DE3129755C2 - Method for manufacturing an I → 2 → L semiconductor circuit arrangement - Google Patents

Method for manufacturing an I → 2 → L semiconductor circuit arrangement

Info

Publication number
DE3129755C2
DE3129755C2 DE19813129755 DE3129755A DE3129755C2 DE 3129755 C2 DE3129755 C2 DE 3129755C2 DE 19813129755 DE19813129755 DE 19813129755 DE 3129755 A DE3129755 A DE 3129755A DE 3129755 C2 DE3129755 C2 DE 3129755C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
zone
layer
collector
semiconductor
polycrystalline silicon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE19813129755
Other languages
German (de)
Other versions
DE3129755A1 (en
Inventor
Satoshi Yokohama Shinozaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Publication of DE3129755A1 publication Critical patent/DE3129755A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE3129755C2 publication Critical patent/DE3129755C2/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L27/0203Particular design considerations for integrated circuits
    • H01L27/0214Particular design considerations for integrated circuits for internal polarisation, e.g. I2L
    • H01L27/0229Particular design considerations for integrated circuits for internal polarisation, e.g. I2L of bipolar structures
    • H01L27/0233Integrated injection logic structures [I2L]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics

Abstract

Eine erfindungsgemäße Halbleitervorrichtung weist Halbleiter-Inselzonen (13) eines ersten Leitungstyps auf, die dielektrisch voneinander getrennt sind. In jeder Inselzone (13) sind eine erste und eine zweite Senkenzone (15, 16) eines zweiten, dem ersten Leitungstyp entgegengesetzten Leitungstyps ausgebildet. Die erste Senkenzone (16), die Inselzone (13) und die zweite Senkenzone (15) bilden einen Lateraltransistor. In der ersten Senkenzone (16) ist mindestens eine Halbleiterzone (17) des ersten Leitungstyps ausgebildet. Diese Halbleiterzone (17), die erste Senkenzone (16) und die Inselzone (13) bilden einen Vertikaltransistor. Auf einem Abschnitt bzw. auf der Oberfläche der Inselzone (13) ist eine erste Isolierschicht (19) vorgesehen, die zumindest den Übergang bzw. die Sperrschicht zwischen der Halbleiterzone (17) und der ersten Senkenzone (16) bedeckt und sich über die erste Senkenzone (16) erstreckt. Eine mit einem Fremd atom des ersten Leitungstyps dotierte polykristalline Siliziumschicht (18) ist so ausgebildet, daß sie die Halbleiterzone (17) und einen Teil der ersten Isolierschicht (19) bedeckt.A semiconductor device according to the invention has semiconductor island regions (13) of a first conductivity type which are dielectrically separated from one another. In each island zone (13), a first and a second sink zone (15, 16) of a second conductivity type opposite to the first conductivity type are formed. The first sink zone (16), the island zone (13) and the second sink zone (15) form a lateral transistor. At least one semiconductor zone (17) of the first conductivity type is formed in the first sink zone (16). This semiconductor zone (17), the first sink zone (16) and the island zone (13) form a vertical transistor. On a section or on the surface of the island zone (13), a first insulating layer (19) is provided which covers at least the transition or the barrier layer between the semiconductor zone (17) and the first sink zone (16) and extends over the first sink zone (16) extends. A polycrystalline silicon layer (18) doped with a foreign atom of the first conductivity type is designed in such a way that it covers the semiconductor zone (17) and part of the first insulating layer (19).

Description

dadurch gekennzeichnet,
daß nach dem Verfahrensschritt a) und vor dem Verfahrensschritt b) eine zweite Isolierschicht (19, 19a, 19b) ausgebildet wird, welche zumindest die Oberfläche der Kollektorzone (16) bedeckt,
daß die zweite Isolierschicht (19, 19a, 196; zur Bildung von freiliegenden und nichtfreiliegenden Flächen der Kollektorzone selektiv geätzt wird,
daß die polykristalline Siliziumschicht (18) im Verfahrensschritt b) so ausgebildet wird, daß sie auch einen Teil der Oberfläche der zweiten Isolierschicht bedeckt und
characterized,
that after process step a) and before process step b) a second insulating layer (19, 19a, 19b) is formed which covers at least the surface of the collector zone (16),
that the second insulating layer (19, 19a, 196; is selectively etched to form exposed and non-exposed areas of the collector zone,
that the polycrystalline silicon layer (18) is formed in process step b) so that it also covers part of the surface of the second insulating layer and

daß nach dem Verfahrensschritt d) der freiliegende Teil der zweiten Isolierschicht (19, 19a, \9b) unter Benutzung der ersten Isolierschicht (22) als Maske so geätzt wird, daß die Kollektorzone (16) teilweise freiliegt.that after process step d) the exposed part of the second insulating layer (19, 19a, \ 9b) is etched using the first insulating layer (22) as a mask so that the collector zone (16) is partially exposed.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Isolierschicht (19a,) aus Siliziumnitrid hergestellt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the second insulating layer (19a,) made of silicon nitride will be produced.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Isolierschicht (19) aus einer Siliziumoxidschicht (19b) und einer auf letzterer ausgebildeten Siliziumnitridschicht (19a,) hergestellt wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the second insulating layer (19) is made of a silicon oxide layer ( 19b) and a silicon nitride layer (19a, 19a) formed on the latter.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer I2L-Halbleiterschaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a method for producing an I 2 L semiconductor circuit arrangement according to the preamble of claim 1.

