DE3133548A1 - Verfahren zur herstellung von halbleitervorrichtungen - Google Patents

Description

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Henkel, Kern, Feiler ftHänzel" " Patentanwälte

T* Registered Representatives

before the
European Patent Office

Möhlstraße 37 D-8000 München 80

Tel.: 089/982085-87 Telex: 0529802 hnkl d Telegramme: ellipsoid MA-56P244-2 25. August 1981

TOKYO SHIBAURA DENKI KABUSHIKI KAISHA
Kawasaki-shl, Kanagawa-ken,
Japan

Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen.

Ein bipolarer Transistor, der im Hochfrequenzbereich einsetzbar oder als Hochgeschwindigkeits-Schaltelement geeignet ist, muß ein großes Verstärkungsfaktor-Bandprodukt (Transitfrequenz) besitzen. Um das Verstärkungsfaktor-Bandprodukt des bipolaren Transistors zu erhöhen, muß das Bauelement mit kleineren Abmessungen versehen werden, und insbesondere muß die Basis-Transitzeit der Minoritätsladungsträger herabgesetzt werden. Die meisten Siliziumtransistoren, die gegenwärtig verwendet werden, sind vom planaren Typ, und ihre Emitter und Basen sind durch Verunreinigungs- oder Fremdstoffdiffusion gebildet* Wenn ·

!5 in einem solchen Fall die Dimension des Emitters klein ist, dann wird die Übergangsebene des Emitters und der Basis gekrümmt, und die effektive Basis-Transitzeit hängt nicht nur von der Basisweite, sondern auch von der Tiefe des Kollektor-Basis-Überganges ab. Um demgemäß das Verstärkungsfaktor-Bandprodukt des bipolaren Transistors zu verbessern, müssen sowohl die Basisweite als auch die Tiefe des Kollektor-Basis-Überganges verringert werden-Somit besteht ein Problem darin, wie ein flacher oder

oberflächennäher Diffusionsübergang zu verwirklichen ist. 25

Ein herkömmlicher bipolarer npn-Transistor hat die in Fig. 1 gezeigte Struktur. Auf einem p~-Siliziumsubstrat sind eine vergrabene η -Schicht 2 und eine n-Epitaxieschicht 3 gebildet. Ein ρ -Isolationsbereich 4 für die Isolation des Bauelements ist in der Epitaxieschicht 3 ausgeführt. Ein p-Basisbereich 5 ist an dem Teil der Insel-Epitaxieschicht 3 gebildet, der durch den Isolationsbereich 4 isoliert ist, und ein η -Emitterbereich 6 ist im Basisbereich 5 ausgeführt. Eine Diffusionsschicht 7, die die vergrabene η -Schicht 2 für einen Anschluß mit dem Kollektor erreicht, ist in einem anderen Teil der Epitaxieschicht 3 angeordnet. Ein Oxidfilm 8 ist auf der n-Epitaxieschicht

* durch thermische Oxidation erzeugt. Aluminiumelektroden 10, 11 und 12 für eine Verbindung mit dem Emitterbereich 6, dem Basisbereich 5 und der Diffusionsschicht 7 für den Anschluß des Kollektors sind darüber jeweils über Kontaktlöcher 9a, 9b und 9c vorhanden.

Wenn in einem bipolaren Transistor von einer solchen Struktur die Tiefe des Basisbereiches 5 klein gemacht ist, nimmt der Basiswiderstand entsprechend zu. Wenn insbesondere der Basisbereich 5 extrem flach wird, hangt der Basiswiderstand von dem Abstand 1 zwischen dem emitterseitigen Ende des Basiskontaktloches 9b und dem Emitterbereich 6 ab. Dieser Abstand. 1 wird durch die relativen Positionen der Diffusionsfenster für den Emitterbereich 6 und die Basiskontaktlöcher bestimmt. Diese Beziehung wird ihrerseits durch die Photoätztechnik festgelegt. Mit der gegenwärtigen Photoätztechnik ist es schwierig, den Abstand 1 kleiner als 1,5 um zu machen. Dies setzt eine

Grenze für die Verringerung des", Basiswiderstandes. 20

2 2

Wenn ein I L-Bauelement (IL= integrierte Injektionslogik), das ein bipolares Logikelement ist, als ein Beispiel genom-

men wird, dann hat ein herkömmliches I L-3auelement die in Fig. 2 gezeigte Struktur. In dem ρ -Siliziumsubstrat 1 sind die vergrabene η -Schicht 2 und die n-Epitaxieschicht 3 ausgeführt. Die Epitaxieschicht 3 ist durch den ρ -Isolationsbereich 4 isoliert. Ein p-Injektor 13 und ein p-Basisbereich 14 sind in der Epitaxieschicht 3 gebildet. Eine

Vielzahl von η -Kollektorbereichen 15a, 15b ist im Basisbereich 14 vorgesehen. Der Oxidfilm 8 ist auf der Epitaxieschicht 3 durch thermische Oxidation erzeugt. Auf dem Oxidfilm 8 sind durch die Kontaktlöcher 9 die Kollektorbereiche

15a, 15b, der Basisbereich 14.und der Injektor 13 sowie 35

eine Ausdehnung 2' der vergrabenen η -Schicht 2 mit Aluminiumelektroden 16a, 16b,. 17, 18 und 19 verbunden.

2

Ein I L-Bauelement einer derartigen Struktur ist ein bipolares Logikelement einer zusammengesetzten Struktur, die einen vertikalen npn-Transistor des umgekehrten Betriebstyps, in dem der Emitter und der Kollektor eines normalen Transistors vertauscht sind, und einen lateralen pnp-Transistor mit der Basis des vertikalen npn-Transistors

als Kollektor enthält. Da bei einem derartigen I L-Bauelement der vertikale npn-Transistor als der Inverter invertiert ist, wird die Emitter-Basis-Übergangs'fläche ¹^ beträchtlich größer als die Kollektor-Basis-übergangsflache, so daß ein ausreichender Hochgeschwindigkeitsbetrieb des bipolaren Bauelements nicht zu erzielen ist. Da so die Ladungsträgerinjektion in den Basisbereich aus dem gesamten Emitterbereich durchgeführt wird, der den Teil unmittelbar unter dem Kollektorbereich umgibt, wird die wirksame oder effektive Basisweite groß, der Stromverstärkungsfaktor wird klein, und das Verstärkungsfaktor-Bandprodukt wird klein. Als Ergebnis ist das Betriebs

verhalten des I L-Bauelements verschlechtert, und insbesondere ist die Schaltgeschwindigkeit herabgesetzt.

