DE69230988T2 - Verfahren zum Herstellen einer Anordnung, bei dem ein Stoff in einen Körper implantiert wird - Google Patents
Verfahren zum Herstellen einer Anordnung, bei dem ein Stoff in einen Körper implantiert wirdInfo
- Publication number
- DE69230988T2 DE69230988T2 DE69230988T DE69230988T DE69230988T2 DE 69230988 T2 DE69230988 T2 DE 69230988T2 DE 69230988 T DE69230988 T DE 69230988T DE 69230988 T DE69230988 T DE 69230988T DE 69230988 T2 DE69230988 T2 DE 69230988T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- layer
- mask
- substance
- implanted
- implantation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims description 36
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 68
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 64
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 44
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims description 42
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 32
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 29
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 11
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 8
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 8
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 6
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 207
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 25
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 20
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 20
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 20
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 16
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 15
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 12
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 10
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 10
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 8
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 6
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 6
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 5
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 4
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 5-(5-carboxythiophen-2-yl)thiophene-2-carboxylic acid Chemical compound S1C(C(=O)O)=CC=C1C1=CC=C(C(O)=O)S1 DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018999 CoSi2 Inorganic materials 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical group CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- RWRIWBAIICGTTQ-UHFFFAOYSA-N difluoromethane Chemical compound FCF RWRIWBAIICGTTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000035876 healing Effects 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021334 nickel silicide Inorganic materials 0.000 description 2
- RUFLMLWJRZAWLJ-UHFFFAOYSA-N nickel silicide Chemical compound [Ni]=[Si]=[Ni] RUFLMLWJRZAWLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 2
- 239000005360 phosphosilicate glass Substances 0.000 description 2
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 2
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 238000003631 wet chemical etching Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910001429 cobalt ion Inorganic materials 0.000 description 1
- XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+) Chemical compound [Co+2] XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- -1 silicon Chemical class 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 210000004127 vitreous body Anatomy 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
- H01L21/26506—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
- H01L21/266—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation using masks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/74—Making of localized buried regions, e.g. buried collector layers, internal connections substrate contacts
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66416—Static induction transistors [SIT]
- H01L29/66424—Permeable base transistors [PBT]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung, vorzugsweise einer Halbleiteranordnung, bei welchem eine Maske, die eine, sich nach unten zu einem unbestückten Körper erstreckende Öffnung aufweist, auf einer Oberfläche des Körpers vorgesehen, anschließend ein Stoff durch die Öffnung in den Körper implantiert und die Maske danach entfernt wird.
- Ein Verfahren dieser Art eignet sich im Besonderen zur Herstellung von Halbleiteranordnungen, welche als Transistoren mit vergrabenem Leiter, Halbleiter oder Isolationsschichten versehen sind. Die Stoffe enthalten dann beispielsweise Co, Ni, Ir, Fe, C, Y oder O. Alternativ können zum Beispiel optoelektronische Anordnungen mit optisch aktiven Schichten durch die lokale Implantation von Ionen eines Metalles der Seltenerden in z. B. einen Glaskörper mit Hilfe des Verfahrens hergestellt werden. Die Maske kann aus Photolack, Siliciumoxid oder beispielsweise einem Metall, wie z. B. Wolfram, bestehen. Die Öffnung in der Maske ist so vorgesehen, dass sie sich nach unten bis zu dem Körper erstreckt, d. h. der Körper ist im Öffnungsbereich offen, so dass ein, eventuell während der Implantation auftretendes Vermischen einer Schicht mit dem Körper verhindert wird.
- Ein Verfahren der in dem einleitenden Absatz erwähnten Art ist aus "Formation of Buried CoSi&sub2; by Ion Implantation" von K. Kohlhofet al., Applied Surface Science 38 (1989), S. 207, bekannt, wonach eine Siliciumoxidmaske auf einem Siliciumhalbleiterkörper vorgesehen wird. Die Öffnung wird durch lithographische Techniken hergestellt, wobei das Siliciumoxid lokal komplett entfernt wird. In den Halbleiterkörper wird durch die Öffnung eine hohe Dosis Co (circa 3.10¹&sup7; Ionen/cm&supmin;²) mit einer Energie von 200 keV implantiert. Die Maske schirmt die Oberfläche des Halbleiterkörpers außerhalb der Öffnung gegen die Implantation von Co ab. Der Halbleiterkörper wird während der Implantation auf einer Temperatur von 350ºC gehalten, um einen Teil des durch die Implantation verursachten Schadens zu beheben. Das implantierte Co wird in CoSi&sub2; umgewandelt, welches nach Wärmebehandlungen bei circa 700ºC und 1000ºC als vergrabene Leiterschicht wirken kann.
- Das beschriebene, bekannte Verfahren besitzt den Nachteil, dass der Halbleiterkörper unterhalb der Öffnung nicht nur mit dem Stoff Co implantiert wird, sondern dass der Halbleiterkörper auch verunreinigt wird, so dass sich elektrische und chemische Eigenschaften des Halbleiterkörpers verändern. Wird zum Beispiel das Siliciumoxid der Maske durch Ätzung abgetragen, wirkt die Ätzung in der Öffnung ebenfalls auf den Halbleiterkörper ein.
- Es ist unter anderem Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die angeführten Nachteile zu beheben. Die Erfindung sieht ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung, wie in Anspruch 1 dargelegt, vor. Spezifische Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Maske durch konsekutives Aufbringen einer ersten Schicht, einer Zwischenschicht und einer zweiten Schicht auf der Oberfläche vorgesehen wird und diese Schichten mit der Öffnung versehen werden, wobei die erste Schicht selektiv zu dem Material des Körpers entfernt werden kann und die zweite Schicht das gleiche Material wie der Körper aufweist.
- Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass eine Verunreinigung des Körpers während der Implantation durch das Material der Maske erfolgt. Hochenergetische Ionen des Stoffes kollidieren mit dem Maskenmaterial, wobei ein Teil dieses Materials verdampft. Durch die Öffnungen gelangt sodann Material der Maske in den Körper. Eine teilweise Verdampfung des Maskenmaterials findet bei sämtlichen Implantationen statt, jedoch vornehmlich dann, wenn Ionen in einer relativ hohen Dosis, d. h. einer höheren Dosis als etwa 10¹&sup6; Ionen/cm², implantiert werden. So erfolgt zum Beispiel bei Herstellung einer vergrabenen Leiterschicht auf schnelle Weise eine Verunreinigung des Körpers durch das Maskenmaterial. Bei dem bekannten Verfahren wird das Siliciumoxid der Maske durch die Cobaltionen verdampft, wobei durch die Öffnung Sauerstoff in den Halbleiterkörper gelangt. Durch die Sauerstoffaufnahme ist der Halbleiterkörper gegenüber einem Ätzmittel für Siliciumoxid empfindlich geworden. Bei Entfernen der Maske mit Hilfe eines Ätzmittels für Siliciumoxid wird der Halbleiterkörper selbst ebenfalls angegriffen. Durch Verwendung des gleichen Materials für den Körper und für die zweite Schicht erfolgt gemäß der vorliegenden Erfindung keine Verunreinigung des Körpers durch das Maskenmaterial. Die zweite Schicht wird faktisch aus dem gleichen Material wie der Körper vorgesehen. Somit gelangt kein Fremdmaterial in den Körper. Die Maske wird stärkenmäßig so vorgesehen, dass die Ionen den Körper durch die Maske nicht erreichen können.