Ein solches Verfahren ist aus IEDM 1979, Technical Digest, S. 201 - 204, bekannt.Such a method is known from IEDM 1979, Technical Digest, pp. 201-204.

Diese Literaturstelle zeigt, daß eine Gate-Verzögerung von 0,9 ns erzielt werden konnte. Diese I2L-Konstruktion verwendet eine vertiefte bzw. ausgesparte Oxidschicht zur Herabsetzung der Seitenwandkapazität. Oberseitige Kollektoren von inversen npn-Transistoren werden durch Arsendolierung aus einer unmittelbar auf einer epkaxialen Schicht ausgebildeten polykristallinen Siliziumschicht geformt. Die Oberfläche und die Seitenwände dieser arsendotierten polykristallinen Siliziumschicht werden oxidiert, worauf so geätzt wird, daß die oxidierten Schichten auf den Seiten wänden oder -flächen dieser Siliziumschicht zurückbleiben. Auf diese Weise werden die Basis-Kontaktlöcher selbsttätig auf die Ränder der Kollektoren ausgerichtetThis reference shows that a gate delay of 0.9 ns could be achieved. This I 2 L construction uses a recessed oxide layer to reduce sidewall capacitance. Top collectors of inverse npn transistors are formed by arsenic insulation from a polycrystalline silicon layer formed directly on an epkaxial layer. The surface and the side walls of this arsenic-doped polycrystalline silicon layer are oxidized, whereupon it is etched in such a way that the oxidized layers remain on the side walls or surfaces of this silicon layer. In this way, the base contact holes are automatically aligned with the edges of the collectors

Dieses Verfahren stützt sich suf die Tatsache, daß die Oxidationsgeschwindigkeit von polykristallinen! Silizium, das mit einer großen Fremdatommenge dotiert ist, wesentlich größer ist als diejenige einer epitaxialen Siliziumschicht. Wenn nämlich die dotierte polykristalline Siliziumschicht oxidiert wird, bildet sich auf ihrer Oberfläche und ihren Seitenflächen eine vergleichsweise dikke Oxidschicht während auf der epitaxialen Schicht nur eine sehr dünne Oxidschicht entsteht Aus diesem Grund bleibt auch nach dem Ätzen der dünnen Oxidschicht auf der epitaxialen Schicht die dicke Oxidschicht auf den Seitenflächen der dotierten polykristallinen Siliziumschicht zurück, so daß das Basis-Kontaktloch mit Selbstjustierung zwischen den Seitenflächen geformt werden kann.This method relies on the fact that the Rate of oxidation of polycrystalline! Silicon doped with a large amount of foreign atoms, is much larger than that of an epitaxial silicon layer. Namely, if the doped polycrystalline If the silicon layer is oxidized, a comparatively thick one forms on its surface and its side faces Oxide layer while only a very thin oxide layer arises from this on the epitaxial layer Even after the thin oxide layer has been etched on the epitaxial layer, the reason remains the thick oxide layer on the side surfaces of the doped polycrystalline silicon layer back so that the base contact hole with Self-alignment can be formed between the side surfaces.