Ein I L-Bauelement, das keine solche-Mängel aufweist, ist in dem Aufsatz "Sub-Nanosecond Self-Aligned I L/MTL Circuits" in IEDM Technical Digest, 1979, Seiten 201 bis 204, be-

schrieben. Eine polykristalline Siliziumschicht, in die ein η -Fremdstoff in hoher Konzentration dotiert ist,

ο wird als der Kollektorbereich in diesem I L-Bauelement verwendet. Die Basiskontaktlöcher und der Kollektorbereich werden durch die SelbstJustierungstechnik erzeugt, indem

die Dickendifferenz mit dem Siliziumdioxidfilm verwendet wird. Der an der Oberfläche des Substrates freiliegende Basisbereich wird mit einem Metall bedeckt, um den Basiswiderstand zu verringern, wodurch eine solche Struktur erlaubt wird, daß sich das Verhältnis der Emitter-Basis-Über-35

gangsfläche zur Kollektor-Basis-Übergangsfläche dem Wert

annähern kann. Dieses I L-Bauelement zeigt das beste Betriebsverhalten von 0,8 ns in der Mindestausbreitungs-

Verzögerungszeit unter den herkömmlichen I L-Bauelementen.

2
Jedoch weist dieses I L-Bauelement zahlreiche Probleme auf Das Verfahren zum Herstellen dieses Bauelements wird in Einzelheiten anhand der Figuren beschrieben.

Zunächst wird eine n-Epitaxieschicht 2 3 in einem η -Halbleitersubstrat 22a erzeugt. Ein n⁺-Halbleiterfilm 22b von hoher Konzentration wird auf der Oberfläche des Substrates 22a gebildet, um den Emitterbereich zu liefern (vgl. Fig. 3A).

Sodann wird eine Siliziumnitridschicht 24 bis zu einer Dicke von 1000 A (0,1 um) aufgetragen, wie dies in Fig.3B gezeigt ist. Nach dem Entfernen gewünschter Teile der SiIiziumnitridschicht wird die darunterliegende η-Epitaxieschicht 23 selektiv geätzt. Eine Wärmebehandlung wird vorgenommen, um eine Siliziumdioxidschicht 25 mit einer Dicke von etwa 1,0 bis 1,5 um auf dem geätzten Teil zu erzeugen. Da die Siliziumdioxidschicht 25 so gebildet

2
wird, daß sie den Rand des I L-Gatters umgibt, wird sie auch als Oxidfilmring oder Oxidisolationsschicht bezeichnet. Diese Siliziumdioxidschicht dient zur Isolierung zwi-

2
sehen den Gattern des I L-Bauelements und zur Verbesserung des Injektionswirkungsgrades der Minoritätsladungsträger, die vom Emitter in die Basis injiziert werden. Nach Entfernen der gesamten Siliziumnitridschicht 24 wird wieder eine Siliziumdioxidschicht bis zu einer Dicke von 5000 S. (0,5 um) gebildet. Durch öffnen einer gewünschten Teiles der Siliziumdioxidschicht wird eine Siliziumdioxidschicht 26 erzeugt (vgl. Fig. 3C).

Nach dem Herstellen eines Basisbereiches 2 7 und eines Injektorbereiches 2 8 wird ein mit Arsen dotierter polykristalliner Siliziumfilm 29 bis zu einer Dicke von 3000 8 ^° (0,3 um) aufgetragen, und eine CVD-Siliziumdioxidschicht

(CVD-SiO₂) 30 wird darüber bis zu einer Dicke von 3000 S (0,3 um) abgeschieden (CVD = chemische Dampfabseheidung). Das CVD-SiO₂ wird durch die Photoätztechnik mit einem Muster versehen. Mittels des CVD-SiO₂-Musters 30 als eine Maske wird der mit Arsen dotierte polykristalline Siliziumfilm mit einer Lösung einer Mischung von HF:HWO₃:CH₃COOH = 1:3:8 geätzt (vgl. Fig. 3D). Der selektiv zurückgelassene Teil des mit Arsen dotierten polykristallinen Siliziumfilmes 29 besteht auf dem Basisbereich 2 7,. um den Kollektorbereich des I L-Bauelements zu bild Verbindung mit der Kollektorelektrode.

torbereich des I L-Bauelements zu bilden, und dient zur

Nach dem Herstellen eines Kollektorbereiches 31 durch Diffusion mittels des mit Arsen dotierten polykristallinen Siliziumfilmes 29 als eine Diffusionsquelle wird die Struktur thermisch bei einer niederen Temperatur (700 bis 900°C) oxidiert. Zu dieser Zeit wird ein Siliziumdioxidfilm 32b mit einer Dicke von etwa einigen hundert 8 (einige 0,01 um) auf dem Basisbereich 27 und dem Injektorbereich 28 gebil-

²^ det, und ein Siliziumdioxidfilm 32a mit einer Dicke von etwa 1000 bis 2000 Ä (0,1 bis 0,2 um) wird auf der seitlichen Oberfläche des mit Arsen dotierten polykristallinen Siliziumfilmes 29 erzeugt. Dies beruht darauf, daß die Aufwachsgeschwindigkeit der η -Halbleiterschicht hoher Kon-

^ΔΌ zentration um einen Faktor von 1 bis einigen 10 größer ist als diejenige der η -Halbleiterschicht geringer Konzentration, wenn bei einer niederen Temperatur (700 bis 900°C) oxidiert wird. Sodann wird zur Verringerung des Kontaktwiderstandes mit einer Metallelektrndenschicht

' +

eine Ionenimplantation von ρ -Ionen hoher Konzentration durchgeführt, um den Injektorbereich 2 8 und einen äußeren Basisbereich 27' durch Diffusion zu bilden (vgl= Fig. 3E).

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Anschließend wird der Siliziuindioxidfilm 32b auf dem Injektorbereich 28 und dem äußeren Basisbereich 27" mittels der Selbstjustiertechnik geätzt. Alle Kontaktlöcher werden durch die Photoätztechnik geöffnet. Nach Belegen mit einer Metallelektrodenschicht wird eine Elektrodenisolation durchgeführt, um eine Basis-Verbindungselektrode 33, eine Injektdr-Verbindungselektrode 34 und eine Emitter-

Erdelektrode 35 zu bilden, so daß ein I L-Bauelement entsteht (vgl. Fig. 3F). Fig. 4 zeigt eine Draufsicht von Fig. 3F, und Fig. 5 stellt einen Schnitt V-V von Fig. 4 dar.

Bei einem durch den obigen Prozeß hergestellten I L-Bauelement können die Elektroden der Basis, des Injektors und des Emitters aus der Metallelektrodenschicht gebildet werden, und die Kollektorelektrode kann aus der mit Arsen dotierten polykristallinen Siliziumschicht hergestellt werden, wodurch die verschiedenen, oben beschriebenen Vorteile auftreten. Jedoch weist dieses Verfahren zum Herstel len eines I L-Bauelementes verschiedene Probleme auf, die weiter unten näher erläutert werden sollen.