- Es sei erwähnt, dass ein Verfahren zur Ausbildung einer vergrabenen Elektrode in einem Siliciumkörper mit Hilfe einer Polysiliciummaske aus der Japanischen Patentanmeldung JP 2-303168 bekannt ist. Über der gesamten Oberfläche des Körpers, also in der Öffnung und zwischen der Maske und dem Körper, befindet sich eine Oxidschicht. Die Implantationen erfolgen durch die Oxidschicht und die Maske, so dass in der Öffnung und unterhalb der Maske ein Vermischen von Sauerstoff mit dem Körper stattfindet.
- Während des Verfahrens wird der Stoff ebenfalls in die Maske implantiert. Bei dem bekannten Verfahren kann der Stoff während einer weiteren Wärmebehandlung in den sich unterhalb der Maske befindlichen Körper eindiffundieren, wo er eine unerwünschte Störstelle bildet. Applied Physics Letters 51 (1989), S. 1419, von J. R. Davis et al., zeigt einen Implantationsvorgang mit einer Maske, welche sich aus Oxid- und polykristallinen Siliciumschichten zusammensetzt. Es tritt keine Verunreinigung des Körpers auf. EP-A-193117 zeigt eine Implantationsmaske, welche aus übereinander angeordneten Schichten aus Oxid, polykristallinem Silicium und amorphem Silicium besteht. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung findet praktisch keine Diffusion des implantierten Stoffes von der Maske zu dem Körper statt, da die erste Schicht ebenfalls als Diffusionsbarriere wirkt. Die erste Schicht stellt sicher, dass die Maske entfernt werden kann, ohne dabei die Oberfläche des Körpers zu beschädigen. Dieses kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass die Maske mit Photolack versehen, der Photolack rückgeätzt wird, bis nur noch die Öffnungen mit Photolack gefüllt sind, die zweite und erste Schicht durch Anwendung einer üblichen Ätztechnik abgetragen werden und der Photolack anschließend entfernt wird. Vorzugsweise wird die Maske jedoch bei Abtragen der ersten Schicht mittels Abhebetechnik entfernt, da diese Schicht selektiv zu dem Material des Körpers abgetragen werden kann. Somit kann die Maske auf einfache Weise entfernt werden, ohne dabei den Körper anzugreifen.
- Die erste Schicht wird während des Abhebens entfernt. Es können jedoch Teile der zweiten Schicht während des Abhebevorgangs am Körper haften, da die zweite Schicht das gleiche Material wie der Körper aufweist. Diese Rückstände können, zum Beispiel durch Polieren, entfernt werden. Vorzugsweise werden Rückstände der Maske jedoch in einem Bad entfernt, welches nach dem Abhebevorgang Megasonikschwingungen unter worfen wird. Auf diese Weise wird ein schnelleres und besseres Entfernen der Maske erreicht.
- Sind die Öffnungen in der ersten und in der zweiten Schicht gleich groß, wird die erste Schicht bei Implantationen langer Dauer oder hoher Energie durch Verdampfung eines Randes der zweiten Schicht in der Nähe der Öffnungen lokal freigelegt, so dass Material der ersten Schicht ebenfalls verdampft und den Körper verunreinigt. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht mit einer größeren Öffnung als die zweite Schicht versehen ist. Die zweite Schicht überdeckt dann die erste Schicht vollständig. Es wird keinerlei Material der ersten Schicht in der Nähe der Öffnung freigelegt, wenn der Rand der zweiten Schicht verdampft wird, so dass durch das Material der ersten Schicht keine Verunreinigung des Körpers erfolgt. Die Öffnung in der ersten Schicht kann durch Unterätzung der ersten Schicht auf einfache Weise größer als diese in der zweiten Schicht vorgesehen werden.
- Die Maske wird stärkenmäßig so vorgesehen, dass die Ionen nicht durch die Maske in den Körper gelangen können. Eine erreichbare, durchschnittliche Eindringtiefe der Ionen während der Implantation ist von dem Material abhängig, in welches diese implantiert werden. Bei Halbleitermaterialien ist zum Beispiel eine verhältnismäßig große Eindringtiefe möglich. Bei der vorliegenden Erfindung wird nach Aufbringen der ersten Schicht eine Zwischenschicht aus einem Material aufgetragen, welches eine geringe Eindringtiefe für Ionen des Stoffes vorsieht, nach welcher dann die zweite Schicht aufgebracht wird. Das Verfahren wird damit vielseitiger. So kann zum Beispiel für die erste Schicht ein Material verwendet werden, welches eine gute Diffusionsbarriere für den Stoff bildet, jedoch nicht unbedingt eine geringe Eindringtiefe für Ionen des Stoffes vorsieht. Danach wird ein Material als Zwischenschicht aufgebracht, welches eine geringe Eindringtiefe für die Ionen aufweist, so dass eine geringe Schichtstärke erforderlich ist. Die zweite Schicht hat wiederum die Aufgabe, einer, durch Maskenmaterialverdampfung hervorgerufenen Verunreinigung entgegenzuwirken. Sodann kann, im Besonderen bei Implantationen größerer Tiefe, die Gesamtstärke der Maske geringer vorgesehen werden, als dieses ohne Zwischenschicht der Fall wäre, so dass in der Maske Öffnungen mit sehr feinen Strukturen vorgesehen werden können.
- Bei Verwendung von Silicium als Material des Körpers kann Glas, wie zum Beispiel Phosphorsilikatglas, oder ein Metall, wie zum Beispiel Ti oder W, als Material für die erste Schicht eingesetzt werden. Ein zusätzlicher Vorteil wird erreicht, wenn eine erste Schicht aus Siliciumoxid oder (Oxy)Nitrid aufgebracht wird. Eine Siliciumoxid- oder (Oxy)Nitridschicht kann mit Hilfe der üblichen Techniken auf einfache Weise aufgetragen werden. Zudem sind Ätzmittel für Siliciumoxid und (Oxy)nitrid mit einer sehr guten Selektivität gegenüber Silicium verwendbar, wobei Siliciumoxid und (Oxy)nitrid gleichzeitig eine gute Diffusionsbarriere bilden können.