Wenn jedoch (vgl. hierzu IEDM 1979, Technical Digest, S. 201—204), wie sich aus der Teilschnittdarstellung von Fig. 1 ergibt, eine epitaxiale Schicht 1 zur Ausbildung eines oberseitigen Kollektors 2 lief mit Arsen dotiert wird, diffundiert das Arsen gleicn/citig auch in seitlicher Richtung. Beim Ätzen einer Oxidschicht 4 werden daher auch deren auf den Seitenflächen einer polykristallinen Siliziumschicht 3 befindlichen Teile weggeätzt. Hierbei kann ohne weiteres der Übergang bzw. die Sperrschicht des oberseitigen Kollektors 2 und der epitaxialen Schicht (Basis) 1 freigelegt werden. Wenn sodann eine Metallschicht 5 ausgebildet wird, können Kollektor und Basis gegeneinander kurzgcschlossen werden. Auch wenn die Fremdatomdiffusion in den Kollektor nur flach erfolgt, ist es schwierig, eine Oxidschicht ausreichender Dicke auf den Seitenflächen der polykristallinen Siliziumschicht in der Nähe der Grenzfläche zwischen dieser Siliziumschichi und der epitaxialen Schicht auszubilden. Die Kollektor-Basis-Sperrschicht kann somit beim Ätzen der Oxidschicht freigelegt werden, wodurch ein Kurzschluß eingeführt wird. Obgleich die bisherigen I2L-Schaltungen ausgezeichnete Betriebseigenschaften besitzen, sind sie eben mit dem Mangel behaftet, daß dabei ein Kollcktor-Basis-Kurzschluß auftreten kann.If, however, (cf. IEDM 1979, Technical Digest, pp. 201-204), as can be seen from the partial sectional view of FIG. 1, an epitaxial layer 1 for forming a collector 2 on the top is doped with arsenic, the arsenic diffuses at the same time / citig also in a sideways direction. When an oxide layer 4 is etched, its parts located on the side surfaces of a polycrystalline silicon layer 3 are therefore also etched away. In this case, the transition or the barrier layer of the collector 2 on the top and the epitaxial layer (base) 1 can easily be exposed. If a metal layer 5 is then formed, the collector and base can be short-circuited against one another. Even if the impurity diffusion into the collector is shallow, it is difficult to form an oxide layer of sufficient thickness on the side surfaces of the polycrystalline silicon layer in the vicinity of the interface between this silicon layer and the epitaxial layer. The collector-base barrier layer can thus be exposed when the oxide layer is etched, whereby a short circuit is introduced. Although the previous I 2 L circuits have excellent operating properties, they have the disadvantage that a collector-base short-circuit can occur.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer PL-Halbleiterschaltungsanordnung der oben genannten Art zu schaffen, bei der die Vorteile der beschriebenen Halbleiterschaltungsanordnung erhalten werden, ohne daß die Gefahr eines Kurzschlusses zwischen Kollektor und Basis in Kauf genommen werden muß.The object of the invention is to provide a method for producing a PL semiconductor circuit arrangement in FIG To create the type mentioned above, in which the advantages of the semiconductor circuit arrangement described are obtained without the risk of a short circuit between the collector and the base being accepted got to.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.This task is characterized by the characteristics of the Part of claim 1 solved.

Im folgenden wird die Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
F i g. 1 eine Teilschnittansicht eines kurzgcschlossenen Teils einer Kollektor-Basis-Sperrschicht bei einer !^-Schaltungsanordnung nach dem Stand der Technik. Fig. 2 eine Teil-Schnittansicht einer Halbleilcrschaltungsanordnung,
In the following, the invention is explained in more detail in comparison to the prior art with reference to the drawing. Show it:
F i g. 1 is a partial sectional view of a short-circuited part of a collector-base barrier layer in a circuit arrangement according to the prior art. 2 is a partial sectional view of a semiconductor circuit arrangement;

Fig. 3A bis 3F Schnittansichten /.ur Verunschaulichung aufeinanderfolgender Verfahrcnsschriite bei einem Verfahren zur Herstellung der Halbleiterschal· tungsanordnung nach F i g. 2,3A to 3F are sectional views for illustration purposes successive process steps in a process for the production of the semiconductor shell arrangement according to FIG. 2,

F i g. 4 eine Aufsieht auf die Anordnung nach Fi g. 31'F i g. 4 a view of the arrangement according to FIG. 31 '

Fig. 5 und 6 Schnittansichten anderer Ausführungsformen. Figures 5 and 6 are sectional views of other embodiments.

Fig. 1 ist eingangs bereits erläutert worden. In den Figuren sind einander entsprechende Teile mit jeweils gleichen Bezugsziffern bezeichnet.Fig. 1 has already been explained at the beginning. In the Figures are denoted by corresponding parts with the same reference numerals.

Fig.2 veranschaulicht eine I2L-Halbleiter-Schallungsanordnung. Diese Halbleiterschaltungsanordnung weist ein n + -Typ-Haltbleitersubstrat 11 und eine aui diesem ausgebildete epitaxiale n-Typ-Schicht 13 auf. Diese epitaxiale Schicht 13 ist von benachbarten epitaxialen Schichten unter Festlegung einer Inselzone durch jeweils eine versenkte Oxidschicht 12 getrennt In dieser Inselzone 13 sind voneinander getrennte p-Typ-ZonenFigure 2 illustrates an I 2 L semiconductor sound arrangement. This semiconductor circuit arrangement has an n + -type semiconductor substrate 11 and an epitaxial n-type layer 13 formed thereon. This epitaxial layer 13 is separated from adjacent epitaxial layers by defining an island zone by a sunk oxide layer 12 in each case. In this island zone 13, p-type zones are separated from one another

15 und 16 ausgebildet Auf diesen Zonen IS und 16 sowie auf dem freiliegenden Teil der epitaxialen Schicht 13 ist eine isolierschicht 14 ausgebildet Diese Zonen 15 und15 and 16 formed on these zones IS and 16 as well an insulating layer 14 is formed on the exposed part of the epitaxial layer 13

16 sowie die epitaxiale Schicht 13 bilden einen pnp-Laleraltransistor, bei dein die Zone 15 den Emitter bzw. Injektor, die epitaxiale Schicht 13 die Basis und die Zone 16 den eigentüchen Kollektor biJden.16 and the epitaxial layer 13 form a pnp Laleral transistor, in the case of the zone 15 the emitter or injector, the epitaxial layer 13 the base and the zone 16 form the actual collector.

