in po- ,.-SI röses Aluminiumoxid umgewandelt, wobei der Strom -:rf ?%

nahezu 60 mA beträgt.

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27.2.80 atf PHF 79522

3014383

Diese Umwandlung von Al in A1_?O„ geht mit einer VolumenvergrSsserung einher, sodass nach Behandlung das Aluminiumoxid das Gesamtvolumen der Nut 200 in Anspruch nimmt. So ist das Isoliergebiet $5 gebildet. Im vorliegenden Falle ist die Oberfläche des genannten Gebietes ebener als im vorhergehenden Ausführungsbeispiel; insbesondere erscheint nicht der "Vogelschnabel". Diese Stufe der Herstellung ist in Fig. 4D dargestellt.

Der Teil 471 kann dann einer lateralen Atzbehandlung in einer üblichen Lösung von Fluorwasserstoffsäure, der Ammoniumfluorid zugesetzt ist, unterworfen werden, wodurch die in Fig. 2F dargestellte Stufe erreicht ist.

Die Herstellung des Transistors kann dann auf die an Hand der Figuren 2G bis 2N beschriebene Yeise vollendet werden. Selbstverständlich ist es er-rforderlich, die anfänglich zum Atzen einer Unterschicht · 47 aus Aluminiumoxid verwendete Lösung durch die Lösung von Fluorwasserstoffsäure, der Ammoniumfluorid zugesetzt ist zu ersetzen, die erforderlich ist, weil diese Unterschicht aus Siliziumoxid besteht. Auf zwei Detailpunkte wird jedoch die Aufmerksamkeit gelenkt:. . - - Während der seitlichen Atzung der Teile 4711 und 4712 aus Oxid, was zum Freilegen der Streifen der Schichten 58c und 58d in den Teilen 461 1 und 461-2 der Hilfsschicht 46 führt (siehe Fig. 2G) wird auch der Teil der Oxidschicht 45 entfernt, der auf dem Boden der Öffnung ^Wb der Maske liegt. Diese Oxidschicht muss wiederhergestellt werden, um das unterliegende Silizium zu maskieren, wenn später der Teil 481 und die Streifen 58a und 58c des Teiles 4611, die alle aus Nitrid bestehen, entfernt werden. Zur Wiederherstellung der Schicht 45 ist es genügend, die Schicht 4o 10 bis 15 Minuten in rauchende Salpetersäure oder Schwefelsäure einzutauchen, der Wasserstoffperoxid zugesetzt ist, wonach die Herstellungsbearbeitungen, wie sie an Hand der Fig. 2H usw. beschrieben ist,

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J U Il 4 J O J

fortgesetzt werden können.

Während der Entfernung der Oxidschicht 4712 (siehe Fig. 2J) kann nicht vermieden werden, dass die isolierende Maskenschicht 63» die ihrerseits aus Oxid besteht, angegriffen wird. Dieser Angriff der Schicht 63 ist aber sehr oberflächlich, weil das dotierte Oxid des Teiles 4712 viel schneller als die genannte Schicht 63 geätzt wird. Das Oxid 45 wird auch in den Fenstern 67 und 68 entfernt, aber dies ist gar nicht bedenklich für die weiteren Herstellungsschritte.

Das Verfahren nach der Erfindung¹ schliesst naturgemäss nicht die Herstellung anderer Schaltungselemente für integrierte Schaltungen als Bipolartransistoren aus. So können auch Widerstände angebracht werden. Auch können Feldeffekttransistoren kleiner Abmessungen hergestellt werden, in denen insbesondere der Abstand zwischen der Source und der Drain sehr klein sein könnte.

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Leerseite

Claims

27.2.80 Λ PHF 79522

Patentansprüche ; Vv I A ν Q «5

π J Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper, der an einer Oberfläche mit einem Transistor mit einem Emittergebiet und einem Kollektorgebiet vom ersten Leitungstyp und einem zwischenliegenden Basisgebiet vom zweiten Leitungstyp versehen wird, wobei auf der Oberfläche eine Maske, die mindestens zwei Teilschichten enthält, und zwar eine untere Schicht und eine darüber gebildete zweite Schicht, die in bezug aufeinaader selektiv ätzbar sind, angebracht wird, wobei diese Maske einen ersten Maskenteil enthält, der das Gebiet des Emitters und ein Gebiet eines extrinsic-Teiles der Basis am Umfang des Emitters bedeckt und von einer Öffnung begrenzt wird, über die eine Zone vom zweiten Leitungstyp in dem Halbleiterkörper erzeugt und die Unterschicht einer selektiven Atzbehandlung unterworfen wird, wobei durch seitliche Atzung ein Rand der Unterschicht des ersten Maskenteiles entfernt wird, wonach über den auf diese Weise freigelegten Teil der Oberfläche wieder eine Verunreinigung vom zweiten Typ in den Halbleiterkörper zur Bildung des genannten extrinsic-Teiles der Basis eingeführt wird, und wobei an den Stellen, an denen die genannte zweite Schicht und die Unterschicht entfernt sind, eine Isolierschicht aus einem Material gebildet wird, in bezug auf das die Schichten des ersten Maskenteiles selektiv ätzbar sind, wonach der erste Maskenteil völlig entfernt werden kann und über die auf diese Weise erhaltene Öffnung der Emitter und der intrinsic-Teil der B;jsia gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Maske verwendet wird, die mit einem zweiten Maskenteil versehen ist, der von dem genannten ersten Maskenteil durch die genannte

