DE3408552A1

DE3408552A1 - Halbleitervorrichtung und verfahren zur herstellung derselben

Info

Publication number: DE3408552A1
Application number: DE19843408552
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Yokohama Kinoshita; Toshio Yokosuka Kanagawa Yonezawa
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-03-10
Filing date: 1984-03-08
Publication date: 1984-09-20
Also published as: JPS59165455A; GB8405871D0; GB2137019A

Description

HOFFMANN · EITLE &"PART*NE1=?

PATENT- UND RECHTSANWÄLTE PATENTANWÄLTE DIPL.-INQ. W. EITLE . DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL-ING. W. LEHN DIPL.-ING. K. FDOHSLE . DR. RER. NAT. B. HANSEN . DR. RER. NAT. K-A. BRAUNS · DIPL.-ING. K. GDRQ DIPL.-ING. K. KOHLMANN ■ RECHTSANWALT A. NETTE

Tokyo Shibaura Denki

Kabushiki Kaisha

Kawasaki-shi

Japan 39 946

Halbleitervorrichtung und Verfahren zur Herstellung derselben

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung mit einer verbesserten Schicht hoher Dichte, so daß der Kollektorserienresonanzwert in dem bipolaren Transistor vermindert wird, und ein Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung.

Ein üblicher NPN-Typ-Transistor hat z.B. den in Fig. 1 gezeigten Aufbau. D.h., auf einem P-Typ-Halbleitersubstrat 1 ist eine N-Typ-Halbleiterschicht 3 ausgebildet, in der eine N-Typ-Kollektorzone 5, eine P-Typ-Basiszone 7 und eine N-Typ-Emitterzone 9 hoher Dichte ausgebildet sind. Zwischen dem Halbleitersubstrat 1 und der Halbleiterschicht 3 ist weiter eine N-Typ eingebettete Schicht 11 hoher Dichte ausgebildet, und weiter ist eine Schicht 13 hoher Dichte ausgebildet, die sich von der Oberfläche

ARABELLASTRASSE 4 · D-BOOO MÖNCHEN 81 · TELEFON COSSJ B11087 · TELEX β-29619 CPATHEJ . TELEKOPIERER 91835Ο

der Halbleiterschicht 3 bis zur eingebetteten Schicht 11 hoher Dichte erstreckt. Der so ausgebildete NPN-Typ-Transistor ist somit elektrisch von anderen Inseln mittels einer Trennzone 15 getrennt. 5

Im Fall einer Halbleitervorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau sind die eingebettete Schicht 11 hoher Dichte und die Schicht 13 hoher Dichte vorgesehen, um den Kollektorreihenwiderstand zu vermindern. Im allgemeinen hat die N-Typ-Störstellendichte in der Schicht 13 hoher Dichte eine Oberflächenkonzentration im Bereich

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von 10 bis 10 cm . Die Schicht 13 hoher Dichte wird üblicherweise mittels Thermodiffusion ausgebildet. Wie beispielsweise in Fig. 2 dargestellt wird ein Oxidfilm (SiO₃) 17, der auf einem Wafer mittels Lichtätzens ausgebildet wurde, an einer bestimmten Zone zur Ausbildung einer öffnung 19 entfernt. Ein N -Material hoher Dichte, wie z.B. POCl₃ (Phosphoroxichlorid) wird dann beispielsweise auf dem Wafer bei einer Temperatur von 900⁰C bis 11OQ⁰C abgelagert, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Darauf wird der Wafer einer Thermodiffusion in einer Stickstoffgasatmosphäre bei 900⁰C bis 1200⁰C unterworfen, um die Schicht 13 hoher Dichte auszubilden.

Im Fall des oben beschriebenen bekannten Verfahrens zur Ausbildung einer Schicht 13 hoher Dichte traten jedoch Kristallfehler, wie z.B. Fehlorientierungen, Niederschläge und Versetzungen in der Nachbarschaft der Schicht 13 hoher Dichte auf, weil die Störstellen einer Diffusionsbehandlung bei hoher Temperatur unterworfen wurden. Ebenfalls war es bei dem Verfahren zur Ausbildung der Schicht 13 hoher Dichte in dieser Art, in der die Störstellen thermisch diffundiert wurden, schwierig, eine Schicht 13 hoher Dichte auszubilden, die ein ausreichend geringes Widerstandsverhältnis aufwies.