In der p-Typ-Kollektorzone 16 sind n-Typ-Zonen 17 ausgebildet. Die n-Typ-Zone 17, die p-Typ-Kollektorzonc 16 und die epitaxiale Schicht 13 bilden einen »umgekehrten« npn-Vertikaltransistor bei dem die n-Typ-Zonc 17 den Kollektor, die p-Typ-Kollektorzone 16 die Basis und die epitaxiale Schicht 13 den Emitter bilden.In the p-type collector region 16, there are n-type regions 17 educated. The n-type zone 17, the p-type collector zone 16 and the epitaxial layer 13 form an "inverted" npn vertical transistor in which the n-type zone 17 is the collector, the p-type collector zone 16 is the Base and the epitaxial layer 13 form the emitter.

Eine die n-Typ-Zone 17 umgebende (zweite) Isolierschicht 19 ist unmittelbar unter dem Rand der dotierten polykristallinen Siliziumschicht 18 ausgebildet, d. h. aus der p-Typ-Kollektorzone 16, und zwar derart, daß sie zumindest den Übergang bzw. die Sperrschicht der oberseitigen n-Typ-Kollektorzone 17 mit der p-Typ-Kollektorzone 16 bedeckt und sich über eine Strecke W auf der p-Typ-Kollektorzone 16 erstreckt. Diese Er-Streckung Wder Isolierschicht 19 ist so groß gewählt, düß die Sperrschicht zwischen dem oberseitigen p-Typ-Kollektor 17 und der p-Typ-Kollektorzone 16 nicht freigelegt wird, wenn die dotierte polykristallinen Siliziumschicht 18 zur selektiven Zurücklassung von Teilen derselben sowie zur Ausbildung von Basis-Kontaktlöchern 20 gcät/.t wird. Diese Erstreckung W muß daher unter Berücksichtigung der Maskengenauigkeit und der seitlichen Äizstrecke bestimmt werden. In der Praxis kann diese Erstreckung W2 bis 3 μίτι betragen. Aufgrund des Vorhandenseins dieser Isolierschicht 19 wird die Kollektor-Basis-Sperrschicht des npn-Vertikaltransistors nicht freigelegt und bei der Ausbildung einer Metallschicht 21 wird somit ein Kurzschluß zwischen dem Kollektor und der Basis verhindert.A (second) insulating layer 19 surrounding the n-type zone 17 is formed immediately below the edge of the doped polycrystalline silicon layer 18, ie from the p-type collector zone 16, in such a way that it at least forms the transition or the barrier layer of the top-side n-type collector zone 17 is covered with the p-type collector zone 16 and extends over a distance W on the p-type collector zone 16. This extension W of the insulating layer 19 is selected to be so large that the barrier layer between the top-side p-type collector 17 and the p-type collector zone 16 is not exposed when the doped polycrystalline silicon layer 18 is used to selectively leave parts of the same as well to form base contact holes 20 gcät / .t. This extension W must therefore be determined taking into account the mask accuracy and the lateral distance. In practice, this extension can be W2 to 3 μίτι. Due to the presence of this insulating layer 19, the collector-base barrier layer of the npn vertical transistor is not exposed and, when a metal layer 21 is formed, a short circuit between the collector and the base is thus prevented.

Die dotierte polykristalline Siliziumschicht 18 dient auch als Kollektoranschluß. Auf der Oberfläche und auf den Seitenflächen der zurückgebliebenen Muster dieser Siliziumschicht 18 ist außerdem eine erste Isolierschicht 22 vorgesehen, welche die Siliziumschicht 18 gegenüber der Metallschicht 21 isoliert.The doped polycrystalline silicon layer 18 also serves as a collector connection. On the surface and on the side surfaces of the remaining patterns of these Silicon layer 18, a first insulating layer 22 is also provided, which is opposite to silicon layer 18 the metal layer 21 is insulated.

Im folgenden ist ein Verfahren zur Herstellung der I lalbleitcrschaltungsanordnung mit dem beschriebenen Aufbau zunächst anhand der F i g. 3A bis 3F und 4 und sodann anhand der F i g. 5 und 6 erläutert.The following is a method of making semiconductor circuitry using that described Structure initially based on FIG. 3A to 3F and 4 and then with reference to FIG. 5 and 6 explained.