Wenn in dem in Fig. 3D gezeigten Prozeß das Ätzen des mit Arsen dotierten polykristallinen Siliziumfilmes mittels des CVD-SiO₂-Filmmusters 30 als eine Maske durchgeführt wird, liegt ein isotropes Ätzen mit einer Mischung von HF, HNO₃ und CH₃COOH als ein flüssiges Ätzmittel vor. Demgemäß wird der polykristalline Film seitlich bis zu einer Tiefe entsprechend seiner Filmdicke geätzt, so daß der

CVD-SiO₂-FiIm 3O überhängt. Wenn der mit Arsen dotierte polykristalline Siliziumfilm 29 unter solchen Bedingungen oxidiert wird, wächst der Siliziumdioxidfilm 32a in anormaler Form an der Umfangsflache des mit Arsen dotierten polykristallinen Siliziumfilmes 29 auf, wodurch das darunterliegende CVD-SiO--Muster 30 nach oben bewegt wird. Dies führt in nachteilhafter Weise zu einer Trennung der Basis-Verbindungselektrode, die den mit Arsen dotierten poly-

kristallinen Siliziumfilm 29 kreuzt. Da weiterhin dieser mit Arsen dotierte polykristalline Siliziumfilm 29 als eine Zwischenverbindungsschicht für Verbindungen zwischen den Bauelementen verwendet wird/ kann dies auch zu einer Trennung von der zweiten Zwischenverbindungsschicht führen, die darüber an den Teilen des Oxidfilmes außer den Bauelementbereichen kreuzt.

Weiterhin ist es unmöglich, den mit Arsen dotierten polykristallinen Siliziumfilm dicker als 3000 £ (0,3 um) zu machen, um dieses überhängen zu verhindern. Daraus folgt, daß es unmöglich ist, den Widerstand des mit Arsen dotierten polykristallinen Siliziurafilmcs als der Verdrahtung zur Verbindung mit der Kollektorelektrode zu verringern.

Da weiterhin der mit Arsen dotierte polykristalline Siliziumfilm 29 thermisch bei einer niederen Temperatur (700 bis 900 C) in dem in Fig. 3E gezeigten Prozeß oxidiert wird, wird die Verdrahtungsbreite kleiner, und der Verdrahtungswiderstand wird entsprechend größer.

Schließlich werden, wie in Fig. 3E gezeigt ist, bei einem Verfahren zum Herstellen der Basiskontaktlöcher und des Kollektorbereiches durch die Selbstjustiertechnik verschiedene Aufwachsgeschwindigkeiten des Siliziumdioxidfilmes durch Oxidation von Halbleiterschichten bei geringer Temperatur aufgrund verschiedener Arten von Fremdstoffen oder verschiedener Frerodstoffkonzentrationen verwendet. Der durch die Niedertemperaturoxidation der η -Halbleiterschicht hoher Konzentration erhaltene Siliziumdioxidfilm 32a wird einige Male dicker als der Siliziumdioxidfilm 32b gebildet, der auf der ρ -Halbleiterschicht von geringer Fremdstoffkonzentration ausgeführt ist, da die Temperatur für die Oxidation kleiner wird. Jedoch ist ein solcher dicker Siliziumdioxidfilm in der Dichte unterlegen, was zu schwächeren Isoliereigenschaften führt. Wenn insbesondere der durch Oxidieren bei 800°C erhaltene Siliziumdioxidfilm mit der polykristallinen n⁺-Siliziumschicht von hoher

Fremdstoffkonzentration in einer HF-haitigen Lösung geätzt wird, sind die Isoliereigenschaften sehr unterlegen. Obwohl ein Siliziumdioxidfilm mit einer Dicke von 1000 A* (0,1 um), der durch Oxidation einer einkristallinen SiIiziumschicht bei einer hohen Temperatur (über 1000°C) erhalten ist, eine Durchbruchsspannung von 8O bis 90 V aufweist, hat der oben beschriebene Siliziumdioxidfilm einer Dicke von 2000 8 (0,2 van) eine Durchbruchsspannung von 10 bis 20 V oder weniger, wobei diese "gelegentlich Null wird. Nach der thermischen Oxidation vorgenommene Untersuchungen haben gezeigt, daß der Siliziumdioxidfilm 32a, der auf beiden Seiten des mit Arsen dotierten polykristallinen Siliziumfilmes 29 über dem Basisbereich 2 7 aufgewachsen ist, der in der einkristallinen Siliziumschicht vorgesehen ist, weniger an dem Kontaktteil mit der einkristallinen Siliziumschicht (Basisbereich 27) aufwächst und eine Aussparung bildet. Wenn daher der Siliziumdioxidfilm 32b auf beiden Seiten des mit Arsen dotierten polykristallinen Siliziumfilmes durch ein HF-haltiges Ätzmittel geätzt wird, ist der Siliziumdioxidfilm 32a dem mit Arsen dotierten polykristallinen Siliziumfilm 29 in der Dichte unterlegen und schwach widerstandsfähig gegenüber dem Ätzmittel. Da weiterhin der Kontaktteil mit dem Basisbereich 27 dünner im Vergleich mit anderen Teilen ist, wird untere Seitenfläche des mit Arsen dotierten polykristal

linen Siliziumfilmes 29 des Kollektorbereiches 31 geätzt, wie dies in Fig. 6B gezeigt ist, wodurch der η -Kollektorbereich 31, der mittels des polykristallinen Siliziumfilmes 29 als eine Diffusionsquelle gebildet ist, von der Seitenfläche des polykristallinen Siliziumfilmes 29 freigelegt wird. Wenn als Ergebnis die Basis-Verbindungselektrode 33 hergestellt wird, kontaktiert die Elektrode 33 den freiliegenden Teil des Kollektorbereiches 31, wodurch die Basis und der Kollektor kurzgeschlossen werden.

r*-ß

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen von Halbleitervorrichtungen anzugeben, das die oben aufgezeigten Probleme überwindet und ein gutes Betriebsverhalten sowie eine hohe Integration erlaubt«

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Herstellen von Halbleitervorrichtungen vorgesehen, das sich durch folgende Verfahrenssehritte auszeichnet:

Herstellen eines oxidationsbeständigen Isolierfilmes mit einer oder mehreren öffnungen auf einem Halbleitersubstrat,

Herstellen eines mit Fremdstoff dotierten polykristallinen (Polysilizium-) Siliziummusters in wenigstens der öffnung· des Isolierfilmes mittels einer Maske mit im wesentlichen gleicher Größe wie die öffnung,

Herstellen eines Siliziumdioxidfilmes auf der freiliegenden Oberfläche des Polysiliziummusters durch thermische Oxidation,

Entfernen des Isolierfilmes und

Auftragen eines leitenden Materials und anschließend Erzeugen eines Musters aus der leitenden Materialsch .cht„ um eine Zwischenverbindungselektrodenschicht zu bilden, die vom Polysiliziummuster durch den Siliziumdioxidfilm isoliert ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt eines herkömmlichen npn-Bipolar=

transistors ,
35

Fig. 2 einen Schnitt eines herkömmlichen I L-Bauelaments,

Fig. 3A bis 3F Schnitte zur Erläuterung eines herkömmlichen Verfahrens zum Herstellen eines

verbesserten I L-Bauelements,

Fig. 4 eine Draufsicht von Fig. 3F,

Fig. 5 einen Schnitt V-V von" Fig.. 4,

Fig. 6A einen Schnitt, der den Zustand des I L--Bauelements nach der thermischen Oxidation

in dem Verfahrensschritt von Fig. 3E zeigt,

Fig. 6B einen Schnitt, der den Zustand nach dem Ätzen im Verfahrensschritt von Fig. 3E zeigt,