- Bei einem Siliciumkörper wird gemäß der vorliegenden Erfindung Silicium als Material für die zweite Schicht verwendet. Vorzugsweise wird eine zweite Schicht aus polykristallinem oder amorphem Silicium aufgebracht. Polykristallines und amorphes Silicium kann auf sehr einfache Weise, zum Beispiel durch Aufdampfung aus der Gasphase (CVD), vorgesehen werden.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1 - ein Beispiel einer Maske mit einer ersten und einer zweiten Schicht nach dem Stand der Technik;
- Fig. 2 - eine, nach einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehene Maske mit einer Zwischenschicht zwischen der ersten und der zweiten Schicht;
- Fig. 3 - einen sogenannten 'Permeable Base'-Transistor mit einer vergrabenen Basisschicht, welcher nach einem Verfahren hergestellt wird, bei welchem eine zweischichtige Maske nach dem Stande der Technik Verwendung findet;
- Fig. 4 - eine Stufe der Herstellung eines 'Permeable Base'-Transistors;
- Fig. 5 - einen Leistungstransistor mit einer vergrabenen Leiterschicht, welcher nach einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird;
- Fig. 6 - eine Stufe der Herstellung eines Leistungstransistors, welcher eine vergrabene Leiterschicht aufweist.
- Bei den Figuren handelt es sich lediglich um schematische, nicht jedoch maßstabsgetreue Darstellungen.
- Fig. 1 zeigt ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung, vorzugsweise einer Halbleiteranordnung, wobei eine Maske 3 mit einer, sich hinunter bis zu einem Körper 1 erstreckenden Öffnung 4 auf einer Oberfläche 2 des Körpers 1 vorgesehen, danach ein Stoff 5 durch die Öffnung 4 in den Körper 1 implantiert und die Maske 3 anschließend wieder entfernt wird. Während der Implantation werden Ionen des Stoffes 5 gebildet, welche in einem elektrischen Feld so beschleunigt werden, dass ihre Energie (20 keV-4 MeV) ausreicht, damit diese durch die Öffnungen 4 in den Körper 1 eindringen können. Die Ionen des Stoffes 5 werden in dem Körper 1 neutralisiert. Der implantierte Stoff 5 wird mit Hilfe einer Wärmebehandlung in den Körper 1 inkorporiert. Ein durch die Implantation verursachter Schaden am Körper wird während der Wärmebehandlung ebenfalls behoben. Im Besonderen bei Ausbildung vergrabener Schichten ist es der Fall, dass bei Implantation verhältnismäßig hoher Dosen (zum Beispiel über 10¹&sup6; cm&supmin;²) eines Stoffes 5 der Schaden am Körper 1 so groß ist, dass zur Behebung des gesamten Schadens eine Wärmebehandlung nach der Implantation nicht ausreichend ist. In einem solchen Fall wird der Körper 1 bereits während der Implantation auf einer erhöhten Temperatur zwischen etwa 300ºC und 500ºC gehalten. Ein Teil des Schadens kann dann während der Implantation selbst behoben werden. Vergrabene oder Oberflächenschichten können auf Grund der bei einer erhöhten Temperatur durchgeführten Implantation ebenfalls strukturell besser sein. Der Körper 1 kann zum Beispiel Silicium, Germanium oder Glas, die Maske 3 beispielsweise Photolack, Siliciumoxid oder ein Metall, wie zum Beispiel Wolfram, aufweisen. Die Maske 3 kann durch Aufbringen einer Schicht auf der Oberfläche 2 des Körpers 1 vorgesehen werden. Die Öffnungen 4 werden in dieser Schicht durch photolithographische Techniken und übliche Ätzverfahren ausgebildet. Nach Implantation wird die Maske 3 von der Oberfläche 2 dadurch entfernt, dass das Material der Maske 3 durch selektives Ätzen relativ zu dem Material des Körpers 1 abgetragen wird.
- Eine Implantation wird, vornehmlich in der Halbleitertechnik, eingesetzt, um Dotierungssubstanzen lokal vorzusehen oder vergrabene Leiterschichten oder Isolatoren herzustellen. In der Praxis tritt hierbei ein Problem auf, da der Körper 1 während der Implantation verunreinigt wird und Eigenschaften des Körpers nachteilig beeinträchtigt werden.
- Die Maske 3 wird dadurch vorgesehen, dass eine erste Schicht 6 und eine zweite Schicht 7, welche mit der Öffnung 4 versehen sind, auf der Oberfläche 2 konsekutiv aufgebracht werden, wobei die erste Schicht 6 selektiv zu dem Material des Körpers 1 entfernt werden kann und die zweite Schicht 7 das gleiche Material wie der Körper 1 aufweist. Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass Material der Maske 3 durch Kontakt mit hochenergetischen Ionen des Stoffes 5 verdampft. Das Material der Maske 3 verdampft im Besonderen dann, wenn eine verhältnismäßig hohe Dosis (zum Beispiel über 10¹&sup6; cm&supmin;²) implantiert wird. Das Material der Maske 3 verunreinigt dann durch die Öffnungen 4 den Körper 1. Elektrische Eigenschaften, wie zum Beispiel Konduktanz, und chemische Eigen schaften, wie zum Beispiel Ätzbarkeit des Körpers 1, können sich dann auf unerwünschte Weise verändern. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung ist die Schicht, mit welcher die hochenergetischen Ionen in Kontakt kommen, durch die zweite Schicht 7 in Fig. 2 dargestellt. Das Material der Maske, welches durch hochenergetische Ionen des Stoffes 5 verdampft und welches möglicherweise in den Körper 1 inkorporiert wird, ist dann das gleiche wie das Material des Körpers 1 selbst. Folglich findet durch das Maskenmaterial keine Verunreinigung des Körpers statt.