Zunächst wird gemäß F i g. 3A die epitaxiale Siliziumschicht 13 mit einer Dicke von 0,5 bis 1,5 μπι und einer π Typ-Fremdatomkonzentration von 1 χ ΙΟ15 bis r) χ 1016CMi ' auf einem η+ -Typ-Halbleitersubstrat, ζ. Β. einem η '-Siliziumsubstrat 11 ausgebildet. Sodann werden zur Festlegung von Inselzonen die beispielsweise I iim dicken versenkten Oxidschichten 12 durch Ätzen und Oxidation mit Maske geformt.First, according to FIG. 3A shows the epitaxial silicon layer 13 with a thickness of 0.5 to 1.5 μπι and a π type impurity concentration of 1 χ ΙΟ 15 to r ) χ 10 16 CMi 'on an η + -type semiconductor substrate, ζ. Β. an η 'silicon substrate 11 is formed. Then, in order to define island zones, the oxide layers 12, for example thickly recessed, are formed by etching and oxidation with a mask.

Sodann wird gemäß F i g. 3B auf der Oberfläche jeder Inselzone eine streifenförmige, z. B. etwa 0,4 um dicke Oxid-Isolierschicht 14 ausgebildet Unter Heranziehung dieser Oxidschicht 14 als Maske werden p-Typ-Fremdatome, ".vie Bor, von der nach außen hin freiliegenden Oberfläche der Inselzone 13 aus eindiffundiert um p-Typ-Zonen 15 und 16 zu formen. Die Diffusionstiefe kann dabei z. B. 0,6 μπι betragen, und der Schichtwiderstand der Zonen 15 und 16 kann bei 250 Ω/D bzw. Ω/cm2 liegen. Bei diesem Diffusionsvorgang wird auf der freiliegenden Oberfläche der Inselzone 13 eine dünne Siliziumoxidschicht 19i> mit einer Dicke von z. B. etwa 0,05 μΐη ausgebildet Im nächsten, in Fig. 3C veranschaulichten Verfahrensschritt wird eine Isolierschicht, z. B. eine Siliziumnitridschicht 19a mit einer Dicke von 0,1 um nach einem chemischen Aufdampfverfahren (CVD) auf der gesamten Oberfläche der Anordnung nach Fig.3B ausgebildet, ohne daß die Siliziumoxidschicht 19fe entfernt wird. Sodann werden die Siliziumnitridschicht 19a und anschließend die Siliziumoxidschicht 19£>auf den p-Typ-Kollektorzonen 16 nach einem Photoätzverfahren zur Ausbildung von Kollektor-Kontaktlöchern 23 selektiv geätzt. Hierauf wird gemäß F i g. 3D auf der Gesamtoberfläche der Anordnung die beispielsweise etwa 0,4 μίτι dicke polykristalline Siliziumschicht 18, die in hoher Konzentration von z.B. ΙΟ19 bis 1021 cm-J mit n-Typ-Fremdatomen, wie Phosphor oder Arsen, dotiert ist, ausgebildet. Die Ausbildung dieser dotierten, polykristallinen Siliziumschicht 18 kann durch unmittelbares Niederschlagen von dotiertem polykristallinen Silizium in einer n-Typ-Fremdatome enthaltenden Atmosphäre nach dem chemischen Aufdampfverfahren erfolgen; wahlweise kann nach dem chemischen Aufdampfverfahren undotiertes polykristallines Silizium niedergeschlagen und dann mit einem lonenimplantationsverfahren mit vorbestimmten n-Typ-Fremdatomen dotiert werden. Auf die zuletzt beschriebene Weise kann diese Siliziumschicht 18 gleichmäßiger und schneller hergestellt werden, weil sich undotiertes polykristallines Silizium schneller niederschlagen läßt.Then according to FIG. 3B on the surface of each island zone a strip-shaped, e.g. B. about 0.4 µm thick oxide insulating layer 14 is formed. Using this oxide layer 14 as a mask, p-type impurities such as boron are diffused in from the surface of the island region 13 that is exposed to the outside around p-type regions 15 and 16. The diffusion depth can be, for example, 0.6 μm, and the sheet resistance of zones 15 and 16 can be 250 Ω / D or Ω / cm 2. In this diffusion process, the exposed surface In the next method step illustrated in FIG 3B is formed by chemical vapor deposition (CVD) on the entire surface of the device without removing the silicon oxide layer 19fe R zones 16 are selectively etched using a photo-etching process to form collector contact holes 23. Then according to FIG. 3D on the entire surface of the arrangement the, for example, approximately 0.4 μm thick polycrystalline silicon layer 18, which is doped with n-type foreign atoms, such as phosphorus or arsenic, in a high concentration of, for example, 19 to 10 21 cm J. This doped, polycrystalline silicon layer 18 can be formed by direct deposition of doped polycrystalline silicon in an atmosphere containing n-type foreign atoms using the chemical vapor deposition method; optionally, undoped polycrystalline silicon can be deposited by the chemical vapor deposition process and then doped with predetermined n-type impurities using an ion implantation process. This silicon layer 18 can be produced more uniformly and more quickly in the manner described last, because undoped polycrystalline silicon can be deposited more quickly.