Weiter ändern sich im Falle, in dem die Schicht 13 hoher Dichte auch nach der Ausbildung der Basis- und Emitterzonen 7 und 9 ausgebildet ist, die Übergangsflächen zwischen dem Kollektor und der Basis, und zwischen dem Emitter und der Basis, wie dies mittels gestrichelter Linie in Fig. 1 dargestellt ist, z.B. aufgrund der Hochtemperaturbehandlung. Das bedeutet, daß eine Steuerung in den PN-Übergangsflächen fehlte. Weiter war die Ausbeute der Halbleitervorrichtungen, die gemäß diesem Verfahren hergestellt wurden aufgrund der auftretenden Kristallfehler und aufgrund der Änderung der PN-Übergangs flächen schlecht. Weiter ist im Fall, daß die Halbleitervorrichtung nach dem bekannten Verfahren hergestellt wird, d.h. daß die Halbleitervorrichtung eine Schicht 13 hoher Dichte hat, die mittels Thermodiffusion in einem Teil der monokristallinen Halbleiterschicht 3 ausgebildet wird, weder der Widerstand der Schicht 13 hoher Dichte noch der Kollektorreihenwiderstand klein genug. Weiter sind Kristallfehler, wie z.B. Fehlorientie-0 rungen, Niederschläge und Versetzungen in der Nähe der Schicht 13 hoher Dichte vorhanden. Eine Halbleitervorrichtung mit derartigen Kristallfehlern hat einen gesteigerten Leckstrom. Stehspannungen zwischen der Schicht 13 hoher Dichte und der Basiszone 7, zwischen der Schicht 13 hoher Dichte und der Emitterzone 9 und zwischen den mittels der Isolierungszone 15 getrennten Inseln sind niedrig. Die Trennung zwischen diesen Schichten, Zonen und Inseln ist nicht ausreichend. Weiter sind die Kristalldefekte eine Quelle für Rauschen. Da der Leckstrom steigt, während die Stehspannung aufgrund der Kristalldefekte abnimmt, ist es unmöglich, eine Schicht 13 hoher Dichte ausreichend nahe an der Basiszone 7 auszubilden, wodurch der Integrationsgrad gering bleibt.

Um zu verhindern,, daß diese Kristallfehler ausgebildet werden, sollten die Dichten der zu diffundierenden Stör-

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stellen und die Temperatur bei der Diffusion niedrig sein. Wenn dies jedoch der Fall ist, wird es schwierig, den Kollektorserienwiderstand zu erniedrigen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher,diese Nachteile zu vermeiden.

Mit der Erfindung soll in vorteilhafter Weise eine Halbleitervorrichtung geschaffen werden, die einen kleinen Kollektorserienwiderstand aufweist, die frei von Kristallfehlern ist, die einen Leckstrom bewirken und bei der die isolierende Stehspannung und der Integrationsgrad hoch sind.

Weiter soll mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung geschaffen werden, die einen niedrigen Kollektorserienwiderstand aufweist, die frei von Kristallfehlern ist, und die gleichförmige Eigenschaften aufweist, wobei der Integra-0 tionsgrad und die Ausbeute hoch sind.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1,7 und 12 gekennzeichnete Erfindung gelöst.

Gemäß der Erfindung wird eine Halbleitervorrichtung geschaffen, die ein Halbleitersubstrat einer ersten Leitfähigkeit, einer auf dem Halbleitersubstrat ausgebildeten Halbleiterschicht einer zweiten Leitfähigkeit, eine in der Halbleiterschicht ausgebildete Kollektorzone, 0 eine benachbart zur Kollektorzone in der Halbleiterschicht ausgebildete Basiszone, eine in der Basiszone ausgebildete Emitterzone, eine an einem bestimmten Gebiet zwischen dem Halbleitersubstrat und der Halbleiterschicht ausgebildete, eingebettete Schicht einer zweiten Leitfähigkeit, und eine Schicht hoher Dichte aus einem Material, das von dem der Halbleiterschicht unterschiedlich