- Während der Implantation wird der Stoff 5 durch die Öffnungen 4 nicht nur in den Körper 1, sondern auch in die Maske inkorporiert. Die Maske wird bis zu einer Stärke vorgesehen, welche gewährleistet, dass die Ionen nicht die Oberfläche 2 des Körpers 1 durch die Maske erreichen können. Bei einer, während oder nach der Implantation durchgeführten Wärmebehandlung kann der Stoff 5 jedoch von der Maske 3 in den Körper 1 diffundieren. Bei dem Beispiel von Fig. 1 wird die Maske 3 so vorgesehen, dass eine erste Schicht 6 und eine zweite Schicht 7 aufgebracht werden. Die erste Schicht 6 wirkt als Diffusionsbarriere für den in die Maske implantierten Stoff 5. Die erste Schicht 6 erfüllt jedoch mehrere Aufgaben. So wird diese Schicht unter anderem als Haftschicht für die zweite Schicht 7 verwendet, wobei die erste Schicht 6 ebenfalls dazu dient, eine selektive Entfernung der Maske 3 zu ermöglichen, ohne dabei die Oberfläche 2 des Körpers anzugreifen. Materialien, welche für die erste Schicht 6 eingesetzt werden können, sind zum Beispiel Glas oder Keramik, wie z. B. Phosphorsilikatglas, Oxide oder Nitride, Halbleiter, wie z. B. Silicium, oder Metalle, wie z. B. Ti oder W. Eine genaue Wahl des Materials für die erste Schicht 6 kann auf Grund bekannter Daten im Hinblick auf den Selektivitätsgrad bei Ätzung der ersten Schicht 6, den Grad, in welchem die erste Schicht 6 eine Diffusionsbarriere für den Stoff 5 bildet, sowie im Hinblick auf die einfache Anordnung der ersten Schicht 6 getroffen werden.
- Die Maske 3 kann entfernt werden, indem diese zum Beispiel mit Photolack versehen, der Photolack rückgeätzt wird, bis lediglich die Öffnungen 4 noch mit Photolack gefüllt sind, anschließend die zweite Schicht 7 sowie die erste Schicht 6 mit Hilfe einer üblichen Ätztechnik abgetragen und danach der Photolack entfernt wird. Vorzugsweise wird die Maske 3 sowie die erfindungsgemäße Maske mittels Abhebetechnik durch Abtragen der ersten Schicht 6 entfernt, da diese Schicht selektiv zu dem Material des erfindungsgemäßen Körpers 1 entfernt werden kann. Die Schicht 6 kann auf gewöhnliche Weise, zum Beispiel mit Hilfe einer nasschemischen Ätztechnik, abgetragen werden, wobei ein Ätz mittel eingesetzt wird, welches die erste Schicht 6 selektiv angreift, jedoch nicht auf den Körper 1 einwirkt. Somit kann die gesamte Maske nach Verwendung auf einfache Weise entfernt werden.
- Die erste Schicht 6 wird während des Abhebens entfernt. Während des Abhebevorgangs können jedoch Teile der zweiten Schicht 7 am Körper 1 haften, da diese zweite Schicht 7 aus dem gleichen Material wie der Körper 1 besteht. Vorzugsweise werden Rückstände der Maske 3 nach dem Abhebevorgang in einem Bad entfernt, wobei dieses Megasonikschwingungen unterworfen wird. Auf diese Weise wird eine schnellere und bessere Entfernung der Maske 3 erreicht.
- Der Körper 1 wird durch die Öffnungen 4 in der ersten Schicht 6 und der zweiten Schicht 7 implantiert. Bei langen Implantationen kann eine Verdampfung des Materials der zweiten Schicht 7 entlang dem Rand der Öffnung 4 stattfinden. Das Material der ersten Schicht 6 kann an einer solchen Stelle dann freigelegt werden, woraufhin es durch Kontakt mit den Ionen des Stoffes 5 ebenfalls verdampft wird. Da sich dieses Material, im Gegensatz zu dem Material der zweiten Schicht 7, von dem Material des Körpers 1 unterscheidet, kann dieser Körper 1 verunreinigt werden. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird die erste Schicht 6 mit größeren Öffnungen als die zweite Schicht 7 vorgesehen, so dass die zweite Schicht die erste Schicht vollständig überdeckt. Es wird dann kein Material der ersten Schicht 6 freigelegt, wenn ein Rand der zweiten Schicht 7 in der Nähe der Öffnungen 4 verdampft wird, so dass keine Verunreinigung des Körpers durch Material der ersten Schicht 6 stattfindet. Die Öffnungen 4 in der ersten Schicht 6 können durch Unterätzung der ersten Schicht 6, zum Beispiel mit Hilfe eines isotrop ätzenden, nasschemischen Ätzmittels, auf einfache Weise größer als diese in der zweiten Schicht 7 vorgesehen werden.
- Werden Ionen in einen Körper bzw. eine Schicht eines bestimmten Materials implantiert, weisen diese Ionen eine bestimmte Eindringtiefe auf, welche neben anderen Faktoren von deren relativen Atommasse, deren Beschleunigungsenergie und dem Material abhängt, in welches die Implantation vorgenommen wird. Unter Eindringtiefe ist der Abstand zwischen der Stelle in dem Körper bzw. der Schicht, an welcher die Konzentration des implantierten Stoffes maximal ist, und der Oberfläche des Körpers bzw. der Schicht, durch welche die Ionen in den Körper eingedrungen sind, zu verstehen. Eine Konzentrationsverteilung des implantierten Stoffes kann dann wie üblich durch eine Ausbreitung σ gekennzeichnet sein. Viele der in der Halbleitertechnik gebräuchlichen Materialien, wie z. B. Silicium, Siliciumoxid, Silicium(oxy)nitrid, aber auch die üblichen Photolacke, weisen vergleichbare Eindringtiefen für Ionen auf. Die Maske 3 wird bis zu einer solchen Stärke vorgesehen, dass die Ionen nicht durch die Maske 3 in den Körper 1 gelangen können. Da das Material der zweiten Schicht 7 mit dem Material des Körpers identisch ist, ist eine verhältnismäßig dicke Maske 3 notwendig, insbesondere dann, wenn relativ tiefe Implantationen erforderlich sind. Es ist nun schwierig, Öffnungen 4 mit sehr feinen Strukturen in verhältnismäßig dicken Schichten vorzusehen. In einem solchen Falle kann eine erste Schicht. 6 vorgesehen werden, welche selektiv zu dem Körper entfernt werden kann und welche ebenfalls eine geringe Eindringtiefe für die Ionen des Stoffes 5 aufweist. Für die erste Schicht 6 kann zum Beispiel eine Schicht aus einem Metall, wie z. B. Molybdän oder Wolfram, oder aus einem anderen Metall, welches nicht zu leicht ist, gewählt werden. Bei dem Verfahren der Erfindung wird jedoch nach Aufbringen der ersten Schicht 6 eine Zwischenschicht 8 aus einem Material mit einer geringen Eindringtiefe für Ionen des Stoffes 5 aufgetragen, anschließend die zweite Schicht 7 aufgebracht und die Öffnungen 4 vorgesehen (s. Fig. 2). Das Verfahren wird folglich vielseitiger. Für die erste Schicht 6 kann zum Beispiel ein Material verwendet werden, welches eine gute Diffusionsbarriere für den Stoff 5 und für die Zwischenschicht 8 bildet, jedoch nicht unbedingt eine geringe Eindringtiefe für Ionen des Stoffes 5 aufweist. Sodann wird ein Material mit einer geringen Eindringtiefe für die Ionen als Zwischenschicht 8 aufgebracht, so dass eine geringe Schichtstärke erforderlich ist. Die zweite Schicht 7 dient wiederum dazu, durch Maskenmaterialverdampfung hervorgerufenen Verunreinigungen entgegenzuwirken. Die Gesamtstärke der Maske 3 kann dann so gewählt werden, dass diese geringer als ohne die Zwischenschicht 8 ist, so dass Öffnungen 4 mit sehr feinen Strukturen in der Maske 3 vorgesehen werden können.