Im nächsten Verfahrensschritt wird die dotierte polykristalline Siliziumsrhicht 18 selektiv weggeätzt, wobei die Teile dieser Siliziumschicht zurückbleiben, unter denen Kollektoren ausgebildet werden sollen und die sich zum Teil auf den Siliziumnitridschichten 19a befinden, so daß Löcher 24 gebildet werden, durch welche hindurch die Siliziumnitridschichten 19a nach außen freiliegen. Anschließend werden die Kollektorzonen 17 ausgebildet, indem die in der dotierten polykristallinen Siliziumschicht 18 enthaltenen Fremdatome durch Erwärmung auf etwa 800 bis 10000C in einer Sauerstoff atmosphäre oder in (Wasser-)Dampf eindiffundiert werden. Gleichzeitig damit werden auf den Oberflächen und Seitenflächen der verbliebenen Teile der freigelegten polykristallinen Siliziumschicht 18 (vgl. F i g. 3E) dicke Siliziumoxidschichten 22 mit einer Dicke von z. B. 0,2 μπι bis 0,3 μιτι ausgebildet. Bei diesem Vorgang werden die nach außen freiliegenden Siliziumnitridschichten 19a nicht oxidiert.In the next process step, the doped polycrystalline silicon layer 18 is selectively etched away, the parts of this silicon layer remaining under which collectors are to be formed and which are partly located on the silicon nitride layers 19a, so that holes 24 are formed through which the silicon nitride layers 19a after exposed outside. The collector zones 17 are then formed in that the foreign atoms contained in the doped polycrystalline silicon layer 18 are diffused in by heating to approximately 800 to 1000 ° C. in an oxygen atmosphere or in (water) vapor. Simultaneously with this, thick silicon oxide layers 22 with a thickness of e.g. B. 0.2 μπι to 0.3 μιτι formed. During this process, the silicon nitride layers 19a exposed to the outside are not oxidized.

Im nächsten Verfahrensschritt gemäß Fig. 3F werden unter Benutzung der Siliziumoxidschichten 22 als Maske die freiliegenden Siliziumnitridschichten 19a durch reaktives lonenätzen oder Plasmaätzen geätzt, während die freiliegenden Siliziumoxidschichten 196 unter Benutzung der restlichen Siliziumnitridschicht 19a als Maske geätzt werden. Da die Siliziumoxidschichten 22 ausreichend (z. B. 4- bis 6mal) dicker sind als die Siliziumoxidschichten 196, werden sie beim ÄtzvorgangIn the next method step according to FIG. 3F, using the silicon oxide layers 22 as Mask etched the exposed silicon nitride layers 19a by reactive ion etching or plasma etching, while the exposed silicon oxide layers 196 using the remaining silicon nitride layer 19a be etched as a mask. Since the silicon oxide layers 22 are sufficiently thick (e.g. 4 to 6 times) than that Silicon oxide layers 196, they become during the etching process

nicht abgetragen. Auf diese Weise werden die Basis-Kontaktlöcher 20 mit Selbstausrichtung bzw. -justierung ausgebildet. Mit anderen Worten: Die Basis-Kontaktlöcher 20 werden ohne die Notwendigkeit für eine Maskenjustierung geformt. Zum besseren Verständnis der Erfindung veranschaulicht Fig. 4 die Anordnung nach F i g. 3F schematisch in Aufsicht.not worn away. In this way, the base vias 20 become self-aligned educated. In other words, the base vias 20 are made without the need for a Mask adjustment molded. For a better understanding of the invention, Fig. 4 illustrates the arrangement according to FIG. 3F schematically in top view.

Schließlich wird eine Metallschicht, etwa eine Aluminiumschicht (die Aluminiumschicht 21 gemäß Fig. 2), auf der Oberfläche des in Fig. 3F dargestellten Gebildes geformt. Nach einer vorbestimmten Musterformung dieser Aluminiumschicht 21 wird die in Fig. 2 dargestellte I2L-Halbleiterschaltungsanordnung erhalten. Finally, a metal layer, such as an aluminum layer (the aluminum layer 21 shown in FIG. 2), is formed on the surface of the structure shown in FIG. 3F. After this aluminum layer 21 has been shaped in a predetermined pattern, the I 2 L semiconductor circuit arrangement shown in FIG. 2 is obtained.