ist und sich von der Oberfläche der Halbleiterschicht bis mindestens zur Kollektorzone erstreckt, umfaßt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer derartigen Halbleiterzone umfaßt das Ausbilden einer eingebetteten Schicht einer zweiten Leitfähigkeit an einem bestimmten Gebiet in dem oberen Teil eines Halbleitersubstrats einer ersten Leitfähigkeit, das Ausbilden einer Halbleiterschicht einer zweiten Leitfähigkeit auf dem Halbleitersubstrat und der eingebetteten Schicht, das Ausbilden einer Basiszone einer ersten Leitfähigkeit in der Halbleiterschicht so, daß die Basiszone eine Oberfläche aufweist, die im wesentlichen mit der der Halbleiterschicht fluchtet, wodurch eine Kollektorzone einer zweiten Leitfähigkeit ausgebildet wird, die die Basiszone umschließt, das Ausbilden einer Emitterzone- einer zweiten Leitfähigkeit in der Basiszone so, daß die Emitterzone eine Oberfläche aufweist, die im wesentlichen mit der der Basiszone fluchtet, das Ausbilden einer Nut mit einer vorbestimmten Tiefe in einem spezifizierten Gebiet der Halbleiterschicht, wobei dieser Schritt nach einem der Verfahrensschritte des Ausbildens einer Halbleiterschicht, des Ausbildens einer Basiszone und des Ausbildens einer Emitterzone durchgeführt wird und Ablagern -eines Materials in der Nut, das von dem der Halbleiterschicht unterschiedlich ist, wobei dieser Schritt nach dem Ausbilden einer Nut durchgeführt wird.

Mit der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung können folgende Vorteile erreicht werden. Irgendein Material, das ein ausreichend kleines Widerstandsverhältnis aufweist, kann zur Ausbildung der Schicht hoher Dichte ausgewählt werden, wodurch der Kollektorserienwiderstand ausreichend klein gemacht werden kann. In der Nähe der Schicht hoher Dichte werden keine Kristallfehler bewirkt.

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Der Leckstrom zwischen den Zonen oder zwischen dem Kollektor und der Basis kann z.B. in der Halbleitervorrichtung vermindert werden, wohingegen die Stehspannung dazwischen gesteigert werden kann, wodurch man eine zuverlässigere Halbleitervorrichtung erhält. Aufgrund der Tatsache, daß der Leckstrom vermindert und die Stehspannung vergrößert werden, wie oben beschrieben, kann die Schicht hoher Dichte näher an der Basiszone ausgebildet werden, wodurch der Integrationsgrad ebenfalls verbessert wird.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung wird eine Schicht hoher Dichte ausgebildet, wobei man ein Material verwendet, das ein ausreichend kleines Widerstandsverhältnis aufweist, wodurch ermöglicht wird, daß die Halbleitervorrichtung einen kleinen Kollektorreihenwiderstand aufweist. Ebenfalls ist es gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht notwendig, eine Schicht hoher Dichte mittels Thermodiffusion bei einer hohen Temperatur auszubilden. Daher werden keine Kristallfehler in der Nähe der Schicht hoher Dichte bewirkt, so daß die Ausbeute der Halbleitervorrichtungen verbessert wird. Aufgrund der Tatsache, daß keine Kristalldefekte vorhanden sind, kann die Schicht hoher Dichte näher an der Basiszone ausgebildet werden, wodurch man eine Halbleitervorrichtung mit einer hohen Integrationsdichte erhält. Da es weiter nicht notwendig ist, die Schicht hoher Dichte mittels Störstellendiffusion bei hoher Temperatur auszubilden, ist die Steuerfähigkeit bezüglich der PN-Übergangsstellen, wie z.B. die zwischen dem Emitter und der Basis und zwischen der Basis und dem Kollektor verbessert.

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

Fig. 1 eine Schnittansicht zur Darstellung des

Aufbaus einer üblichen Halbleitervorrichtung;

Fig. 2 und 3 Schnittansichten zur Darstellung des

Verfahrens zur Herstellung der üblichen Halbleitervorrichtungen;

Fig. 4 bis 9 Schnittansichten zur Darstellung des 0 Herstellungsverfahrens einer Halbleiter

vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

eine Schnittansicht zur Darstellung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung;

ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen der Frequenz und dem Rauschwert (NF) von einer gewöhnlichen Halbleitervorrichtung verglichen mit der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung;

Fig. 12 eine Schnittansicht zur Darstellung eines anderen Herstellungsverfahrens zur Her

stellung der Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung;

eine Schnittansicht zur Darstellung des Aufbaus der"anderen Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung;

eine Schnittansicht zur Darstellung eines weiteren Herstellungsverfahrens für eine Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung; und