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Öffnung in der Maske getrennt ist; dass die Unterschiclxt des zweiten Maskenteiles ebenfalls einer selektiven Atzbehandlung unterworfen wird, wobei durch ! seitliche Ätzung der Rand der Unterschicht in diesem zweiten Maskenteil an mindestens zwei Stellen entfernt wird, wodurch zwei Fenster erhalten werden, von denen eines, das auf der Seite der genannten Öffnung in der Maske liegt, für die Bildung eines Basiskontakts bestimmt ist, während das andere, das auf der gegenüberliegenden Seite des zweiten Maskenteiles liegt, für die Bildung eines Kollektorkontakts bestimmt ist, und dass über das erste Fenster eine Kontaktzone vom zweiten Leitungstyp im Halbleiterkörper erzeugt wird, die mit der über die genannte Öffnung angebrachten Zone verbunden ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Maske mit mindestens drei Schichten versehen ist, wobei eine Hilfsschicht insbesondere unter der genannten Unterschicht angebracht ist, wobei diese Hilfsschicht derart gewählt ist, dass sie selektiv in bezug auf die genannte isolierende Maskenschicht geätzt werden kann, und dass infolge der seitlichen Atzung der Unterschicht ein Streifen der genannten Hilfsschicht freigelegt wird, der seinerseits selektiv in bezug auf die genannte isolierende Maskenschicht entfernt wird, um die genannten Fenster zu bilden, die für die Basis- und Kollektorkontakte benutzt werden.
3· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der maskierenden Schichten der genannten Maske die Oxidation des Halbleiterkörpers verhindert, und dass die genannte isolierende Maskenschicht durch Oxidation der freien Oberfläche des genannten.Halbleiterkörpers gebildet wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Hilfsschicht auch die Schicht ist, die die Oxidation des Halbleiter-

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körpers verhindert.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, dass ein tiefes Isoliergebiet am Umfang des Transistors gebildet wird, wobei wenigstens bestimmte Grenzen des genannten tiefen Gebietes während der ersten Ätzung der Form der genannten Maske maskiert sind, wobei die Form des genannten ersten und des genannten zweiten Maskenteiles in der genannten zweiten Maskenschicht angebracht wird, wonach in der genannten Unterschicht eine erste Öffnung in der Maske gebildet wird, die wenigstens die genannte Verbindungszone des Basisgebietes ausschliesst, wonach das genannte tiefe Isoliergebiet durch die genannte erste Öffnung der Maske hindurch gebildet wird, worauf in die Unterschicht eine zweite Öffnung der Maske, einschliesslich wenigstens der genannten Verbindungszone des Basisgebietes, geätzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, dass das genannte tiefe Isoliergebiet aus einem dielektrischen Material gebildet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper aus Silizium besteht; dass das genannte dielektrische Material, das das tiefe Isoliergebiet bildet, durch Oxidation des Siliziums unter Druck bei einer Temperatur von weniger als 7OO°C erhalten wird, und dass Aluminiumoxid zur Bildung der genannten Unterschicht der Maske verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Unterschicht aus Aluminiumoxid durch anodische Oxidation einer Aluminiumschicht erhalten wird.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper aus Silizium besteht; dass Aluminiumoxid zur Bildung des genannten dielektrischen Materials des genannten tiefen Isoliergebietes verwendet wird, und dass dotiertes Siliziumoxid zur Bildung der genannten Unterschicht der Maske

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27.2.80 k 3Q₁₄₃₆₃ PHF 79522

verwendet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass Aluminiumoxid des tiefen Isoliergebietes durch anodische Oxidation einer Aluminiumschicht erhalten w.ird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte seitliche Atzung der Unterschicht der Maske in zwei gesonderten Schritten durchgeführt wird, von denen sich einer auf den Randteil der Unterschicht bezieht, der an das genannte tiefe Isoliergebiet grenzt, während sich der andere auf den Randteil der Unterschicht bezieht, der an die genannte Verbindungszone des Basisgebietes grenzt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass Kollektor- und Basiskontaktzonen innerhalb der respektiven Offnungen durch Ionenimplantation Von Dotierungsverunreinigungen vom ersten bzw. zweiten Leitungstyp erzeugt werden.

13· Verfahren nach einem der Ansprüche 7 £>is 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Schicht aus Siliziumnitrid verwendet wird.

Ik. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hilfsschicht aus Siliziumnitrid verwendet wird.

15· Halbleiteranordnung, die durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14 erhalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper ein Transistor ist, der mit einem Basisgebiet versehen ist, das vom intrinsic—Teil zu dem Basiskontakt nacheinander mit einem extrinsic Teil, einer Verbindungszone und einer Kontaktzone versehen ist.

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