Bei der beschriebenen Anordnung kann ein Kurz-Schluß zwischen Kollektor und Basis des npn-Vertikaltransistors durch die Siliziumnitridschichten 19a im wesentlichen auch dann verhindert werden, wenn die Siliziumoxidschichten 196 nicht vorgesehen sind. Wenn jedoch die Siliziumnitridschichten unmittelbar auf Silizium ausgebildet werden, kann an ihrer Grenzfläche eine Kristallversetzung auftreten. Aus diesem Grund werden bevorzugt die Siliziumoxidschichten 19ö ausgebildet, um diese Kristallversetzung möglichst klein zu halten.In the arrangement described, a short circuit between the collector and the base of the npn vertical transistor can essentially be prevented by the silicon nitride layers 19a even if the silicon oxide layers 196 are not provided. However, if the silicon nitride layers are formed directly on silicon, crystal dislocation may occur at their interface. For this reason, the silicon oxide layers 196 are preferably formed in order to keep this crystal dislocation as small as possible.

Die durch thermische Oxidation der polykristallinen Siliziumschicht hergestellten Siliziumoxidschichten 22 neigen zur Bildung von Feinlöchern, wobei gelegentlich ein Kurzschluß zwischen den Metallschichten 21 und den polykristallinen Siliziumschicht 18 auftreten kann. Zur Vermeidung dieser Erscheinung kann nach der Herstellung des Gebildes gemäß Fi g. 3D nach dem chemischen Aufdampfverfahren gemäß F i g. 5 eine Siliziumoxidschicht 50 auf der polykristallinen Siiiziumschicht 18 ausgebildet werden, worauf die angestrebte Halbleiterschaltungsanordnung nach dem anhand der F i g. 3E und 3F beschriebenen Verfahren hergestellt bzw. fertiggestellt werden kann. Nach dem Eindiffundieren der Fremdatome zur Herstellung der Kollektoren wird die Oxidschicht 50 erwärmt, so daß sie eine Dichte erhält, welche derjenigen einer thermisch oxidierten Schicht vergleichbar ist.The silicon oxide layers 22 produced by thermal oxidation of the polycrystalline silicon layer tend to form pinholes, with an occasional short circuit between the metal layers 21 and the polycrystalline silicon layer 18 can occur. To avoid this phenomenon, after production of the structure according to Fi g. 3D according to the chemical vapor deposition process according to FIG. 5 a silicon oxide layer 50 are formed on the polycrystalline silicon layer 18, whereupon the desired semiconductor circuit arrangement after the reference to FIG. 3E and 3F described method produced or completed can be. After the foreign atoms have diffused in to produce the collectors, the Oxide layer 50 is heated so that it has a density which is that of a thermally oxidized layer is comparable.

Weiterhin können gemäß Fig. 6 dünne polykristalline Siliziumschichten 60, die p-Typ-Fremdatome, z. B. Bor. mit einer Konzentration von IxIO19 bis 1 χ 1020cm- 1 enthalten, in einer Dicke von z. B. 0,2 μπι bis 03 μπι auf den durch die Basis-Kontaktlöcher 20 hindurch nach außen freiliegenden Teilen der Senkenzonen 16 ausgebildet werden, wonach die Aluminiumschicht 21 auf dieser Anordnung ausgebildet und gemustert werden kann. Auf diese Weise kann eine Trennung der Aiuminiumschicht 21 aufgrund der überhängenden Anordnung beim Ätzen der Siliziumoxidschichten 19£> nach dem Ätzen der Siliziumnitridschichten 19a verhindert werden. Weiterhin wird durch das Eindiffundieren der p-Typ-Fremdatome aus der polykristallinen SiIiziumschicht 60 die Kollektor-Basis-Sperrschicht des npn-Vertikaltransistors weiter nach einwärts verlagert Außerdem kann durch Ausbildung der Schicht 60 der Basis-Kontaktwiderstand wirksam herabgesetzt werden. Furthermore, as shown in FIG. 6, thin polycrystalline silicon layers 60 containing p-type impurities, e.g. B. Boron. Contain a concentration of IxIO 19 to 1 χ 10 20 cm- 1 , in a thickness of z. B. 0.2 μπι to 03 μπι be formed on the parts of the sink zones 16 exposed to the outside through the base contact holes 20, after which the aluminum layer 21 can be formed and patterned on this arrangement. In this way, a separation of the Aiuminiumschicht 21 can be prevented 19a due to the overhanging arrangement during etching of the silicon oxide layers 19 £> after etching the silicon nitride layers. Furthermore, by diffusing in the p-type impurities from the polycrystalline silicon layer 60, the collector-base barrier layer of the npn vertical transistor is displaced further inward. In addition, the base contact resistance can be effectively reduced by forming the layer 60.