	Fig.	10
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	Fig.	11
20

	Fig.	13
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	Fig.	14
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Fig. 15 eine Schnittansicht zur Darstellung des Aufbaus eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung.
■ Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform der Halbleitervorrichtung umfaßt eine eingebettete Schicht 33 hoher Dichte vom N-Typ und Zonen 35, 37 hoher Dichte vom P-Typ, die mittels Diffusion im oberen Abschnitt eines Siliziumhalbleitersubstrats 31 vom P-Typ mittels Diffusion ausgebildet sind. Auf ihnen ist mittels Epitaxialwachstum eine Halbleiterschicht 39 vom N-Typ und auf der Halbleiterschicht 39 ist ein Oxidfilm (SiO₂) 41 ausgebildet. Es wird angenommen, daß die Halbleiterschicht 39 5 μπι dick ist und einen spezifischen Widerstand von 1,5 bis 2,0 -Ώ- m~ hat. Um die Isolationszonen unter den in Fig. 4 gezeigten Bedingungen auszubilden, wird der Oxidfilm 41 in gewissen Gebieten zur Ausbildung von öffnungen 43 und 45, siehe Fig. 5, fotogeätzt. Dann werden Störstellen vom P-Typ, wie z.B. Bor, durch die öffnungen - 43 und 45 zur Ausbildung von Isolationszonen 47 und 49 (siehe Fig. 6) diffundiert. Die Trennung kann ebenfalls durch andere Verfahren als die Oxidfilmtrennung erreicht werden. Der Oxidfilm 41 wird wahlweise in dem Gebiet fotogeätzt, in dem eine Schicht hoher Dichte ausgebildet werden soll, um den Kollektorserienwiderstand zu vermindern, indem eine öffnung 51 ausgebildet wird, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist. In einem Mischgas von z.B. SiCl., Cl„ und H„ wird mittels aktiven Ionen-0 ätzens ein Plasma erzeugt, so daß die Halbleiterschicht 39 wahlweise weggeätzt wird. Der Oxidfilm 41 wird dann als eine Maske verwendet. Auf diese Weise wird in der Halbleiterschicht 3 9 unter der öffnung 51 eine Nut 53 ausgebildet. Die Tiefe dieser Nut 53 ist im wesentlichen gleich der Dicke der Halbleiterschicht 39. Die Nut 53 erstreckt sich bis zur eingebetteten Schicht 33 hoher

Dichte vom N-Typ. Ein von dem Material der monokristallinen Halbleiterschicht 39 unterschiedliches Material wird dann in der Nut 53 abgelagert, wie dies in Fig. dargestellt ist. Das Material ist von einem Leitfähigkeitstyp. Dies wird durch Ablagern von polykristallinem Silizium sowohl in der Nut 53 und auf dem Oxidfilm 41 entsprechend der chemischen Dampfablagerung (CVD) verwirklicht, wobei das polykristalline Silizium eine N-Typ-Störstelle hoher Dichte aufweist. Insbesondere werden z.B. SiH. (Silan)-Gas und Dotiergas (z.B. PH-., AsH^) gleichzeitig bei einer Temperatur von 500⁰C bis 700⁰C zur Durchführung einer Pyrolyse zugeführt, so daß polykristalline Siliziumschichten 55 und 57, in denen die Dichte der N-Typ-Störstellen hoch ist, ausgebildet werden. Die thermische Behandlung wird durchgeführt, um die polykristalline Siliziumschicht 55 in der Nut 53 elektrisch aktiv zu machen. Dann wird ein Oxidfilm auf der polykristallinen Siliziumschicht 57 ausgebildet. Dieser Oxidfilm wird wahlweise geätzt, um einen Oxidfilm 59 auf der polykristallinen Siliziumschicht 55 zurückzulassen. Die Siliziumschicht 57 wird geätzt, indem der Oxidfilm 59 als Reserve verwendet wird, wie dies in Fig. 9 gezeigt ist. Eine P-Schicht (Basis) 61 für den NPN-Transistor wird nach dem bekannten Verfahren ausgebildet, wie dies in Fig. 10 dargestellt ist. Dann wird eine N⁺-Schicht (Emitter 63) in der P-Schicht 61 ausgebildet. Eine andere Zone 65 in der Halbleiterschicht dient als Kollektor. Weiter werden die Basis-, Emitter- und Kollektorelektroden 67, 69 und 71 ausgebildet.