Fig. 7A bis 7H Schnitte, die erläutern, wie ein I L-Bauelemerit durch das Verfahren nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellt wird,

Fig. 8A bis 8C Schnitte, die zeigen, wie ein Polysiliziummuster durch das Verfahren nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellt wird,

Fig. 9 einen Schnitt, der zeigt, wie ein Polysili-

ziummuster durch das Verfahren nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ³^ gebildet wird,

Fig. 1OA bis 1OE Schnitte, die zeigen, wie eine SITL (statische Induktionstransistorlogik) durch das Verfahren nach einem anderen Äusfüh-

³^ rungsbeispiel der Erfindung hergestellt

wird,

Fig. 11A eine Draufsicht von Fig. TOE,

Pig. 11B einen Schnitt B-B von Fig» 11A,

Fig. 12A bis 12D Schnitte, die zeigen„ wie ein MOS-Transistor durch das Verfahren nach einem ' weiteren Äusführungsbeispiel der Erfin

dung gebildet wird, und

Fig. 12E eine Draufsicht von Fig, 12D„

D^as erfindungsgemäße Verfahren umfaßt das Herstellen eines oxidationsbeständigen Isolier fumes» Der Isolierfilm verhindert, daß ein Oxidationsmittel in den Bereich unter dem Isolierfilm bei dem anschließenden Schritt einer thermischen Oxidation eindringt. Als Ergebnis x»7ird ein thermischer Öxidfilm nicht unter dem erwähnten Isolierfilm gebildet. Es sei auch bemerkt? daß der oxidationsbeständige Isolierfilm eine hohe selektive Ätzeigenschaft bezüglich eines thermischen Oxidfilmes aufweist» Somit kann der fragliche Isolierfilm leicht durch Ätzen entfernt ii?erden_f ohne die Dicke eines thermischen Oxidfilmes zu verringern, der auf der Polysiliziummusteroberfläche im thermischen Oxidationsschritt erzeugt ist. Bei der vorliegenden Erfindung kann ein Siliziumnitridfilm_p ein Aluminiumoxidfilm usw. für den oxidationsbeständigen Isolierfilm verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung umfaßt auch den Schritt der Herstellung eines mit Fremdstoff dotierten Polysiliziummusters= Bei der Herstellung des Polysiliziummusters wird undotiertes Polysilizium auf der gesamten Oberfl?ahe durch CVD aufgetragen, wonach ein Fremdstoff in die aufgetragene PoIysiliziumschicht eingeführt wird» Dann vjird die dotierte Polysiliziumschicht durch Photolithographie mit einem Muster versehen, wobei eine Maske verwendet wird, die in der Größe im wesentlichen gleich der zuvor gebildeten öffnung des oxidationsbeständigen Isolierfilmes ist» Alternativ wird mit Fremdstoff dotiertes Polysili^ium direkt auf der gesamten Oberfläche aufgetragen„ wonach die auf-

getragene Polysiliziumschicht durch Photolithographie mit einem Muster versehen wird, wie dies oben erwähnt wurde. Das Polysiliziummuster muß nicht notwendig genau innerhalb tder öffnung des oxidationsbeständigen Isolierfilmes gebildet werden; eine leichte Abweichung ist annehmbar. Es sei angenommen, daß ein Ende des Polysiliziummusters teilweise den Isolierfilm überlappt, so daß ein freier Raum zwischen dem anderen Ende des Polysiliziummusters und der Kante der Öffnung entsteht, die im Isolierfilm ausgeführt ist. In diesem Fall dient der Siliziumdioxidfilm, der auf der Polysiliziummusteroberfläche im anschließenden thermischen Oxidationsschritt gebildet ist, zur Gewährleistung einer ausreichenden Isolation zwischen der auf dem Siliziumdioxidfilm vorgesehenen Zwischenverbindungselektrode und dem Polysiliziummuster.

Das mit Fremdstoff dotierte Polysiliziummuster ist verwendbar als eine Elektrode, die mit dem Halbleiterbereich eines bipolaren Transistors, eines statischen In- duktionstransistors (SIT) usw. verbunden ist, als eine Gate-Elektrode eines MOS-Transistors und als eine ttberbrückungsverdrahtungsschicht. Bei Verwendung als eine mit einem Halbleiterbereich verbundene Elektrode bildet das Polysiliziummuster eine Diffusionsquelle, um den HaIbleiterbereich im Substrat zu erzeugen. Die Fremdstoffdiffusion kann im thermischen Oxidationsschritt oder getrennt vom thermischen Oxidationsschritt durchgeführt werden. Der so gebildete Halbleiterbereich wirkt als der Emitterbereich eines bipolaren Transistors oder als der Kollektorbereich eines I L-Bauelements.

Das Polysiliziummuster sollte mit einem Fremdstoff von gleichem Leitungstyp wie das Halbleitersubstrat dotiert werden, wenn ein bipolarer Transistor, ein I L-Bauelement/ ein SIT usw. hergestellt werden soll. Der Leitungstyp des Fremdstoffes kann entweder gleich oder entgegengesetzt zu demjenigen des Substrates- bei einem MOS-Transistor sein.

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Zur Herstellung eines bipolaren frans is toss oder eines d I²L-Bauelements durch das ©rfinaungigsmäßg V®z£®hs?®.n wird ein Fremdstoff von entgegengehetzttm Leltimgityp zu demjenigen des Substrates in den Qb©£flÖeh©nb©s?@ieh cleo Sub- strates vor der Herstellung ein®© ©sdärblönsfoestäncligQ» Isolierfilmes eingebracht, um so ©inen Basisboreich (oder einen inneren Basisbereich im Falle eines Doppslbasia- Bipolartransistors oder eines I"L-Bauelenients) ssu bilden» Um weiterhin einen Doppelbasis-lipolartransistor, einen IL-, einen SIT- und einen MOS-Transistor usw» herzustei" len, wird ein Fremdstoff von entgegengesetztem Leitungstyp zu demjenigen des Halbleitersubstrates in ä@n Oberflächenbereich des Substrates nach d©r thermischen Oxidation des Polysiliziummusters diffundiert, wobei der Oxidfilm als Maske verwendet wird« Die Fremdstoffdiffusion kann vor oder nach dem Entfernen des ossidationsbestündigon Isolierfilmes durchgeführt werden. Der durch die Fremdstoffdiffusion gebildete Halbleiterbereich wirkt als ein äußerer Basisbereich bei einem Doppelbasis-Bipolarfcran·· sistor und einem I L-Bauelement und als Source-· und Drain-Bereiche im Fall eines MOS-Transistors ο

Das bei der vorliegenden Erfindung verwendete leitende Material umfaßt beispielsweise Al, eine Al-Legierung, wie beispielsweise Al-Si, Al-Cu oder Al-Sl-Cu₄. ein schwer schmelzbares Metall, wie beispielsweise Mo„ W, Pt oder Ta und ein Metallsilizid, wie beispielsweise Molybdchisilizid oder Wolframsilizid.