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

Claims (1)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung einer I2L-Halbleiterschaltungsanordnung mit folgenden Verfahrensschritten: 1. A method for producing an I 2 L semiconductor circuit arrangement with the following method steps: a) in einer dielektrisch isolierten Halbleiter-Inselzone eines ersten Leitungstyps werden eine Emitter- und eine Kollektorzone eines zweiten, dem ersten Leitungstyps entgegengesetzten Leitungstyps so ausgebildet, daß ein Lateraltransistor durch die Emitterzone, die Kollektorzone und die Inselzone gebildet wird,a) in a dielectrically isolated semiconductor island zone of a first conductivity type, an emitter and a collector zone of a second, the first conduction type opposite conduction type formed so that a lateral transistor is formed by the emitter zone, the collector zone and the island zone, b) eine, Dotierstoffe des ersten Leitungstyps enthaltende polykristalline Siliziumschicht wird so ausgebildet, daß sie die freiliegende Fläche der Kollektorzone zumindest teilweise bedeckt,b) a polycrystalline silicon layer containing dopants of the first conductivity type is so designed so that it at least partially covers the exposed surface of the collector zone, c) eine Halbleiterzone des ersten Leitungstyps wird in der Kollektorzone durch Ausdiffusion der Dotierstoffe aus der polykristallinen SiIiziumschicht gebildet undc) a semiconductor zone of the first conductivity type is formed in the collector zone by outdiffusion the dopants from the polycrystalline silicon layer formed and d) eine erste Isolierschicht wird auf der Oberfläche und der Seitenflächen der polykristallinen Siliziumschicht ausgebildet,d) a first insulating layer is placed on the surface and the side faces of the polycrystalline silicon layer educated,
DE19813129755 1980-07-28 1981-07-28 Method for manufacturing an I → 2 → L semiconductor circuit arrangement Expired DE3129755C2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10334080A JPS5728352A (en) 1980-07-28 1980-07-28 Semiconductor integrated circuit and manufacture thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3129755A1 DE3129755A1 (en) 1982-02-25
DE3129755C2 true DE3129755C2 (en) 1986-03-06

Family

ID=14351409

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19813129755 Expired DE3129755C2 (en) 1980-07-28 1981-07-28 Method for manufacturing an I → 2 → L semiconductor circuit arrangement

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPS5728352A (en)
DE (1) DE3129755C2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0633665B2 (en) * 1985-10-21 1994-05-02 株式会社ノダ Base material for construction and manufacturing method thereof
JP4806136B2 (en) * 2001-06-20 2011-11-02 株式会社ミヤワキ Steam trap

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52117579A (en) * 1976-03-30 1977-10-03 Nec Corp Semiconductor device
JPS53142196A (en) * 1977-05-18 1978-12-11 Hitachi Ltd Bipolar type semiconductor device
DE2757762C2 (en) * 1977-12-23 1985-03-07 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Monolithic combination of two complementary bipolar transistors

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5728352A (en) 1982-02-16
DE3129755A1 (en) 1982-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0036634B1 (en) Method of making a bipolar transistor structure
DE2818090C2 (en)
DE2317577C2 (en) Process for the production of dielectrically isolated semiconductor arrangements
DE3202608C2 (en)
EP0006510B1 (en) Method of forming adjacent impurity regions of different doping in a silicon substrate
DE2612667A1 (en) PROCESS FOR PRODUCING DIELECTRICALLY INSULATED SEMICONDUCTOR AREAS
DE2928923C2 (en)
DE3437512A1 (en) INTEGRATED SEMICONDUCTOR CIRCUIT AND METHOD FOR THEIR PRODUCTION
DE3834241A1 (en) SEMICONDUCTOR DEVICE
DE2445879C2 (en) Method for manufacturing a semiconductor component
DE3129558A1 (en) METHOD FOR PRODUCING AN INTEGRATED SEMICONDUCTOR CIRCUIT
DE2510593C3 (en) Integrated semiconductor circuit arrangement
DE2420239A1 (en) METHOD FOR MANUFACTURING DOUBLE DIFFUSED LATERAL TRANSISTORS
DE3223230A1 (en) SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHOD FOR THEIR PRODUCTION
DE19615324A1 (en) Vertical bipolar transistor prodn. method
DE2133976C3 (en) Monolithically integrated semiconductor device
DE2643016A1 (en) PROCESS FOR PRODUCING AN INTEGRATED SEMICONDUCTOR CIRCUIT
DE3133548C2 (en)
DE4341177A1 (en) Selective, epitaxial silicon for an inside / outside base connection
DE2942236A1 (en) METHOD FOR PRODUCING A SEMICONDUCTOR DEVICE
DE4019967A1 (en) Miniaturised semiconductor device - e.g. vertical MOS transistor, with reduced switch-on resistance
DE2219696C3 (en) Method for producing a monolithically integrated semiconductor device
DE3129755C2 (en) Method for manufacturing an I → 2 → L semiconductor circuit arrangement
DE3235467A1 (en) SEMICONDUCTOR ARRANGEMENT AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
DE2840975A1 (en) METHOD FOR PRODUCING AN INTEGRATED SEMICONDUCTOR CIRCUIT

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: HENKEL, G., DR.PHIL. FEILER, L., DR.RER.NAT. HAENZ

D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: KABUSHIKI KAISHA TOSHIBA, KAWASAKI, KANAGAWA, JP

8320 Willingness to grant licences declared (paragraph 23)