Eine Halbleitervorrichtung mit einem derartigen Aufbau wie in Fig. 10 gezeigt, wird durch die aufeinanderfolgenden oben beschriebenen Verfahrensschritte hergestellt. D.h., die N-Typ-Siliziumhalbleiterschicht 39 wird auf dem P-Typ-Siliziumhalbleitersubstrat 31 ausgebildet. Die Kollektorzone 65 wird in der Halbleiterschicht 39 aus-

gebildet. Die P-Typ-Basiszone 61 wird im oberen Abschnitt der Kollektorzone 65 ausgebildet. Die Zone 63 hoher Dichte vom N-Typ wird als ein Emitter in der Basiszone 61 ausgebildet. Die eingebettete Schicht 33 hoher Dichte vom N-Typ wird zwischen der Halbleiterschicht und dem Halbleitersubstrat 31 im unteren Abschnitt der Kollektorzone 65 ausgebildet. Die Schicht 55 hoher Dichte wird aus polykristallinem Silizium hergestellt, zu dem eine Störstelle vom N-Typ hoher Dichte hinzugefügt wird, und die Schicht 55 hoher Dichte wird so ausgebildet, daß sie sich von der Oberfläche der Halbleiterschicht 39 bis zur eingebetteten Schicht 33 erstreckt. Die Schicht 55 hoher Dichte besteht aus einem anderen Material als dem der monokristallinen Halbleiterschicht

39. Die Elemente, die den NPN-Typ-Transistor bilden, sind von anderen Inseln mittels Isolationszonen 47 und 49 vom P-Typ getrennt. Die Oberfläche der Halbleiterschicht 39 ist mittels des Oxidfilms 41 beschichtet. Die Basis-, Emitter- und Kollektorelektroden 67, 69 und 71 sind in den Basis- und Emitterzonen 61, 63 bzw. der Schicht 55 hoher Dichte ausgebildet.

Im Fall eines derartig ausgebildeten bipolaren Transistors ist der Kollektorreihenwiderstand klein, da die Schicht 55 hoher Dichte aus polykristallinem Silizium in der Nut 53 abgelagert ist. Weiter ist die Schicht 55 hoher Dichte aus polykristallinem SiIizinn ohne Diffundieren der Störstelle hoher Dichte oder ohne Behandeln bei hoher Temperatur hergestellt, so daß Kristallfehler verhindert werden. Die Leckstromabnahme und die Stehspannung der Elemente kann verbessert werden, wodurch sich eine höhere Produktivität ergibt. Während die gewöhnliche Ausbeute sich in einem Bereich von 60% bis 70% bewegte,wird mit der Erfindung eine Steigerung bis zu etwa 95% erreicht.

Der Rauschwert 1/f einer üblichen Halbleitervorrichtung wurde mit dem der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung verglichen. Die Ergebnisse sind in Fig. 11 dargestellt. Die in Fig. 11 durch (a) dargestellten Werte wurden von einer üblichen Halbleitervorrichtung erhalten, während die durch (b) in Fig. 11 dargestellten Werte von der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung stammen. Die Meßbedingungen betrugen Rg = 10 KÜ2. und Ic = 500 μΑ. Man sieht aus Fig. 11, daß die Kennwerte der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung besser als die der üblichen sind.

Es wird vorausgesetzt, daß das Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung nicht auf die oben beschriebene begrenzt ist. Beispielsweise kann gemäß Fig. 12 vorgesehen sein, daß die Nut 53 nach der Ausbildung der Basis und der Emitterzonen 61 und 63 ausgebildet wird und daß die Schicht 55 hoher Dichte dann mit polykristallinem Silizium ausgebildet wird. Die Ausbildung der Schicht 55 hoher Dichte aus polykristallinem Silizium kann auch nach der Ausbildung der P-Schicht (Basis 61) zur gleichen Zeit durchgeführt werden, wenn die Schicht 73 hoher Dichte aus polykristallinem Silizium , die als Material für die Emitterdiffusion verwendet wird, ausgebildet wird.

Obwohl die Nut 53 mittels reaktiven Ionenätzens bei der oben beschriebenen Ausführungsform ausgebildet wurde, kann sie ebenfalls z.B. mittels Ionenwalzens oder Naßätzens ausgebildet werden, wobei das Ionenwalzen verwendet wird, um Silizium mit Ionenkernen zu ätzen.