Beispiel 1

Die Fig. 7A bis 7H zeigen zusammen, wie ein I 'L-Bauelement durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt wird=

Im ersten Verfahrensschritt wird Phosphor hoher Konzentra- ° tion selektiv in eine n-Siliziumepitaxieschicht 42 diffundiert, die auf einem n⁺-Siliziurasubstrat 41 ausgeführt ist, um einen n⁺-Bereich 43 zu bilden» der als ein Exnitfcerbereich

wirkt, wie dies in Fig. 7A gezeigt Ist. Dann wird ein Siliziumnitridfilm 44 mit einer Dicke von 1000 Ä (0,1 um) auf der gesamten Oberfläche erzeugt, wonach selektiv der SiIiziumnitridfilm 44 entfernt wird. Der verbleibende SiIiziumnitridfilm 44 wird als Maske verwendet, um selektiv in eine Tiefe von etwa 0,5 bis 0,7 um den freiliegenden Bereich der Epitaxieschicht 42 zu ätzen, wie dies in Fig. 7B gezeigt ist. Die verbleibende Siliziumnitridschicht wird ebenfalls als eine Maske beim anschließenden Verfahrensschritt einer thermischen Oxidationsbehandlung unter einer heißen feuchten Sauerstoffatmosphäre verwendet, um einen Siliziumdioxidfilm 45 mit einer Dicke von ungefähr 1,0 bis 1,5 um in dem geätzten Bereich der Epitaxieschicht 42 zu bilden (vgl. Fig. 7C). Der Siliziumdioxidfilm 45, der ^so gebildet wird, daß er auch ein I L-Gatter umgibt, wird auch als Oxidfilmring oder als Oxidfilmtrennbereich bezeich-

net und dient zur Trennung benachbarter I L-Gatter und zur Steigerung der Wirksamkeit der Minoritätsladungsträgerinjektion aus dem Emitterbereich in den Basisbereich. Nach der Herstellung des Oxidfilmes 45 wird der verbleibende Siliziumnitridfilm 44 entfernt, wonach ein thermischer Oxidfilm 46 mit einer Dicke von 4000 S (0,4 um) auf der gesamten Oberfläche gebildet wird.

Dam wird der thermische Oxidfilm 46 selektiv durch eine Ph>toätzmethode entfernt; anschließend wird thermisch Bor in die Epitaxieschicht 42 durch die im thermischen Oxidfir.m ausgeführten öffnungen eindiffundiert, um einen p-Ba;5isbereich 47 und einen p-Injektorbereich 48 zu bilden.

Weiterhin wird ein SiIiziumnitridfilm 49, d.h. ein oxidationsbeständiger Isolierfilm, in einer Dicke von 1000 Ä (0,1 um) durch CVD auf der gesamten Oberfläche aufgetragen, wonach selektiv der Siliziumnitridfilm 49 durch eine Photoätzmethode entfernt wird, um Öffnungen 50a und 50b zu erzeugen (vgl. Fig. 7D).

Im nächsten Verfahr ens schritt wird eine etisra 2000 bis 3000 A* (0,2 bis 0,3yum) dicke Polysiliziumschicht, die mit Arsen, also einem n-Fremdstoff, dotiert ist, auf der gesamten Oberfläche aufgetragen, wonach selektiv die dotierte Polysiliziumschicht durch eine Photoätzmethode entfernt wird, um ein Polysiliziummuster 51a, 51b zu erzeugen, das sich in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung des Basisbereiches 47 erstreckt, wie dies in Fig. 7E gezeigt ist. Es ist zu ersehen, daß das Polysiliziummuster 51a, 51b in den öffnungen 50a, 50b liegt. Wenn kein Maskierungsfehler im Photoätzschritt auftritt, wird ein freier Raum entsprechend der Dicke der Polysiliziumschicht durch das seitliche Ätzen der Polysiliziumschicht zwischen dem Rand des Polysiliziummusters 51a, 51b und der Seitenwand des Siliziumnitrid-

., c filmes 49 gebildet, der die Öffnungen 50a, 50b festlegt. Eine thermische Oxidationsbehandlung bei 950 bis 1OOO°C folgt der Herstellung des Polysiliziummusters 51a, 51b, um Siliziumdioxidfilme 52a, 52b mit einer Dicke von etwa 1000 bis 3000 A* (0,1 bis 0,3 um) von hoher Dichte und einer

2Q hervorragenden Isoliereigenschaft zu bilden (vgl. Fig. 7F). Es ist zu ersehen, daß das Polysiliziummuster 51a, 51b mit den Siliziumdioxidfilmen 52a, 52b bedeckt ist, und der oben erwähnte freie Raum ist vollständig mit dem Siliziumdioxidfilm ausgefüllt. Bei dieser thermischen Oxidation verhindert der Siliziumnitridfilm 49, daß das Oxidationsmittel in die Siliziumschicht.unter dem Siliziumnitridfilm 49 eindringt. Auch wird das im Polysiliziummuster 51a, 51b enthaltene Arsen in den p=Basisbereich 47 im thermischen Oxidationsschritt diffundiert, um flache η -Kollektorbereiche 53a, 53b unter dem Polysiliziummuster 51a, 51b zu erzeugen.

Dann wird der Siliziumnitridfilm 49 mit einer heißen Phosphorsäure oder einem trockenen Ätzmittel, wie beispielsweise einem Ätzmittel des Typs Frigon oder Freon, geätzt. Da Siliziumnitrid eine hohe selektive Ätzeigenschaft bezüglich Siliziumdioxid aufweist, wird der Siliziumnitridfilm 49 selektiv entfernt, ohne die Dicke der Silizium-

dioxidfilifl© S2äj §2b zu verringern, wodurch öffnungen 54a, 54b erzeugt werden, wie dies in Fig. 7G dargestellt ist. Weiterhin wird Bor in hoher Konzentration durch die Öffnungen 54a, 54b durch Ionenimplantation injiziert, wonach eine Wärmebehandlung auf das Substrat einwirkt. Als Ergebnis wird der p-Injektorbereich 48 in eine p⁺-Leitfähigkeit umgewandelt. Auch wird ein ρ -Außenbasisbereich 55 im p-Basisbereich 47 gebildet, der durch die Öffnung 54b freiliegt (vgl. Fig. 7G). D.h., der p-Basisbereich 47 wird durch den ρ -Außenbas
47a und 47b getrennt.

durch den ρ -Außenbasisbereich 55 in zwei p-Basisbereiche

Schließlich werden Elektroden auf der Vorrichtung ange-

bracht, wie dies in Fig. 7H gezeigt ist, um ein I.L-Bauelement zu erzeugen. Insbesondere wird ein Al-Film, der 1 im dick ist, zuerst auf der gesamten Oberfläche aufgetragen, wonach selektiv der Al-Film entfernt wird, um gewünschte Al-Elektroden einschließlich einer Basiselektrode 56 in Kontakt mit dem ρ -Außenbasisbereich 55, einer Injektorelektrode 57 in Kontakt mit dem Injektorbereich 48 und einer Emitter-Elektrode 59 zu bilden, die mit dem η Diffusionsbereich,43 durch ein Kontaktloch 58 verbunden ist, das im Siliziumdioxidfilm 46 ausgeführt ist. Es sei darauf hingewiesen, daß das Polysiliziummuster 51a, 51b

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als eine Kollektorelektrode wirkt und von der Basiselek-

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trode 56 durch die Siliziumdioxidfilme 52a', 52b isoliert ist, die das Polysiliziummuster umgeben.