- Wird ein, aus Silicium gefertigter Körper 1 implantiert, ist es von Vorteil, eine erste Schicht 6 aus Siliciumoxid oder -(oxy)nitrid aufzubringen. Eine Siliciumoxid- oder -(oxy)nitridschicht kann durch gewöhnliche Techniken auf einfache Weise aufgetragen werden. Zudem sind Ätzmittel für Siliciumoxid und -(oxy)nitrid einsetzbar, welche eine sehr gute Selektivität gegenüber Silicium aufweisen, wobei Siliciumoxid und (oxy)nitrid gleichzeitig eine gute Diffusionsbarriere für viele Materialien bilden. Erfindungsgemäß wird Silicium dann ebenfalls als Material für die zweite Schicht 7 verwendet. Vorzugsweise wird eine zweite Schicht 7 aus polykristallinem oder amorphem Silicium aufgebracht. Polykristallines und amorphes Silicium können durch gewöhnliche Techniken, wie z. B. durch chemische Aufdampfung, auf sehr einfache Weise vorgesehen werden.
- Ein 'Permeable Base'-Transistor, wie in Fig. 3 dargestellt, wird durch ein Verfahren, für welches ein zweischichtige Maske verwendet wird, hergestellt. Die Figur zeigt zum Zwecke einer deutlicheren Darstellung lediglich einen Transistor; tatsächlich können jedoch in dem Halbleiterkörper 1 viele Transistoren zur gleichen Zeit hergestellt werden. In Fig. 3 stellt Fig. 3a einen Querschnitt entlang Linie A-A in Fig. 3b dar. Fig. 3b zeigt eine Draufsicht des Transistors und Fig. 3c einen Querschnitt entlang Linie B-B in Fig. 3b. Der 'Permeable Base'-Transistor weist einen Halbleiterkörper 1 auf, welcher sich aus einem stark dotierten, n-leitenden Substrat 1' (10¹&sup8; cm&supmin;³ As-dotiert) und einer schwach dotierten, n-leitenden Epitaxialschicht 1" (10¹&sup5; cm&supmin;³ P-dotiert) zusammensetzt. Der Emitter ist auf der Oberfläche 2 dargestellt und wird durch eine leitende Schicht in Form von Fingern 10 gebildet, welche durch eine Metallschicht 11 untereinander verbunden sind. In einer bestimmten Tiefe unter der Oberfläche 2 sind vergrabene Leiterschichten 12 in Form von Fingern vorgesehen, welche eine Basiselektrode bilden. Die Finger 12 der Basiselektrode sind mit einer vergrabenen Leiterschicht 13 verbunden. Diese vergrabene Leiterschicht 13 weist über eine stark dotierte, n-leitende Zone 14 eine elektrische Verbindung mit der Oberfläche auf. Die stark dotierte Zone 14 ist auf der Oberfläche 2 mit einer Leiterschicht 15 versehen. Auf einer Rückseite 16 des Halbleiterkörpers 1 ist eine Metallschicht 17 vorgesehen, welche als Kollektor wirkt. Der 'Permeable Base'-Transistor wird nach dem Verfahren gemäß der Erfindung dadurch hergestellt, dass eine erste Schicht 6 aus 50 nm thermischem Siliciumoxid durch Oxidation in feuchtem Sauerstoff (s. Fig. 4) auf der Oberfläche 2 des Siliciumhalbleiterkörpers 1 auf gewöhnliche Weise aufgebracht wird. Auf der ersten Schicht 6 wird eine zweite Schicht 7 aus 450 nm polykristallinem Silicium durch chemische Niederdruckdampfphasenabscheidung (LPCVD) auf übliche Weise vorgesehen. Anschließend wird das polykristalline Silicium der zweiten Schicht 7 mit einem Photolack 20 versehen, welcher durch photolithographische Techniken und ein Ätzverfahren mit Öffnungen 4 versehen wird. Danach werden die Öffnungen 4 in der zweiten Schicht 7 in einem Plasmaätzverfahren vorgesehen, bei welchem Chlor verwendet wird. In einem solchen Ätzverfahren wird polykristallines Silicium selektiv zu Siliciumoxid geätzt. Danach werden die Öffnungen 4 in der ersten Schicht 6 aus Siliciumoxid in einem reaktiven Plasmaätzverfahren, bei welchem Fluorkohlenstoff (CF&sub4;) und Wasserstoff eingesetzt werden, geätzt. Dieses Ätzverfahren ist gegenüber Silicium hochselektiv, so dass lediglich die erste Schicht und nicht der Halbleiterkörper 1 durch das Ätzmittel angegriffen wird. Um die Öffnungen 4 in der ersten Schicht etwas größer als die Öffnungen 4 in der zweiten Schicht 7 vorzusehen, wird das Siliciumoxid der ersten Schicht 6 in einer, mit Ammoniumfluorid (1 : 7) gepufferten HF-Lösung leicht geätzt. Der Photolack wird sodann entfernt. Fig. 1 zeigt, dass die mit den Öffnungen 4 versehene Maske 3 dann auf der Oberfläche 2 des Halbleiterkörpers 1 dargestellt ist. Durch die Öffnungen 4 wird dann Cobalt, d. h. der Stoff 5, in einer Dosis bis zu 3,10¹&sup7; cm&supmin;² mit einer Energie von 400 keV implantiert, um die vergrabenen Leiterschichten 12 und 13 für die Basiselektrode auszubilden. Während der Implantation wird der Halbleiterkörper 1 auf einer Temperatur von 450ºC gehalten, um den durch die Implantation hervorgerufenen Schaden schon zum Teil zu beheben. Der während der Implantation verursachte Schaden wird sodann in zwei Stufen behoben und das implantierte Cobalt in gut leitende, vergrabene Schichten 12 und 13 aus Cobaltsilicid umgesetzt. Während der ersten Stufe wird der Halbleiterkörper 1 eine Stunde lang bei 600ºC einer Wärmebehandlung, einer sogenannten "Vorausheilung", unterworfen. Während der zweiten Stufe wird 30 Minuten lang eine Wärmebehandlung bei 1000ºC durchgeführt. Nach der zweiten Stufe wurde in einer Tiefe von circa 300 nm eine etwa 100 nm dicke Cobaltsilicidschicht 12 und 13 ausgebildet. Die Maske, welche die erste Schicht 6 und die zweite Schicht 7 aufweist, wird dann durch das Abtragen der ersten Schicht 6 entfernt. Zu diesem Zweck wird der Halbleiterkörper in eine, mit Ammoniumfluorid (1 : 7) gepufferte HF-Lösung eingebracht. Das Siliciumoxid der ersten Schicht geht in dieser in Lösung, so dass die erste Schicht 6 und die zweite Schicht 7 von der Oberfläche 2 entfernt werden. Zum Entfernen verbliebener Maskenteile wird der Halbleiterkörper in einer Lösung aus H&sub2;O&sub2;/NH&sub3;/H&sub2;O (1 : 1 : 