Obwohl die Schicht 55 hoher Dichte vom N-Typ aus polykristallinem Siliziun als Schicht hoher Dichte mittels CVD ausgebildet wurde, kann sie ebenfalls durch andere Verfahren, wie z.B. dem Aussetzen eines Plasmas, dem Vakuumbedampfen oder der Störstelleninjektion, nachdem

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das polykristalline Silizium mittels CVD abgelagert wurde, ausgebildet werden. Die Schicht 55 hoher Dichte ist in der Nut 53 aus polykristallinem Silizium hergestellt. Es können jedoch Aluminium (Al) , Aluminium und Silizium Aluminium, Silizium und Kupfer, Aluminium und Kupfer, Aluminiumlegierungen aus Aluminium und Abweichungsmetall oder ähnlichem, Molybdän, einer Molybdänlegierung aus Molybdän und Silizid oder ähnlichem, Wolfram, Platin und andere Metalle in der Nut 53 mittels CVD, Vakuumbedampfen, Verdampfen oder ähnlichem anstelle von polykristallinem Silizium hoher Dichte abgelagert werden. Irgendein organisches leitendes Material kann in der Nut 53 mittels Aufspinnen oder ähnlichem abgelagert werden.

Es ist für die Schicht 55 hoher Dichte aus polykristallinem Silizium nicht notwendig, daß sie die eingebettete Schicht 33 hoher Dichte erreicht, wie dies in Fig. 13 dargestellt ist. Die Tiefe der Schicht 55 hoher Dichte 0 kann entsprechend dem Wert des Kollektorwiderstands oder ähnlichem ausgewählt werden.

Obwohl die vorliegende Erfindung in Bezug auf eine NPN-Typ-Halbleitervorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung derselben beschrieben wurde, kann sie ebenfalls z.B. auf vertikale PNP-Typ-Transistoren angewandt werden. Ein Verfahren zur Herstellung des vertikalen PNP-Typ-Transistors soll unter Bezugnahme auf Fig. 14 und 15 beschrieben werden.

Wie in Fig. 14 gezeigt wird im oberen Teil eines P-Typ-Halbleitersubstrats 81 eine eingebettete Schicht 83 hoher Dichte vom N-Typ mittels Diffusion ausgebildet. Eine Kollektorzone 85 hoher Dichte vom P-Typ wird in der Schicht 83 hoher Dichte mittels Diffusion ausgebildet. Eine N-Typ-Halbleiterschicht 87 wird dann auf

dem Halbleitersubstrat 81 mittels Epitaxialwachstum oder ähnlichem ausgebildet. In dem oberen Teil der Halbleiterschicht 87 wird, wie in Fig. 15 gezeigt, eine P-Typ-Emitterzone 89 ausgebildet. Nach oder vor der Ausbildung der Emitterzone 89 wird eine Nut 91, wie oben beschrieben, ausgebildet, die sich von der Oberfläche der Halbleiterschicht 87 zur Kollektorzone 85 erstreckt. Das multi-kristalline Silizium vom P-Typ wird dann in der Nut 91 in der oben beschriebenen Weise abgelagert. Elektroden und andere Elemente werden wie oben beschrieben ausgebildet.

Wie in Fig. 15 dargestellt, hat diese ausgebildete Halbleitervorrichtung den folgenden Aufbau. Die Halbleiterschicht 87 vom N-Typ aus monokristallinem Silizium ist auf dem P-Typ-Halbleitersubstrat 81 ausgebildet. Die eingebettete Schicht 83 hoher Dichte vom N-Typ ist zwischen dem Halbleitersubstrat 81 und der Halbleiterschicht 87 ausgebildet. Die Kollektorzone 85 hoher Dichte vom P-Typ ist im oberen Teil der eingebetteten Schicht 83 hoher Dichte ausgebildet. Ein Teil 93 der Halbleiterschicht 87 auf der Kollektorzone 85 dient als Basiszone. Eine P-Typ-Emitterzone 89 ist im oberen Teil der Basiszone 93 ausgebildet. Eine Schicht 95 hoher Dichte vom P-Typ erstreckt sich von der Oberfläche der Halbleiterschicht 87 bis zur Kollektorzone 85. Die Schicht 95 hoher Dichte besteht aus polykristallinem Silizium und ist von einem anderen Material als die Schicht 87 aus monokristallinem Silizium. Die Schicht 95 hoher Dichte wird ebenfalls bei dieser Ausführungsform in einem Kreis ausgebildet, der die Basiszone 93 umgibt. Auf der Halbleiterschicht 87 wird ein Oxidfilm 97 ausgebildet. Die Basis-,· Emitter- und Kollektor elektroden 99, 101 und 103 werden auf der Basis- und Emitterzone 93, 99 bzw. der Schicht 95 hoher Dichte ausgebildet. Die Schicht 95 hoher Dichte ist nicht auf polykristallines