■-·.■-; Das in den Fig. 7A bis 7H gezeigte Beispiel erlaubt eine Verminderung der p-Basisbereiche 47a, 47b, wodurch es mög-

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lieh wird, ein I L-Bauelement mit einem hohen Stromverstärkungsfaktor zu erzeugen. Auch nehmen die Siliziumdioxldfi.lme 52a, 52b, die das Polysiliziummuster 51a, 51b umgeben,, nicht eine überhängende Struktur an', so daß die Basiselektrode 56 an einer Trennung gehindert wird. Das so erzeugte I L-Bauelement weist eine hohe Zuverlässigkeit auf. Weiterhin können die n⁺-Kollektorbereiche 53a, 53b im

Basisbereich 47 ausgeführt werdea, der durch die öffnungen 50a, 50b des Siliziumnitridfilmes 49 freiliegt, und die Lagen der Injektor- und Basis-Kontaktlöcher, d=ha der öffnungen 54a, 54b, können automatisch durch einfaches Entfernen des verbleibenden Siliziuranitridfilmes 49 bestimmt werden, der als eine Maske bei der Herstellung des mit Arsen dotierten Polysiliziummusters 51a, 51b verwendet wird. Somit ist es möglich, die Integrationsdichte des I -L-Bauelements zu steigern,,

Es sei auch darauf hingewiesen,, daß der p-Basisbereich 47 und der·, Injektorbereich 48 mit dem Siliziumnitridfilm 49 bei der thermischen Oxidation bedeckt sind. Somit ist es möglich, ein Aufwachsen eines thermischen Oxidfilmes in die p-Basisbereiche 47a, 4 7b und den Injektorbereich 4 8 zu verhindern. Die Polysiliziummuster 51a, 51b können einer thermischen Oxidation unter optimalen Bedingungen unterworfen werden, was zur Bildung der Siliziumdioxidfilme 52a, 52b führt, die im wesentlichen dick und dicht sind= Zusätzlich wird die Dicke der Siliziumdioxidfilme 52a, 52b nicht im folgenden Verfahrensschritt eines selektiven Entfernens des Siliziumnitridfilmes 49 verringert, da_ Siliziumnitrid eine hohe selektive Ätzeigenschaft gegenüber Siliziumdioxid besitzt. Es folgt, daß die n⁺-Kollektorbereiche 53a, 53b, die unter dem Polysiliziummuster 51a, 51b liegen, nicht in den öffnungen 54a, 54b freigelegt werden» Der Kurzschluß zwischen dem Basisbereich und dem Kollektorbereich kann nach der Bildung der Basiselektrode 56 verhindert werden» Auch kann die Schwellenwertspannung zwischen dem Basisbereich und dem Kollektorbereich ausreichend gesteigert werden.

Es ist darauf hinzuweisen, daß der Kurzschluß zwischen dem Basisbereich und dem Kollektorbereich verhindert werden kann, selbst wenn eine Abweichung zvjisehen dem Polysiliziummuster und den öffnungen 50a, 50b beim Photoätzen der mit Arsen dotierten Polysiliziumschicht auftritt« Die

Fig. 8A bis 8C erläutern diese Situation.

Fig. 8A zeigt, daß der rechte Endteil des mit Arsen dotierten Polysiliziummusters 61a, 61b den linken Endteil des Siliziumnitridfilmes 49 infolge des Maskierungsfehlers beim selektiven Photoätzen der Polysiliziumschicht überlappt, die zuvor auf der gesamten Oberfläche gebildet wurde. Ein freier Raum von einigen um ist am linken Ende des Polysiliziummusters und am rechten Ende des SiIi ziumnitridfilmes 49 vorgesehen. D.h., das Polysiliziummuster 61a, 61b liegt nicht in den Öffnungen 50a, 50b, die im Siliziumnitridfilm 49 ausgeführt sind. Unter dieser Bedingung wird eine thermische Oxidationsbehandlung bei 1000⁰C durchgeführt. Als Ergebnis werden dichte SiIiziumdioxidfilme 62a, 62b so gebildet, daß sie das PoIysiliziummuster 61a, 61b umgeben und den freiliegenden p-Basisbereich 47 bedecken, wie dies in Fig. 8B dargestellt ist. Gleichzeitig wird das im Polysiliziummuster enthaltene Arsen in den p-Basisbereich 47 diffundiert, um η -Kollektorbereiche 63a, 63b zu bilden. Dann wird Bor in den p-Basisbereich 47 durch Ionenimplantation eingebracht, wobei die Siliziumdioxidfilme 62a, 62b als eine Maske verwendet werden, woran sich eine Glüh-

behandlung anschließt, um einen ρ -Außenbasisbereich 55.

zu bilden. Weiterhin wird der Siliziumnitridfilm 49 durch Ätzen mit einer heißen Phosphorsäure oder einem trockenen Ätzmittel, wie beispielsweise einem Frigon- oder Freon-Ätzmittel_/entfernt, wie dies in Fig. 8C dargestellt ist.

Es sei darauf hingewiesen, daß der Siliziumnitridfilm 49

unentfernt an einem überlappungsteil 63 mit dem Polysili-

ziummuster 61a, 61b und mit den Siliziumdioxidfilmen 62a, 62b verbleibt, die das Polysiliziummuster umgeben. Somit liegen die Kollektorbereiche 65a, 65b und das Polysiliziummuster 61a, 61b nicht zu einer Öffnung 64 für die 35

Basiselektrode frei, die durch Entfernen des Siliziumnitridfilmes 49 hergestellt ist. D.h., das erfindungsgemäße Verfahren verhindert einen Kurzschluß zwischen

dem Basisbereich und dem Kollektorbereich ohne eine Maskierung bei der Herstellung des Polysiliziuramusters vorzusehen.