5) danach Megasonikschwingungen unterworfen. Die Oberfläche 2 des Halbleiterkörpers 1 wird dann nicht angegriffen. Während der Implantation hat keine Verunreinigung des Halbleiterkörpers 1 durch Material der Maske stattgefunden. Anschließend wird auf übliche Weise, zum Beispiel durch tiefe Diffusion mit P, die stark dotierte Zone 14 ausgebildet und die vergrabene Leiterschicht 13 der Basiselektrode mit der Oberfläche 2 verbunden. Sodann wird auf übliche Weise, beispielsweise durch ein Sputterverfahren, eine Metallschicht, zum Beispiel Cobalt, auf der Oberfläche 2 aufgebracht und diese Schicht strukturiert, wodurch die Emitterfinger 10 und die leitenden Schichten 11 und 15 ausgebildet werden. Die Rückseite 16 des Halbleiterkörpers wird dann mit einer Metallschicht 17, zum Beispiel einer Aluminiumschicht, versehen. Der auf diese Weise vorgesehene 'Permeable Base'- Transistor kann hergestellt werden, ohne dass auf Grund von Ätzungen auf der Oberfläche ein Kurzschließen zwischen Emitter und Basis stattfindet. Der hergestellte Transistor weist sehr gute Hochfrequenzcharakteristiken auf.
- Ein Querschnitt eines Bipolarleistungstransistors ist in Fig. 5 schematisch dargestellt. Zum Zwecke einer deutlicheren Darstellung zeigt die Figur lediglich einen Transistor; tatsächlich können jedoch viele Transistoren in dem Halbleiterkörper zur gleichen Zeit hergestellt werden. Der npn-Leistungstransistor weist einen Halbleiterkörper 1 auf, welcher aus einem p-dotierten Substrat 1' und einer schwach dotierten, epitaxialen, n- dotierten Schicht 1" in einer Stärke von 1 um gebildet wird. Die p-dotierte Zone 30 und die stark dotierte, n-leitende Zone 31 sind in der Epitaxialschicht vorgesehen. Die Zonen 30 und 31 wirken jeweils als Basis- und Emitterzone des Transistors. Unterhalb der Oberfläche 2 befindet sich in einiger Tiefe eine vergrabene Leiterschicht 32, welche eine niederohmische Verbindung mit dem Kollektor vorsieht. Die Leiterschicht 32 weist über eine stark dotierte, n-leitende Zone 33 eine elektrische Verbindung mit der Oberfläche 2 auf. Die stark dotierten, p-leitenden Zonen 34 dienen dazu, den Transistors zu isolieren. Der Leistungstransistor wird nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt. Zu diesem Zweck wird eine 50 nm dicke, erste Schicht 6 aus Siliciumnitrid auf der Oberfläche 2 des Halbleiterkörpers 1 (s. Fig. 6) durch chemische Niederdruckdampfphasenabscheidung (LPCVD) aufgebracht. Auf der ersten Schicht 6 wird mit Hilfe eines gewöhnlichen CVD-Verfahrens aus einem Gemisch aus WF&sub6; und H&sub2; eine 0,5 um dicke Wolframzwischenschicht 8 aufgetragen. Auf dieser Zwischenschicht 8 wird durch chemische Niederdruckdampfphasenabscheidung (LPCVD) auf übliche Weise eine zweite Schicht 7 aus 200 nm polykristallinem Silicium aufgebracht. Sodann wird das polykristalline Silicium der zweiten Schicht 7 mit einem Photolack 20 versehen, in welchem durch photolithographische Techniken und ein Ätzverfahren eine Öffnung 4 vorgesehen wird. Die Öffnung 4 wird dann in einem Plasmaätzverfahren, bei welchem Chlor Verwendung findet, in der zweiten Schicht 7 vorgesehen. Die Öffnung 4 in der Wolframzwischenschicht 8 kann mit Hilfe eines gewöhnlichen Ätzverfahrens, bei welchem CF&sub4; eingesetzt wird, geätzt werden. Sodann wird die Öffnung 4 in der ersten Schicht 6 aus Siliciumnitrid in einem reaktiven Plasmaätzverfahren unter Verwendung von CH&sub2;F&sub2; geätzt. Danach wird über die Öffnung 4 Nickel als Stoff 5 mit einer Energie von 2 MeV in einer Dosis von 3,10¹&sup7; cm&supmin;² implantiert, um die vergrabene Lei terschicht 32 für den Kollektoranschluss auszubilden. Der Halbleiterkörper 1 wird während der Implantation auf einer Temperatur von 400ºC gehalten, um den durch die Implantation hervorgerufenen Schaden schon zum Teil zu beheben. Anschließend wird der während der Implantation entstandene Schaden in zwei Stufen behoben und das implantierte Nickel in die gut leitende, vergrabene Schicht 32 aus Nickelsilicid umgesetzt. Während der ersten Stufe wird der Halbleiterkörper 1 eine Stunde lang bei 600ºC einer Wärmebehandlung, einer sogenannten Vorausheilung, unterworfen. Während der zweiten Stufe wird 30 Minuten lang eine Wärmebehandlung bei 1000ºC durchgeführt. Nach der zweiten Stufe wurde in einer Tiefe von circa 1 um eine etwa 150 nm dicke Nickelsilicidschicht 32 ausgebildet. Die Maske, welche die erste Schicht 6, die Zwischenschicht 8 und die zweite Schicht 7 aufweist, wird dann durch Abtragen der ersten Schicht 6 entfernt. Zu diesem Zweck wird der Halbleiterkörper in eine Lösung aus H&sub3;PO&sub4; eingebracht. Das Siliciumnitrid der ersten Schicht 6 geht in dieser in Lösung, wodurch die erste Schicht 6 sowie die Zwischenschicht 8 und die zweite Schicht 7 durch ein Abhebeverfahren von der Oberfläche 2 entfernt werden. Rückstände der Maske werden dadurch entfernt, dass der Halbleiterkörper in einem, H&sub2;O&sub2;/NH&sub3;/H&sub2;O (1 : 1 : 5) enthaltenden Bad Megasonikschwingungen unterworfen wird. Während der Implantation hat keine Verunreinigung des Halbleiterkörpers 1 durch Material der Maske stattgefunden. Anschließend werden die Zonen 30, 31, 33 und 34 durch Diffusion von n- und p-leitenden Dotierstoffen auf gewöhnliche Weise hergestellt. Die Emitter-, Basis- und Kollektorzone werden durch normale Metallschichten (nicht dargestellt) in Kontakt gebracht. Der so hergestellte Leistungstransistor weist außerordentlich gute Charakteristiken auf. Damit ist der Innenwiderstand des Kollektors gering, und der Transistor hat die Möglichkeit, hohe Leistungen zu schalten.
