DE3136731A1 - Method of fabricating a semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
Verfahren zum Herstellen einer HalbleiteranordnungMethod for manufacturing a semiconductor device
Die Erfindung betrifft ein Varfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung mit zwei nebeneinander liegenden Halbleiterzonen vom gleichen Leitungstyp, jedoch unterschiedlicher Tiefe, die von einer Halbleiteroberfläche aus in einem Halbleiterkörper hergestellt werden.The invention relates to a method for producing a semiconductor arrangement with two adjacent semiconductor zones of the same conductivity type, however different depths from a semiconductor surface in a semiconductor body getting produced.
Bei Halbleiteranordnungen mit zwei nebeneinander liegenden Halbleiterzonen vom gleichen Leitungstyp, jedoch unterschiedlicher Eindringtiefe kommt es in manchen Fälen darauf an, daß beide Zonen möglichst nahe beieinander liegen, ohne sich jedoch zu berühren: Dies gilt beispielsweise für die Kollektorzonen und die Emitter-Anschlußzonen bei inversen Transistoren oder für Separationszonen und Basiszonen von Transistoren in einer integrierten Schaltungsanordnung.In the case of semiconductor arrangements with two semiconductor zones lying next to one another of the same conduction type, but different penetration depth, it occurs in some Make sure that both zones are as close to each other as possible, but without each other to touch: This applies, for example, to the collector zones and the emitter connection zones for inverse transistors or for separation zones and base zones of transistors in an integrated circuit arrangement.
Der Erfindungs liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches in einfacher Weise die Herstellung von relativ eng benachbarten Halbleiterzonen vom gleichen Leitungstyp mit unterschiedlicher Eindringtiefe ermöglicht.The invention is based on the object of specifying a method which in a simple manner the production of relatively closely spaced semiconductor zones made possible by the same line type with different penetration depths.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß diese Oberfläche mit einer ersten Isolierschicht bedeckt wird, daß in dieser ersten Isolierschicht eine erste Offnung-zum Herstellen der ersten Halbleiterzone mit der~geringeren Tiefe undeine zweit Öf-nung,zum Herstellen der zweitens Halbleiterzone mit der größeren Tiefe hergestellt werden, daß auf die Oberfläche mit der ersten ISOlièrschicht und den beiden Öffnungen eine zweite Isolierschicht aufgebracht wird, daß mittels der Fotolacktechnik das Material der zweiten Isolierschicht aus der zweiten Öffnung in der ersten Isolierschicht entfernt wird, daß zur Erzeugung der zweiten Halbleiterzone in einem Vorprozeß Störstellen durch die freigelegte Öffnung in den Halbleiterkörper bis zu einer Tiefe eingebracht werden, die noch nicht der endgültigen Tiefe der Halbleiterzone entspricht, daß in einer oder mehreren Nachdiffusionen die zweite Halbleiterzone tiefer in den Halbleiterkörper eindiffundiert wird, daß dann das Material der zweiten Isolierschicht auch aus der ersten Öffnung in der ersten-Isolierschicht entfernt wird und daß durch die erste Öffnung die erste Halbleiterzone im Halbleiterkörper hergestellt wird.This task is carried out in a method of the type mentioned at the beginning solved according to the invention in that this surface with a first insulating layer is covered, that in this first insulating layer a first opening-for Production of the first semiconductor zone with the ~ shallower depth and a second opening for Production of the second semiconductor zone with the greater depth can be produced, that on the surface with the first insulating layer and the two openings one second insulating layer is applied that by means of the photoresist technology, the material the second insulating layer from the second opening in the first insulating layer it is removed that for the production of the second semiconductor zone in a preprocessing defects introduced through the exposed opening into the semiconductor body to a depth that does not yet correspond to the final depth of the semiconductor zone that in one or more post-diffusions, the second semiconductor zone deeper into the semiconductor body is diffused in that then the material of the second insulating layer also from the first opening in the first insulating layer is removed and that through the first Opening the first semiconductor zone is produced in the semiconductor body.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß beide Öffnungen trotz unterschiedlicher Eindringtiefen der beiden Halbleiterzonen in einer Maske, nämlich der ersten Isolierschicht, gleichzeitig hergestellt werden, so daß diese Offnungen optimal aufeinander einjustiert werden können. Das Entfernen des Materials der zweiten Isolierschicht ist dagegen ein unkritischer Prozeß. Durch das Verfahren nach der Erfindung ist ein kleiner Abstand zwischen den beiden Halbleiterzonen unter Einhaltung des erforderlichen Sicherheitsabstandes gewährleistet. Kleine Abstände zwischen Halbleiterzonen in einem Halbleiterkörper sind vor allem bei integrierten. Schaltungsanordnungen von Vortei,l, da kleine Abstände zwischen Halbleiterzonen eine hohe Packungsdichte ermöglichen.The invention has the advantage that both openings despite different Penetration depths of the two semiconductor zones in a mask, namely the first insulating layer, are produced at the same time, so that these openings are optimally adjusted to one another can be. The removal of the material of the second insulating layer is against it an uncritical process. With the method according to the invention, there is a small one Distance between the two semiconductor zones in compliance with the required Safety distance guaranteed. Small distances between semiconductor zones in a semiconductor body are mainly integrated with. Circuit arrangements of Advantage, because small distances between semiconductor zones enable a high packing density.
Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbei spiel näher erläutert.The invention will be described in more detail below using an exemplary embodiment explained.
Das Ausführungsbeispiel befaßt sich mit der Herstellung 2 von inversen Transistoren einer I L-Schaltung, von der jedoch nur ein kleiner Ausschnitt dargestellt werden kann Bei der Herstellung der inversen Transistoren für eine Schaltung geht man gemäß der Figur 1 von einem- scheibenförmigen Halbleiterkörper 1 aus, der beispielsweise aus Silicium besteht und den n-Leitungstyp aufweist. Die eine Hauptfläche des Halbleiterkörpers 1 wird mit einer Isolierschicht 2 bedeckt, die die Funktion einer Maske hat und beispielsweise aus Siliciumdioxid besteht. In der Isolierschicht 2 werden mittels der Fotolacktechnik Öffnungen hergestellt und durch diese Öffnungen die beiden Basis-Injektorzonen 3 und 4 in den Halbleiterkörper 1 eindiffundiert. Erfolgt die Diffusion der Basis-Injektorzonen 3 und 4, die im Ausführungsbeispiel den p-Leitungstyp aufweisen, in einer oxidierenden Atmosphäere, so werden, wie die Figur 1 zeigt, die Öffnungen während der Diffusion wieder teilweise geschlossen.The embodiment deals with the production 2 of inverse Transistors of an I L circuit, of which only a small section is shown When making the inverse transistors for a circuit is all about 1 from a disk-shaped semiconductor body 1, which for example consists of silicon and has the n-conductivity type. One main surface of the semiconductor body 1 is covered with an insulating layer 2, which has the function of a mask and for example made of silicon dioxide. In the insulating layer 2 are means The photoresist technology creates openings and through these openings the two basic injector zones 3 and 4 diffused into the semiconductor body 1. The diffusion of the basic injector zones takes place 3 and 4, which have the p-conductivity type in the exemplary embodiment, in an oxidizing Atmospheres, as FIG. 1 shows, the openings become during diffusion partially closed again.
Die Isolierschicht 2 dient nicht nur als Maske bei der Herstellung der Basis-Injektorzonen 3 und 4, sondern auch als Maske bei der Herstellung der Kollektorzone und der Emitter-Anschlußzone. Die Kollektorzone und die Emitter-An schlußzone haben zwar den gleichen Leitungstyp, jedoch verschiedene Eindringtiefen. Bei der Herstellung von Zonen gleichen Leitungstyps mit unterschiedlicher Eindringtiefe ist es bei bekannten Verfahren üblich, daß in der Isolierschicht zunächt nur eine Öffnung hergestellt wird, daß durch diese Öffnung Störstellen in den Halbleiterkörper eingebracht werden. Eine nicht gleichzeitige Herstellung von zwei Öffnungen in einer Isolierschicht hat jedoch den Nachteil, daß zwei kritische Justiervorgänge erforderlich sind, die die Herstellung eines möglichst geringen Abstandes zwischen zwei Zonen unter Einhaltung des erforderlichen Sicherheitsabstandes- erschweren Um diesen Nachteil zu vermeiden, werden gemäß der Erfindung nach der Figur 2 beide Öffnungen in der ersten Isolierschicht 2 gleichzeitig hergestellt. Gemäß der Figur 3 wird jedoch die erste Öffnung 5 nachträglich wieder geschlossen, in dem eine zweite Isolierschicht 7 auf die Oberfläche aufgebracht wird. Besteht die erste Isolierschicht 2 beispielsweise aus Siliciumoxid, so besteht.die zweite Isolierschicht 7 beispielsweise aus -Siliciumnitrid.The insulating layer 2 is not only used as a mask during manufacture the base injector zones 3 and 4, but also as a mask in the manufacture of the Collector zone and the emitter connection zone. The collector zone and the emitter on Terminal zones have the same line type, but different penetration depths. When producing zones of the same line type with different penetration depths it is customary in known methods that initially only one in the insulating layer Opening is produced that through this opening impurities in the semiconductor body brought in will. A non-simultaneous production of two openings in an insulating layer however, has the disadvantage that two critical adjustment operations are required the creation of the smallest possible distance between two zones in compliance the necessary safety distance - make it more difficult To avoid this disadvantage, According to the invention according to FIG. 2, both openings in the first insulating layer 2 produced at the same time. According to Figure 3, however, the first opening 5 is subsequently closed again, in which a second insulating layer 7 is applied to the surface will. If the first insulating layer 2 consists, for example, of silicon oxide, then there is second insulating layer 7 made of silicon nitride, for example.
Die zweite Isolierschicht 7 muß die Eigenschaft haben, daß sie sich mit einem anderen Ätzmittel ätzen läßt als die erste Isolierschicht 2.The second insulating layer 7 must have the property that they can be etched with a different etchant than the first insulating layer 2.