Silizium vom P-Typ begrenzt, sondern kann aus irgendeinem der oben erwähnten Metalle bestehen. Es ist für. die Schicht 95 hoher Dichte nicht erforderlich, daß sie die Basiszone 93 umgibt, jedoch sollte sie sie teilweise umgeben.

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Claims

HOFFMANN · EITLE & PARTNER

PATENT- UND RECHTSANWÄLTE

PATENTANWÄLTE DIPL.-ΙΝΘ. W. EITLE . DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-ΙΝβ. W. LEHN

DIPL.-ING. K. FDCHSLE ■ DR. RER. NAT. B. HANSEN . DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNS . DIPL.-ΙΝβ. K. QOR3

DIPL.-INa. K. KOHLMANN - RECHTSANWALT A. NETTE

Tokyo Shibaura Denki

Kabushiki Kaisha

Kawasaki-shi

Japan 39 946

Halbleitervorrichtung und Verfahren zur Herstellung derselben

Patentansprüche

Halbleitervorrichtung mit einem Halbleitersubstrat einer ersten Leitfähigkeit, einer zweiten, auf dem Halbleitersubstrat ausgebildeten Halbleiterschicht einer zweiten Leitfähigkeit, einer in der Halbleiterschicht ausgebildeten Kollektorzone, einer in der Halbleiterschicht ausgebildeten, die Kollektorzone berührende Basiszone, einer in der Basiszone ausgebildeten Emitterzone, einer in einer vorbestimmten Zone zwischen dem Halbleitersubstrat und der HaIbleiterschicht ausgebildeten, eingebetteten Schicht

ARABELLASTRASSE A · D-SOOO MÜNCHEN S1 · TELEFON CO893 Ο11Ο87 · TELEX Ö-2OO19 CPATHEJ ■ TELEKOPIERER 91S3C£

einer zweiten Leitfähigkeit und mit einer Schicht hoher Dichte in einem spezifizierten Gebiet der ersten Halbleiterschicht, die sich von der Oberfläche der Halbleiterschicht zur Kollektorzone erstreckt/ dadurch gekennzeichnet , daß sich die Schicht (55) hoher Dichte von der Oberfläche der Halbleiterschicht mindestens bis zur Kollektorzone (65) erstreckt und aus einem von der Halbleiterschicht (39) unterschiedlichen Material besteht. 10
2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Leitfähigkeit vom P-Typ ist, daß die zweite Leitfähigkeit vom N-Typ ist, daß die Kollektorzone (65) vom N-Typ ist, daß die Basiszone (61) in der Kollektorzone (65) ausgebildet ist und vom P-Typ ist, daß die Emitterzone (63) vom N-Typ ist, und daß die Schicht (55) großer Dichte sich von der Oberfläche der Halbleiterschicht (39) bis zur eingebetteten Schicht (33) erstreckt.
3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Leitfähigkeit vom P-Typ ist, daß die zweite Leitfähigkeit vom N-Typ ist, daß die Kollektorzone (85) in dem oberen Teil der eingebetteten Schicht (83) ausgebildet und vom P-Typ ist, daß die Basiszone (93) vom N-Typ ist, daß die Emitterzone (89) vom P-Typ ist, und daß die Schicht (95) hoher Dichte sich von der Oberfläche der Halbleiterschicht (87) bis zur Kollektorzone (85) erstreckt.
4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schicht (55) hoher Dichte aus einem polykristallinen Silizium hergestellt ist.
5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schicht (55) hoher Dichte aus einem Metall hergestellt ist.
6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schicht (55) hoher Dichte aus einem organischen leitenden Material hergestellt ist.
7. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung umfassend folgende Verfahrensschritte: Ausbilden einer eingebetteten Schicht einer zweiten Leitfähigkeit in einem Halbleitersubstrat einer ersten Leitfähigkeit so, daß die eingebettete Schicht eine Oberfläche aufweist, die im wesentlichen mit der des Halbleitersubstrats fluchtet; Ausbilden einer Halbleiterschicht einer zweiten Leitfähigkeit auf dem Halbleitersubstrat und der eingebetteten Schicht;

Ausbilden einer Schicht einer hohen Leitfähigkeit mittels Thermodiffusion in der Halbleiterschicht, die sich von einer Oberfläche der Halbleiterschicht bis zu der eingebetteten Schicht erstreckt; Ausbilden einer Basiszone einer ersten Leitfähigkeit in der Halbleiterschicht so, daß die Basiszone eine Oberfläche aufweist, die im wesentlichen mit der der Halbleiterschicht fluchtet, wodurch eine Kollektorzone einer zweiten Leitfähigkeit, die die Basiszone umschließt, ausgebildet wird; und Ausbilden einer Emitterzone einer zweiten Leitfähigkeit in der Basiszone so, daß die Emitterzone eine Oberfläche aufweist, die im wesentlichen mit der der Basiszone fluchtet,
dadurch gekennzeichnet , daß das Ausbilden der Zone einer hohen Dichte folgende Schritte umfaßt:

Ausbilden einer Nut vorbestimmter Tiefe in einem spezifizierten Gebiet in der Halbleiterschicht, wobei diese Ausbildung nach einem der Verfahrensschritte des Ausbildens einer Halbleiterschicht, des Ausbildens einer Basiszone und des Ausbildens einer Emitterzone durchgeführt wird; und Ablagern eines von dem Material der Halbleiterschicht unterschiedlichen Materials in der Nut, wobei dieses Ablagern nach dem Ausbilden einer Nut durchgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß das Ausbilden einer Nut mittels reaktiven Ionenätzens durchgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß das Ablagern des Materials ein Ablagern von polykristallinem Silizium in der Nut ist.
10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß das Ablagern des Materials ein Ablagern eines Metalls in der Nut ist.
11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß das Ablagern des Materials ein chemisches Dampfablagern ist.
12. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, umfassend' die folgenden Schritte:

Ausbilden einer eingebetteten Schicht einer zweiten Leitfähigkeit in einem Halbleitersubstrat einer ersten Leitfähigkeit so, daß die eingebettete Schicht eine Oberfläche aufweist, die im wesentlichen mit der des Halbleitersubstrats fluchtet;

Ausbilden einer Kollektorzone einer ersten Leitfähigkeit in der eingebetteten Schicht so, daß die Kollektorzone eine Oberfläche aufweist, die im wesentlichen mit der der eingebetteten Schicht fluchtet; Ausbilden einer Halbleiterschicht einer zweiten Leitfähigkeit auf dem Halbleitersubstrat der eingebetteten Schicht und der Kollektorzone; Ausbilden einer Schicht einer hohen Dichte mittels Thermodiffusion in der Halbleiterschicht, wobei sich die Schicht hoher Dichte von einer Oberfläche der Halbleiterschicht bis zu der Kollektorzone erstreckt; und

Ausbilden einer Emitterzone einer ersten Leitfähigkeit in der Halbleiterschicht so, daß die Emitterzone eine Oberfläche aufweist, die im wesentlichen mit der der Halbleiterschicht fluchtet,
dadurch gekennzeichnet , daß das-Ausbilden der Schicht hoher Dichte die folgenden Schritte umfaßt:

Ausbilden einer Nut in einem spezifizierten Gebiet der Halbleiterschicht, wobei das Ausbilden nach einem der Verfahrensschritte des Ausbildens einer Halbleiterschicht und des Ausbildens einer Emitterzone durchgeführt wird, die Nut sich von der Oberfläche der HaIbleiterschicht bis zu der Kollektorzone erstreckt, und

Ablagern eines Materials in der Nut, das von dem Material der Halbleiterschicht unterschiedlich ist, wobei das Ablagern nach dem Ausbilden einer Nut durchgeführt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß das Ausbilden einer Nut mittels reaktiven lonenätzens durchgeführt wird.

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14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß das Ablagern des Materials mittels Ablagern von polykristallinem Silizium in der Nut durchgeführt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß das Ablagern des Materials mittels Ablagern von Metall in der Nut durchgeführt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß das Ablagern des Materials mittels chemischer Dampfablagerung durchgeführt wird.