- Eine 750 nm dicke, erste Schicht 6 aus Siliciumnitrid wird auf einer Oberfläche 2 eines Körpers 1 aus Siliciumglas (amorphes Siliciumoxid) mit Hilfe eines LPCVD- Verfahrens (s. Fig. 1) vorgesehen. Eine zweite Schicht 7 aus 1,0 um Siliciumoxid wird auf der ersten Schicht 6 durch Aufdampfung von Tetraethoxysilan (TEOS) aufgebracht. Anschließend wird das Siliciumoxid der zweiten Schicht 7 mit einem Photolack versehen, in welchem mit Hilfe photolithographischer Techniken und eines Ätzverfahrens Öffnungen 4 vorgesehen werden. Die zweite Schicht wird in einem reaktiven Plasmaätzverfahren, bei welchem Fluorkohlenstoff (CF&sub4;) und Wasserstoff verwendet werden, mit den Öffnungen 4 versehen. Danach werden die Öffnungen 4 in einem Plasmaätzverfahren, bei welchem CH&sub2;F&sub2; eingesetzt wird, in die erste Schicht 6 aus Siliciumnitrid geätzt. Dieses Ätzverfahren ist gegenüber Siliciumoxid selektiv, so dass lediglich die erste Schicht, nicht jedoch der Körper 1 geätzt wird. Der Photolack wird dann entfernt. Anschließend wird über die Öffnungen 4 Erbium als Stoff 5 mit einer Energie von 3,5 MeV (Er** Ionen) in einer Dosis von 5,10¹&sup5; cm&supmin;² implantiert. Der Körper 1 wird während der Implantation auf Raumtemperatur gehalten. Der bei Implantation entstandene Schaden wird in einem Standardofen bei einem Druck von 10&supmin;&sup6; Torr und einer Temperatur von 900ºC in einer Stunde behoben. Das implantierte Erbium ist dann in einer Schicht mit einer Stärke von circa 0,5 um und einer Tiefe von etwa 1,25 um unterhalb der Oberfläche 2 enthalten. Sodann wird die, die erste Schicht 6 und die zweite Schicht 7 aufweisende Maske durch Abtragen der ersten Schicht 6 entfernt. Zu diesem Zweck wird der Körper in eine Lösung aus H&sub3;PO&sub4; eingebracht. Das Siliciumnitrid der ersten Schicht 6 löst sich in dieser Lösung auf, wodurch sowohl die erste Schicht 6 als auch die zweite Schicht 7 von der Oberfläche 2 entfernt wird. Während der Implantation hat keine Verunreinigung des Körpers 1 durch Maskenmaterial stattgefunden. Die Erbiumschicht weist bei einer Wellenlänge von 1,54 um außerordentlich gute Fluoreszenzeigenschaften auf. Eine solche Schicht kann zum Beispiel bei der Herstellung von Lasern und Hohlleitern in der Optoelektronentechnik Verwendung finden.
- Es sei erwähnt, dass der Stoff ebenfalls in eine Schicht auf einem Substrat implantiert werden kann. Somit kann in dem zweiten Beispiel Erbium alternativ in z. B. eine 10 um dicke Quarzglasschicht auf einem Siliciumsubstrat implantiert werden. Es ist selbstverständlich, dass in einem solchen Fall der Ausdruck "Material des Körpers" in "Material der Schicht" geändert werden sollte.
- Das Verfahren gemäß der Erfindung kann immer dann angewandt werden, wenn bei Implantation eines Körpers ein sehr niedriges Verunreinigungsniveau des Halbleiterkörpers durch die Maske gewünscht wird.
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung, im Besonderen einer
Halbleiteranordnung, bei welchem eine Maske, die eine, sich nach unten zu einem unbestückten
Körper erstreckende Öffnung aufweist, auf einer Oberfläche des Körpers vorgesehen,
anschließend ein Stoff durch die Öffnung in den Körper implantiert und die Maske danach
entfernt wird,
- die Maske durch Aufbringen einer ersten und einer zweiten Schicht auf der Oberfläche
vorgesehen wird, wobei die erste Schicht als Diffusionsbarriere für den implantierten Stoff
wirkt und selektiv zu dem Material des Körpers entfernt werden kann und die zweite
Schicht aus dem gleichen Material wie der Körper besteht,
- die Öffnung in beiden Schichten ausgebildet wird und
- die Oberseite der Maske zum Zeitpunkt der Implantation frei von weiteren Schichten
bzw. weiterem Material ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
nach Aufbringen der ersten Schicht eine Zwischenschicht aus Molybdän oder Wolfram
aufgetragen, danach die zweite Schicht aufgebracht und die Öffnung in der
Zwischenschicht ebenfalls ausgebildet wird, wobei die Maske in einer solchen Stärke vorgesehen
wird, dass die implantierten Ionen nicht durch die Maske in die Oberfläche gelangen
können.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske mit
Hilfe einer Abhebetechnik durch Abtragen der ersten Schicht entfernt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem
Abhebevorgang Rückstände der Maske in einem, Megasonikschwingungen unterworfenen Bad
entfernt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die
erste Schicht mit einer größeren Öffnung als die zweite Schicht versehen ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP91202455 | 1991-09-23 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE69230988D1 DE69230988D1 (de) | 2000-06-08 |
DE69230988T2 true DE69230988T2 (de) | 2000-11-30 |
Family
ID=8207892
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE69230988T Expired - Fee Related DE69230988T2 (de) | 1991-09-23 | 1992-09-15 | Verfahren zum Herstellen einer Anordnung, bei dem ein Stoff in einen Körper implantiert wird |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5354697A (de) |
JP (1) | JPH0785470B2 (de) |
DE (1) | DE69230988T2 (de) |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5448111A (en) * | 1993-09-20 | 1995-09-05 | Fujitsu Limited | Semiconductor device and method for fabricating the same |
TW264575B (de) | 1993-10-29 | 1995-12-01 | Handotai Energy Kenkyusho Kk | |
KR100319332B1 (ko) | 1993-12-22 | 2002-04-22 | 야마자끼 순페이 | 반도체장치및전자광학장치 |
US6884698B1 (en) * | 1994-02-23 | 2005-04-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device with crystallization of amorphous silicon |
US6478263B1 (en) | 1997-01-17 | 2002-11-12 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and its manufacturing method |
US5985740A (en) | 1996-01-19 | 1999-11-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor device including reduction of a catalyst |