Die zweite Öffnung 6 muß nunmehr wieder freigelegt werden.The second opening 6 must now be exposed again.
Zu diesem Zweck wird gemäß der Figur 4 auf die zweite Isolierschicht 7 eine Fotolackschicht 8 aufgebracht, die gemäß der Figur 5 so strukturiert belichtet und geätzt wird, daß die zweite Isolierschicht 7 im Bereich über der zweiten Öffnung 6 wieder freigelegt wird. Danach wird im Bereich der Öffnung 6 gemäß der Figur 6 die zweite Isolierschicht 7 entfernt und dadurch die Halbleiteroberslächs in diesem Bereich freigelegt. Anschließend wird die Fotolackschicht 8 entfernt (Figur 7) und gemäß der Figur 8 werden in einer Vordiffusion Störstellen durch die Öffnung 6 in den Halbleiterkörper 1 eindiffundiert. Dabei entsteht die zweite Halbleiterzone 9, die ihre endgültige'Konfiguration nach zwei Nachdiffusionen und der Kollektordiffusion erhält. Die Halbleiterzone 9, die als Emitter-Anschlußzone dient, ist an und für sich ringförmig ausgebildet, was in den Figuren allerdings nicht dargestellt ist.For this purpose, according to FIG. 4, the second insulating layer is applied 7, a photoresist layer 8 is applied, which exposes in a structured manner according to FIG and it is etched that the second insulating layer 7 in the area above the second opening 6 is exposed again. Thereafter, in the area of the opening 6 according to FIG the second insulating layer 7 is removed and thereby the semiconductor surface in this Area exposed. The photoresist layer 8 is then removed (FIG. 7) and According to FIG. 8, in a prediffusion, impurities are formed through the opening 6 in diffused into the semiconductor body 1. This creates the second semiconductor zone 9 which are their final 'configuration after two post-diffusions and the collector diffusion receives. The semiconductor zone 9, which is used as an emitter connection zone serves, is in and of itself ring-shaped, which in the figures, however is not shown.
Auf die Vordiffusion folgen zwei Nachdiffusionen, bei denen die Halbleiterzone 9 gemäß der Figur 9 tiefer in den Halbleiterkörper 1 eindiffundiert wird. Die erste Nachdiffusion erfolgt in oxidierender Atmosphäre bei einer Temperatur unter 950 OC. Dabei entsteht eine in den Figuren nicht dargestellte Oxidschicht, die bei feuchter Oxidation auf phosphordotierten Bereichen wesentlich schneller aufwächst als auf den übrigen Bereichen der Halbleiterscheibe. Sind die Halbleiterzonen 9 mit Phosphor dotiert, so wird die Oxidstufe über der Halbleiterzone 9 stark abgebaut. Im Fenster 5 (Kollektorfenster> bildet sich wegen der Nitridbedeckung kein Oxid.The pre-diffusion is followed by two post-diffusions, in which the semiconductor zone 9 according to FIG. 9 is diffused deeper into the semiconductor body 1. The first Post diffusion takes place in an oxidizing atmosphere at a temperature below 950 OC. This creates an oxide layer (not shown in the figures), which when it is humid Oxidation on phosphorus-doped areas grows much faster than on the remaining areas of the semiconductor wafer. Are the semiconductor zones 9 with phosphorus doped, the oxide stage over the semiconductor zone 9 is severely degraded. In the window 5 (collector window> no oxide is formed due to the nitride cover.
Im Anschluß an die erste Nachdiffusion erfolgt eine zweite Nachdiffusion bei höherer Temperatur, bei der die Emitter-Anschlußzone 9 noch tiefer in den Halbleiterkörper 1 ein diffundiert wird. Anschließend wird die zweite Isolierschicht 7 aus Siliciumnitrid gemäß der Figur 10 abgeätzt, so daß das Kollektorfenster 5 wieder freiliegt. Danach wird die Kollektorzone 10 durch Ionenimplantation oder durch Diffusion hergestellt (Figur 10).The first post-diffusion is followed by a second post-diffusion at a higher temperature, at which the emitter connection zone 9 goes even deeper into the semiconductor body 1 is diffused. Then the second insulating layer 7 is made of silicon nitride Etched off according to FIG. 10, so that the collector window 5 is exposed again. Thereafter the collector zone 10 is produced by ion implantation or by diffusion (Figure 10).
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US3837936A (en) * | 1971-11-20 | 1974-09-24 | Itt | Planar diffusion method |
US3928081A (en) * | 1973-10-26 | 1975-12-23 | Signetics Corp | Method for fabricating semiconductor devices using composite mask and ion implantation |
DE2558925A1 (en) * | 1974-12-27 | 1976-07-08 | Tokyo Shibaura Electric Co | METHOD OF MANUFACTURING A SEMICONDUCTOR DEVICE IN THE TECHNOLOGY OF INTEGRATED INJECTION LOGIC |
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1981
- 1981-09-16 DE DE19813136731 patent/DE3136731A1/en not_active Withdrawn
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