Fig. 9 zeigt eine Abwandlung des oben erläuterten Äusführungsbeispiels. In dem Ausführungsbeispiel von Figο 9 werden ein Siliziumdioxidfilm und ein Siliziumnitridfilm nacheinander durch CVD auf der mit Arsen dotierten Polysiliziumschicht gebildet. Dann x^ird die oberste Siliziumnitridschicht selektiv entfernt, um ein Siliziumnitridmuster 70 zu bilden, woran sich ein selektives Ätzen der Siliziumdioxidschicht anschließt, wobei das Siliziumnitridmuster

70 als Maske verwendet wird, um ein Siliziumdioxidmuster

71 zu bilden. Weiterhin wird die Polysiliziumschicht selektiv mit den geschichteten Mustern 70 und 71 entfernt, die als die Maske verwendet werden, um ein Polysiliziummuster

72 zu erzeugen» Diese Methode ist wirksam, da der oberste Oberflächenbereich des Polysiliziummusters 72 nicht bei dem anschließenden thermischen Oxidationsschritt oxidiert wird, was auf dem Vorhandensein des Siliziumnitridmusters 70 beruht. D.h., die Dicke des Polysiliziummusters 72, das als die Kollektorelektrode wirkt, wird nicht im thermischen Oxidationsschritt verringert, und es wird ein ausreichend dicker und dichter Siliziumdioxidfilm 73 auf der seitlichen oberfläche des Polysiliziummusters 72 gebildet- Es folgt, daß der Widerstandswert der Kollektorelektrode, dch» des Polysiliziummusters, kleiner gemacht ist als in Fig- 8C, was zu einer höheren Betriebsgeschwindigkeit führt« Zusätzlich liegen der Kollektorbereich 74 und das Polysiliziummuster 72 nicht in der öffnung für die Basiselektrode frei, die durch Entfernen des Siliziumnitridfilmes 49 ausgeführt ist, was es möglich macht, weiter die Zuverlässigkeit des hergestellten I L-Bauelements zu steigern-

es ist möglich, die p-n-Beziehung der Halbleiterbereiche in den oben erläuterten Ausführungsbeispielen umzukehren„ Auch wird ein Siliziumnitridfilm in direktem Kontakt mit einer einkristallinen Siliziumschicht in den oben beschrie-

benen Ausführungsbeispielen gebildet. Es wird jedoch bevorzugt, einen dünnen Siliziumdioxidfilm auf der einkristallinen Siliziumschicht herzustellen, wonach ein Siliziuitmitridfilm auf dem Siliziumdioxidfilm erzeugt wird. In diesem Fall ist es möglich, die einkristalline Siliziumschicht vor Justierfehlern zu bewahren.

Beispiel 2

Die Fig. 10A bis 1OE zeigen zusammen, wie eine statische Induktionstransistorlogik (SITL) durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt wird.

Fic. 10A zeigt, daß eine n~-Epitaxie-Siliziumschicht 82 mit einer Fremdstoffkonzentration von 10 bis 10 cm aui einer vergrabenen η -Siliziumschicht 81 gebildet wird, wonach ein Siliziumdioxidfilm 83 erzeugt wird, der als eine Isolierschicht wirkt. Dann wird ein Siliziumdioxidmuster mit einer Dicke von beispielsweise 3000 & (0,3 um) auf der n""-Epitaxie-Siliziumschicht 82 erzeugt. Weiterhin wirkt eine thermische Oxidation auf die Oberfläche der ^"-Epitaxieschicht 82 ein, um einen etwa 100 % (0,01 um) dicken (nicht gezeigten) Siliziumdioxidfilm zu bilden, der als ein Kissenoxidfilm wirkt. Weiterhin wird ein Siliziumnitridfilm 85, der etwa 500 bis 1000 S (0,05 um bis 0,1 um) dick ist, auf dem Kissenoxidfilm erzeugt, wonach selektiv das Laminat des Oxidfilmes und des Nitridfilmes entfernt wird, wie dies in Fig. 1OB dargestellt ist.

Im nächsten Verfahrensschritt werden ein mit einem η -Fremdstoff dotierter Polysiliziumfilm 86, der etwa 2000 % (0,2 dick ist, ein CVD-SiO₂-FiIm 87, der etwa 1500 S (0,15 um) dick ist, und ein Siliziumnitridfilm 88, der etwa 1000 S (0,1 inn) dick ist, nacheinander auf der gesamten Oberfläche aufgetragen, wonach eine Musterbildung des auf-

getragenen Laminats durch Photoätztechnik folgt. Als Ergebnis wird ein Laminatmuster aus dem Polysiliziumfilm 86, dem CVD-SiO₂-FiIm 87 und dem Siliziumnitridfilm 88 auf wenigstens der freiliegenden Oberfläche der n""-Epitaxie-

schicht 82 gebildet, %»j±e dies in Fig_o IOC gezeigt ist. Beim Photoätzschritt werden der Siliziumnitsridfilm 88 und der CVD-SiO-⁰FiIm 87 anisotrop mit einem gasförsnigen Ätzmittel vom Frigon- oder Freon-Typ geätzt, indem ein . "Photolack als Ätzmaske verwendet wird» Das Ätzen in diesem Verfahrensschritt erlaubt eine genaue Musterbildung der Filme 88 und 87„ In diesem Fall ist die Photolackmaske in den Abmessungen gleich zur öffnung, die im Siliziumnitridfilm 85 ausgeführt ist» Dann ifird der PoIysiliziumfilm 86 mit einem Muster versehen, wobei das zurückbleibende Laminat der Filme 87 und 88 als die Maske verwendet wird» Unter dieser Bedingung wird eine feuchte Oxidationsbehandlung bei 900°C durchgeführte Als Ergebnis wird ein Siliziumdioxidfilm 89 mit einer Dicke von etwa 3000 S (0,3 um) entlang der seitlichen Wand des Polysiliziummusters 86 gebildet» Gleichzeitig diffundiert der im Polysiliziummuster 86 enthaltene n-Fremdstoff in die Epitaxieschicht 82, um einen n⁺-Diffusionsbereich 90 zu bilden» Weiterhin wird ein p-Freitidstoff hoher Konzentration in die Epitaxieschicht 82 durch Ionenimplantation eingebracht, x^obei das Laminat aus den Mustern 86, 87, 88 für die Maske verwendet wir·!, damit ein ρ -Injektor 91 und ein p⁺-Eingangsbereich 92 gebildet werden, wie dies in Fig» 1OD dargestellt ist.

Schließlich werden die verbleibenden Siliziumnitridfilme 85 und 88 entfernt, und dann werden Zwischenverbindungselektroden 93a, 93b erzeugt, wie dies in Fig, 1OE dargestellt ist, um ein gewünschtes SITL-Bauele:aent zu bilden»

Fig. 11ä ist eine Draufsicht des hergestellten SITL-BauelementSo D.h., Fig» 1OE entspricht dem Querschnitt entlang der Linie A-A von Fig=, 1 "A. Andererseits ist Fig« 11B 3S ein Schnitt entlang der Linie B-B von Fig= 11A.

Das oben beschriebene Verfahren zum Herstellen eines SITL-Bauelements hat auch die Vorteile/ die bereits anhand des " Beispieles 1 erläutert wurden.

Beispiel 3

Die Fig.12A bis 12D zeigen zusammen, wie ein MOS-Transistor durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt wurde.

Fig. 12A zeigt, daß ein ρ -Diffusionsbereich 102 zur Ver-Hinderung einer Feldinversion und eine Oxidisolierschicht 103 zuvor auf dem Oberflächenbereich eines p-Halbleitersubstrates 101 gebildet werden. Dann wird ein Siliziumdioxidfilm (Kissenoxidfilm), der etwa 100 S (0,01 um) dick ist (nicht dargestellt), auf der gesamten Oberfläche gebildet, wonach ein Siliziumnitridfilm 104 _r der etwa 500 bis 1000 S (0,05 bis 0,1 um) dick ist, auf dem Kissenoxidfilm aufgetragen wird. Der so gebildete Siliziumnitridfilm 104 wird selektiv durch Photolithographie entfernt, und dann wird der (nicht gezeigte) freiliegende Kissenoxidfilm ebenfalls entfernt, um selektiv das Substrat 101 freizulegen. Weiterhin wird ein Siliziumdioxidfilm 105 (Gate-Oxidfilm)., der etwa 400 bis 1000 A* (0,04 um bis 0,1 um) dick ist, auf der freiliegenden Oberfläche des Substrates 101 gebildet (vgl. Fig. 12A).
25

Im nächsten Verfahrensschritt wird ein geschichtetes Muster aus einem mit einem η -Fremdstoff dotierten Polysiliziumfilm 106, der etwa 4000 A* (0,4 um) dick ist, einem CVD-SiO₂-FiIm 107, der etwa 8000 & (P,8 um) dick ist, und einem Siliziumnitridfilm 108, der etwa 1000 R (0,1 um) dick ist, auf wenigstens dem Gate-Oxidfilm 105 gebildet, wie dies in Fig. 12B dargestellt ist. Eine geringe Abweichung ist bei der Herstellung des geschichteten Musters annehmbar. Dann wird ein Siliziumdioxidfilm 109, der etwa 1000 bis 2000 8 (0/1 bis 0,2 um) dick ist, entlang der Seitenwand des Polysiliziumfilmes 106 mittels thermischer Oxidation erzeugt. Weiterhin werden die Siliziumnitrid-

filme 104 und 108 entfernt, xfonach ein n-Fremdstoff in das Substrat 101 eingeführt wird, x-7obei das geschichtete Muster der Filme 106 und 107 als die Maske verwendet wird, um einen Source-Bereich 110 und einen Drain-Bereich 111 zu bilden, wie dies in Fig.12C gezeigt ist= Schließlich %-txrä eine Metallelektrode 112 erzeugt, ttfie dies in Fig₀ 12D dargestellt ist, um einen gewünschten MOS-Transistor herzustellen. Fig. 12E ist eine Draufsicht von Fig„ 12D„

Es ist von Bedeutung, daß ein dichter Isolierfilm,, d.h. der Siliziumoxidfilm 109, entlang der Seitenwand des mit Fremdstoff dotierten Polysiliziumfilmes 106 erzeugt wird, der die Gate-Elektrode des MOS-Transistors bildet- Daraus folgt, daß ein Kurzschluß zwischen dem Source- und dem Drain-Bereich fehlerfrei verhindert werden kann= Auch wird eine hohe Schwellenwertspannung zwischen dem Source-Bereich und Gate geliefert. Weiterhin kann der Transistor mit hoher Geschwindigkeit betrieben werden? da die Diffusionskapazität verringert ist»

-if-

Leerseite

Claims (13)

1. Patentansprüche

   Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß man auf einem Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps einen eine oder mehrere öffnung(en) aufweisenden, oxidationsbeständigen, isolierenden Film ausbildet; unter Verwendung einer der Größe der öffnung(en) im wesentlichen entsprechenden Maske zumindest auf der (den) Öffnung (en) des isolierenden Films ein verunreinigungsdotiertes Polysiliziummuster erzeugt; auf der: freiliegenden Oberfläche des Polysiliziummusters durch thermische Oxidation einen Siliziumoxidfilm ausbildet; den isolierenden Film entfernt? ein leitendes Material ablagert und schließlich die lei- *'

   1 tende Materialschicht zur Ausbildung einer von dem <?;

   Polysiliziummuster durch den Siliziumoxidfilm isolierten Verbindungselektrodenschicht mit einem Muster versieht (pattern).
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den oxidationsbeständigen, isolierenden Film

   ²^ aus Siliziumnitrid oder Aluminiumoxid bildet.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das verunreinigungsdotierte Polysiliziummuster ausbildet, indem man auf der gesamten Oberfläche nichtdotiertes Polysilizium ablagert, die abgelagerte Polysiliziumschicht mit einer Verunreinigung dotiert und die dotierte Polysiliziumschicht auf photolithographischem Wege unter Verwendung einer der Größe der Öffnung(en) des oxidationsbeständigen, isolierenden Films im wesentlichen entsprechenden * Maske mit einem Muster versieht (pattern).
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das verunreinigungsdotierte Polysiliziummuster ausbildet, indem man auf der gesamten Oberfläche verunreinigungsdotiertes Polysilizium ablagert und die abgelagerte Polysiliziumschicht auf photolithographischem Wege unter Verwendung einer der Größe der Öffnung (en) des oxidationsbeständigen, isolierenden Films im wesentlichen entsprechenden Maske mit einem Muster versieht (pattern).
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Polysiliziummuster vor der thermischen Oxidation mit einem Siliziumoxidfilm abdeckt und den .SiIi-* ziumoxidfilm mit einem Siliziumnitridfilm versieht.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Polysiliziummuster mit einer Verunreinigung des ersten Leitfähigkeitstyps dotiert, wobei zumindest der Hauptteil des Polysiliziummusters in direktem Kontakt mit dem Halbleitersubstrat steht, und' daß man die in dem Polysiliziummuster enthaltene Verunreinigung auf thermischem Wege in den Substratoberflächenbereich diffundiert, um einen Halbleiterbereich des ersten Leitfähigkeitstyps zu bilden.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Diffusion der Verunreinigung während der thermischen Oxidation durchführt.
8. 8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Bildung mindestens eines Halbleiterbereichs eines zweiten Leitfähigkeitstyps vor Ausbildung des oxidationsbeständi-

   gen, isolierenden Films in das Halbleitersubstrat eine Verunreinigung des zweiten Leitfähigkeitstyps einführt.
9. 9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man nach der thermischen Oxidation zur Ausbildung einer Reihe von HaIbleiterbereichen eines zweiten Leitfähigkeitstyps zusätzlich unter Verwendung des Siliziumoxidfilms als Maske in den Substratoberflächenbereich eine Verunreinigung des zweiten Leitfähigkeitstyps einführt.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die zusätzliche Einführung einer Verunreinigung des zweiten Leitfähigkeitstyps der Entfernung des oxidationsbeständigen, isolierenden Films, vorschaltet.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,

    daß man die zusätzliche Einführung einer Verunreini- «

    gung des zweiten Leitfähigkeitstyps der Entfernung des oxidationsbeständigen, isolierenden Films nach- *

    schaltet.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man weiterhin zur Ausbildung einer Reihe von Halbleiterbereichen des zweiten Leitfähigkeitstyps nach der thermischen Oxidation unter Verwendung des .Siliziumoxidfilms als Maske in den Substratoberflächenbereich eine Verunreinigung des zweiten Leitfähigkeitstyps einführt.
13. 13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1

    bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man zwischen dem Polysiliziummuster und dem Halbleitersubstrat einen Oxidfilm vorsieht und daß man zur Ausbildung einer Reihe von Halbleiterbereichen eines zweiten Leitfähigkeitstyps nach der thermischen Oxidation unter «

    Verwendung des Siliziumoxidfilms als Maske in den Substratoberflächenbereich eine Verunreinigung des zwei- f ten Leitfähigkeitstyps einführt. j