JP3645380B2 (ja) | 1996-01-19 | 2005-05-11 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法、情報端末、ヘッドマウントディスプレイ、ナビゲーションシステム、携帯電話、ビデオカメラ、投射型表示装置 |
JP3645379B2 (ja) | 1996-01-19 | 2005-05-11 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
JP3729955B2 (ja) | 1996-01-19 | 2005-12-21 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
JP3645378B2 (ja) | 1996-01-19 | 2005-05-11 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
US5888858A (en) | 1996-01-20 | 1999-03-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and fabrication method thereof |
US6180439B1 (en) | 1996-01-26 | 2001-01-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for fabricating a semiconductor device |
US7056381B1 (en) | 1996-01-26 | 2006-06-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Fabrication method of semiconductor device |
US6465287B1 (en) | 1996-01-27 | 2002-10-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for fabricating a semiconductor device using a metal catalyst and high temperature crystallization |
US6100562A (en) | 1996-03-17 | 2000-08-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor device |
FR2864336B1 (fr) * | 2003-12-23 | 2006-04-28 | Commissariat Energie Atomique | Procede de scellement de deux plaques avec formation d'un contact ohmique entre celles-ci |
JP2006332180A (ja) * | 2005-05-24 | 2006-12-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
JP6642465B2 (ja) * | 2017-01-20 | 2020-02-05 | 豊田合成株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5081264A (de) * | 1973-11-16 | 1975-07-01 | ||
GB1545208A (en) * | 1975-09-27 | 1979-05-02 | Plessey Co Ltd | Electrical solid state devices |
JPS5957479A (ja) * | 1982-09-27 | 1984-04-03 | Mitsubishi Electric Corp | Mos形半導体不揮発性メモリ装置の製造方法 |
JPS59110169A (ja) * | 1982-12-15 | 1984-06-26 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
JPS6077460A (ja) * | 1983-10-04 | 1985-05-02 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
JPS6246517A (ja) * | 1985-08-23 | 1987-02-28 | Rohm Co Ltd | イオン打込みにおけるマスク構造 |
US4755477A (en) * | 1987-03-24 | 1988-07-05 | Industrial Technology Research Institute | Overhang isolation technology |
US5093280A (en) * | 1987-10-13 | 1992-03-03 | Northrop Corporation | Refractory metal ohmic contacts and method |
JPH01173713A (ja) * | 1987-12-28 | 1989-07-10 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
JPH02309663A (ja) * | 1989-05-25 | 1990-12-25 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
US5132241A (en) * | 1991-04-15 | 1992-07-21 | Industrial Technology Research Institute | Method of manufacturing minimum counterdoping in twin well process |
-
1992
- 1992-09-15 DE DE69230988T patent/DE69230988T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-09-22 JP JP4252881A patent/JPH0785470B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1992-09-22 US US07/949,277 patent/US5354697A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05206052A (ja) | 1993-08-13 |
DE69230988D1 (de) | 2000-06-08 |
US5354697A (en) | 1994-10-11 |
JPH0785470B2 (ja) | 1995-09-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69230988T2 (de) | Verfahren zum Herstellen einer Anordnung, bei dem ein Stoff in einen Körper implantiert wird | |
EP0001550B1 (de) | Integrierte Halbleiteranordnung für eine Bauelementstruktur mit kleinen Abmessungen und zugehöriges Herstellungsvefahren | |
EP0010624B1 (de) | Verfahren zur Ausbildung sehr kleiner Maskenöffnungen für die Herstellung von Halbleiterschaltungsanordnungen | |
DE3019850C2 (de) | ||
DE2718894C2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung | |
EP0010596B1 (de) | Verfahren zur Ausbildung von Maskenöffnungen bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen | |
DE69133316T2 (de) | Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung | |
DE69132695T2 (de) | CMOS-Verfahren mit Verwendung von zeitweilig angebrachten Siliciumnitrid-Spacern zum Herstellen von Transistoren (LDD) mit leicht dotiertem Drain | |
DE3334624C2 (de) | ||
EP0025854B1 (de) | Verfahren zum Herstellen von bipolaren Transistoren | |
DE2707693C3 (de) | Verfahren zum Herstellen von dotierten Zonen einer bestimmten Leitungsart in einem Halbleitersubstrat mittels Ionenimplantation | |
DE2056220A1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer elektn sehen Anordnung, und Anordnung hergestellt nach dem Verfahren | |
DE2449688A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer dotierten zone eines leitfaehigkeitstyps in einem halbleiterkoerper sowie nach diesem verfahren hergestellter transistor | |
DE2626739A1 (de) | Verfahren zur herstellung von monolithisch integrierten halbleiterschaltungen mit durch ionenbombardement hervorgerufenen dielektrischen isolationszonen | |
DE3618000A1 (de) | Verfahren zur herstellung von transistoren auf einem siliziumsubstrat | |
DE69430062T2 (de) | Selbstausgerichtetes cmos-verfahren | |
DE102006051494A1 (de) | Verfahren zum Ausbilden einer Halbleiterstruktur, die einen Feldeffekt-Transistor mit verspanntem Kanalgebiet umfasst | |
DE2160427A1 (de) | Halbleiteranordnung mit einem Halb leiterwiderstand und Verfahren zur Her stellung einer derartigen Anordnung | |
DE2019655C2 (de) | Verfahren zur Eindiffundierung eines den Leitungstyp verändernden Aktivators in einen Oberflächenbereich eines Halbleiterkörpers | |
DE2729973A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer halbleiteranordnung | |
DE2103468B2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung | |
DE2425185A1 (de) | Verfahren zum herstellen einer halbleitervorrichtung | |
DE2502547A1 (de) | Halbleiterkoerper mit bipolartransistor und verfahren zu dessen herstellung | |
DE2705468A1 (de) | Verfahren zur herstellung von transistoren durch ionenimplantation | |
DE10058031B4 (de) | Verfahren zur Bildung leicht dotierter Halogebiete und Erweiterungsgebiete in einem Halbleiterbauelement |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |