NO125997B - - Google Patents

Download PDF

Info

Publication number
NO125997B
NO125997B NO429969A NO429969A NO125997B NO 125997 B NO125997 B NO 125997B NO 429969 A NO429969 A NO 429969A NO 429969 A NO429969 A NO 429969A NO 125997 B NO125997 B NO 125997B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
monocrystalline
areas
polycrystalline
semiconductor
substrate
Prior art date
Application number
NO429969A
Other languages
Norwegian (no)
Inventor
I Kobayashi
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP7913068A external-priority patent/JPS4826180B1/ja
Priority claimed from JP7912968A external-priority patent/JPS4914111B1/ja
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Publication of NO125997B publication Critical patent/NO125997B/no

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/08Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind
    • H01L27/082Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including bipolar components only
    • H01L27/0823Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including bipolar components only including vertical bipolar transistors only
    • H01L27/0826Combination of vertical complementary transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367Substrates
    • H01L21/0237Materials
    • H01L21/02373Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02381Silicon, silicon germanium, germanium
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/02521Materials
    • H01L21/02524Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02532Silicon, silicon germanium, germanium
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/0257Doping during depositing
    • H01L21/02573Conductivity type
    • H01L21/02579P-type
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
    • H01L21/0262Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
    • H01L21/02636Selective deposition, e.g. simultaneous growth of mono- and non-monocrystalline semiconductor materials
    • H01L21/02639Preparation of substrate for selective deposition
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture 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
    • H01L21/18Manufacture 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
    • H01L21/22Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
    • H01L21/2205Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities from the substrate during epitaxy, e.g. autodoping; Preventing or using autodoping
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/74Making of localized buried regions, e.g. buried collector layers, internal connections substrate contacts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76Making of isolation regions between components
    • H01L21/761PN junctions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76Making of isolation regions between components
    • H01L21/763Polycrystalline semiconductor regions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/0611Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region
    • H01L27/0641Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region without components of the field effect type
    • H01L27/0647Bipolar transistors in combination with diodes, or capacitors, or resistors, e.g. vertical bipolar transistor and bipolar lateral transistor and resistor
    • H01L27/0652Vertical bipolar transistor in combination with diodes, or capacitors, or resistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/0611Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region
    • H01L27/0641Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region without components of the field effect type
    • H01L27/0647Bipolar transistors in combination with diodes, or capacitors, or resistors, e.g. vertical bipolar transistor and bipolar lateral transistor and resistor
    • H01L27/0652Vertical bipolar transistor in combination with diodes, or capacitors, or resistors
    • H01L27/0658Vertical bipolar transistor in combination with resistors or capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)

Description

Integrert halvlederkretsskive. Integrated semiconductor circuit board.

Oppfinnelsen angår en integrert halvlederkretsskive med områder av monokrystallinsk halvledermateriale som er adskilt fra hverandre av polykrystallinske områder, hvilken skive har et monokrystallinsk halvledersubstrat med en type ledningsevne, tilvekststedområder for polykrystallinsk utvikling som er beliggende på valgte områder på den ene side av substratet, minst ett område med motsatt type ledningsevne på den nevnte side av substratet og i ett av de områder som ikke er dekket av tilvekststedområdene, og et pådampet, sammenhengende sjikt av halvledermateriale som er avsatt på den nevnte side av substratet, som danner områdene av polykrystallinsk materiale på tilvekststedene, og som danner de monokrystallinske områder i de områder på den nevnte side av substratet som ikke er dekket av tilvekststedene. The invention relates to an integrated semiconductor circuit wafer with regions of monocrystalline semiconductor material separated from each other by polycrystalline regions, which wafer has a monocrystalline semiconductor substrate with one type of conductivity, growth site regions for polycrystalline development located in selected regions on one side of the substrate, at least one region with the opposite type of conductivity on the said side of the substrate and in one of the areas not covered by the growth site areas, and a vaporized, continuous layer of semiconductor material deposited on the said side of the substrate, which forms the areas of polycrystalline material at the growth sites, and which form the monocrystalline areas in the areas on the aforementioned side of the substrate which are not covered by the growth sites.

I integrerte halvlederkretser må nærliggende komponenter isoleres fra hverandre, slik det er velkjent i teknikken. Denne isolasjon har tidligere skjedd ved hjelp av p-n-overgangsisolasjon, di-elektrisk isolasjon, luftisolasjon, "beam lead" eller ved hjelp av liknende fremgangsmåter. Når isoleringen skjer ved hjelp av p-n-overganger, dannes isolasjonsområder ved hjelp av diffusjonsteknikk, hvilket krever en vesentlig tid for diffusjonen., og de dif funderte isolasjonsområder mellom nærliggende komponenter utgjor videre en begrensning med hensyn=.til komponentenes tetthet. Dette medforer en vanskelighet i hoyfrekvenskarakteristikken som folge av parasitt - kapasiteter som forårsakes av forbindelser, elektroder og isolasjons-overganger. In integrated semiconductor circuits, adjacent components must be isolated from each other, as is well known in the art. This isolation has previously taken place by means of p-n junction insulation, dielectric insulation, air insulation, "beam lead" or by means of similar methods. When the insulation takes place by means of p-n junctions, insulation areas are formed by means of diffusion techniques, which requires a significant time for diffusion, and the diffused insulation areas between neighboring components further constitute a limitation with respect to the density of the components. This leads to a difficulty in the high frequency characteristic as a result of parasitic capacitances caused by connections, electrodes and insulation transitions.

Formålet med.oppfinnelsen er å skaffe en integrert halvlederkrets som utnytter polykrystallinske områder for isolasjon av kretskomponenter. Nærmere bestemt dannes monokrystallinske og polykrystallinske områder ved hjelp av pådampningsteknikk på et raono-krystallinsk substrat, idet forurensningskonsentrasjonen velges å ligge under en spesiell verdi for å oke de polykrystallinske områders spesifikke motstand vesentlig over den spesifikke motstand for de monokrystallinske områder, og nærliggende kretskomponenter isoleres fra hverandre ved hjelp av sådanne hoyresistive polykrystallinske områder. The purpose of the invention is to provide an integrated semiconductor circuit that utilizes polycrystalline areas for insulation of circuit components. More specifically, monocrystalline and polycrystalline areas are formed using vapor deposition techniques on a monocrystalline substrate, the contaminant concentration being chosen to lie below a particular value in order to increase the specific resistance of the polycrystalline areas significantly above the specific resistance of the monocrystalline areas, and nearby circuit components are isolated from each other by means of such highly resistive polycrystalline areas.

Ifolge oppfinnelsen tilveiebringes en halvlederkretsskive av den innledningsvis angitte type som er kjennetegnet ved at det sammenhengende sjikts halvledermateriale har en ledningsevnebestemmende type av forurensning i en konsentrasjon på o 10 12 -10 17 atomer/cm 3, slik at de polykrystallinske områder har hoyere spesifikk motstand enn de monokrystallinske områder. According to the invention, a semiconductor circuit board of the type indicated at the outset is provided, which is characterized by the fact that the semiconductor material of the continuous layer has a conductivity-determining type of impurity in a concentration of o 10 12 -10 17 atoms/cm 3 , so that the polycrystalline areas have a higher specific resistance than the monocrystalline regions.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det folgende under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser en kurve for forklaring av oppfinnelsen hvor den spesifikke motstand for polykrystallinske og monokrystallinske halvledere er vist som funksjon av forurensnings - konsentrasjonen, fig. 2A - 2E viser sterkt forstorrede sideriss av et antall trinn som inngår i fremstillingen av en integrert halvlederkrets ifblge oppfinnelsen, fig. 2F er et ekvivalent koplingsskjema for den på fig. 2A - 2E viste integrerte krets, fig. 3A - 3F viser trinn ved fremstilling av en modifisert utforelse av oppfinnelsen og fig. 4 er et elektrisk koplingsskjema for den på fig. 3 viste integrerte halvlederkrets; fig. 5 er et ekvivalent kretsskjema med hensyn til isolasjon, fig. 6A - 6F og fig. 7A - 71 viser fremstillings- The invention will be described in more detail below with reference to the drawings, where fig. 1 shows a curve for explaining the invention where the specific resistance for polycrystalline and monocrystalline semiconductors is shown as a function of the contaminant concentration, fig. 2A - 2E show greatly enlarged side views of a number of steps which are included in the production of an integrated semiconductor circuit according to the invention, fig. 2F is an equivalent circuit diagram for that of FIG. 2A - 2E showed integrated circuits, fig. 3A - 3F show steps in the manufacture of a modified embodiment of the invention and fig. 4 is an electrical connection diagram for the one in fig. 3 showed semiconductor integrated circuits; fig. 5 is an equivalent circuit diagram with respect to insulation, FIG. 6A - 6F and fig. 7A - 71 show manufacturing

trinn ved andre modifikasjoner av den. foreliggende oppfinnelse, fig. step by other modifications of it. present invention, fig.

8 er et elektrisk koplingsskjema for den på fig. 7 viste integrerte halvlederkrets, og fig. 9A - 9F viser trinn ved fremstillingen, av en ytterligere modifisert utforelse av oppfinnelsen.. 8 is an electrical connection diagram for the one in fig. 7 showed integrated semiconductor circuits, and fig. 9A - 9F show steps in the manufacture of a further modified embodiment of the invention.

Oppfinnelsen er basert på oppdagelsen av en ny egenskap hos monokrystallinske og polykrystallinske halvledere, hvilken egenskap skal beskrives i detalj i det folgende. The invention is based on the discovery of a new property in monocrystalline and polycrystalline semiconductors, which property will be described in detail in the following.

Hittil er forskjellige egenskaper hos monokrystallinske So far, different properties of monocrystalline

og polykrystallinske halvledere blitt klarlagt, men ved det arbeid som ligger til grunn for den foreliggende oppfinnelse, er det blitt oppdaget at monokrystallinske og polykrystallinske halvledere, når de dopes med en forurensning, oppviser meget varierende egenskaper m.h.t. spesifikk motstand, avhengig av sin forurensningskonsentrasjon, slik det fremgår av fig. 1. and polycrystalline semiconductors have been clarified, but in the work that forms the basis of the present invention, it has been discovered that monocrystalline and polycrystalline semiconductors, when doped with an impurity, exhibit very varying properties with respect to specific resistance, depending on its pollution concentration, as can be seen from fig. 1.

På fig. 1 representerer abscissen konsentrasjonen av den dopende forurensning eller bare forurensningskonsentrasjonen i atomer/C cm 3, og ordinaten representerer den spesifikke motstand i ohm-cm. Kurvene A og B viser den spesifikke motstand i avhengighet av forurensningskonsentrasjonen for polykrystallinske hhv. monokrystallinske halvledere som er blitt dopet med arsenikk. De vertikale linjer som skjærer kurven A, viser spredningsområdet for eksperimentelle verdier og kurven A<1> viser spredningens nedre grense. Den forurensningskonsentrasjon ved hvilken de polykrystallinske og de monokrystallinske halv-lederes spesifikke motstander er like stor, benevnes her den kritiske konsentrasjon Cc. Med hensyn til spredningen av den spesifikke motstand i den polykrystallinske halvleder er i dette tilfelle forurensningskonsentrasjonen ved kurvenes A' og B skjæringspunkt betegnet som den kritiske konsentrasjon. De i figuren viste karakteristiske kurver fremkom ved hjelp av folgende fremgangsmåte. Monokrystallinske siliciumhalvledersubstrat, inneholdende arsenikk i forskjellige konsentra-sjoner i form av forurensning, ble fremstilt og slipt speilblanke ved hjelp av en kjent fremgangsmåte, og deretter skylt. Siden ble det dannet et polykrystallinsk siliciumsjikt, inneholdende et amorft sjikt, til en tykkelse på ca. 1 u på en side av hvert substrat ved en temperatur på 550°C ved hjelp av pådampning. Det polykrystallinske sjikt skulle tjene som et tilvekststed for polykrystallinsk utvikling ved den folgende fremstilling av monokrystallinske og polykrystallinske områder ved hjelp av pådampningsmetoden. For dannelse av det polykrystallinske sjikt ble siliciumtetraklorid pakket i en kjent pådamp-ningsanordnings kammer sammen med arsenikktriklorid i nodvendig mengde for å gjore forurensningskonsentrasjonen i det polykrystallinske sjikt lik det monokrystallinske halvledersubstrats forurensningskonsentrasjon. Deretter ble det polykrystallinske sjikt som var dannet på en. flate av halvledersubstratet, fjernet i et valgt område for å. avdekke en del av det monokrystallinske halvledersubstrats flate. Deretter ble siliciumtetraklorid med den ovennevnte nodvendige mengde arsenikktriklorid, fort over halvledersubstratet med en bærergass, f.eks. hydrogen, for å danne et pådampet siliciumsjikt med ca. 20 [i tykkelse på det avdekkede substrat og på det nevnte polykrystallinske sjikt, hvilke tjente som tilvekststeder ved en temperatur på 1150° C. Ved dette tidspunkt besto det fordampede siliciumsjikt av et monokrystallinsk sdliciumhalvlederområde, dvs. et på det avdekkede monokrystallinske halvledersubstrat dannet monokrystallinsk sjikt, og et poly^ krystallinsk område, dvs. et på det polykrystallinske tilvekststed dannet polykrystallinsk sjikt. Den spesifikke motstands avhengighet av forurensningskonsentrasjonen for de monokrystallinske og polykrystallinske pådampede områder som ble dannet på denne måte, ble da som vist på fig. 1. Tilvekststedet for polykrystallinsk utvikling er ikke begrenset spesielt til det ovennevnte, men kan være dannet ved pådampning av silicium som i hovedsaken ikke inneholder noen forurensning, eller et siliciumoksydsjikt med en tykkelse på ca. 500 Å. I dette tilfelle har oksydfilmen med en tykkelse på ca. 500 Å blærer, f .eks. så-kalte nålestikk, slik at siliciumet dannes som et polykrystallinsk område på oksydfilmen ved hjelp av pådampningsmetoden. Med pådampningsmetoden ble det oppnådd samme resultat, også når monosilan eller fos-foroksydklorid eller fosforpentaklorid ble brukt som forurensning, In fig. 1, the abscissa represents the concentration of the doping impurity or just the impurity concentration in atoms/C cm 3 , and the ordinate represents the specific resistance in ohm-cm. Curves A and B show the specific resistance as a function of the contaminant concentration for polycrystalline and monocrystalline semiconductors that have been doped with arsenic. The vertical lines that intersect the curve A show the range of dispersion of experimental values and the curve A<1> shows the lower limit of the dispersion. The contaminant concentration at which the specific resistance of the polycrystalline and the monocrystalline semiconductors is the same is referred to here as the critical concentration Cc. With respect to the spread of the specific resistance in the polycrystalline semiconductor, in this case the contaminant concentration at the intersection of the curves A' and B is designated as the critical concentration. The characteristic curves shown in the figure were obtained using the following procedure. Monocrystalline silicon semiconductor substrates, containing arsenic in different concentrations in the form of contamination, were produced and polished to a mirror finish using a known method, and then rinsed. A polycrystalline silicon layer was then formed, containing an amorphous layer, to a thickness of approx. 1 u on one side of each substrate at a temperature of 550°C using evaporation. The polycrystalline layer was to serve as a growth site for polycrystalline development in the subsequent production of monocrystalline and polycrystalline areas by means of the evaporation method. To form the polycrystalline layer, silicon tetrachloride was packed in the chamber of a known evaporation device together with arsenic trichloride in the necessary amount to make the contaminant concentration in the polycrystalline layer equal to the monocrystalline semiconductor substrate's contaminant concentration. Then the polycrystalline layer that had formed on a surface of the semiconductor substrate, removed in a selected area to expose a portion of the monocrystalline semiconductor substrate surface. Then, silicon tetrachloride with the above-mentioned necessary amount of arsenic trichloride, was quickly over the semiconductor substrate with a carrier gas, e.g. hydrogen, to form a vaporized silicon layer with approx. 20 [in thickness on the uncovered substrate and on the aforementioned polycrystalline layer, which served as growth sites at a temperature of 1150° C. At this point, the evaporated silicon layer consisted of a monocrystalline silicon semiconductor region, i.e. a monocrystalline layer formed on the uncovered monocrystalline semiconductor substrate , and a polycrystalline area, i.e. a polycrystalline layer formed at the polycrystalline growth site. The dependence of the specific resistance on the impurity concentration for the monocrystalline and polycrystalline vaporized regions formed in this way was then, as shown in fig. 1. The growth site for polycrystalline development is not limited in particular to the above, but can be formed by evaporation of silicon which essentially contains no contamination, or a silicon oxide layer with a thickness of approx. 500 Å. In this case, the oxide film with a thickness of approx. 500 Å bladders, e.g. so-called pinpricks, so that the silicon is formed as a polycrystalline area on the oxide film by means of the evaporation method. With the evaporation method, the same result was obtained, also when monosilane or phosphorus oxide chloride or phosphorus pentachloride was used as a contaminant,

eller når temperaturen for pådampningen lå i området 1050 - 1250° C or when the temperature for vaporization was in the range 1050 - 1250° C

for vanlig pådampning. for normal vaporization.

Også når det polykrystallinske halvlederområdes forurensningskonsentrasjon er lik det monokrystallinske halvlederområdes forurensningskonsentrasjon, antas det polykrystallinske områdes spesifikke motstand å overstige det monokrystallinske områdes spesifikke motstand av folgende grunner (hvilke imidlertid ikke ennå er helt klarlagt) når det polykrystallinske områdes forurensningskonsentrasjon er lavere enn den kritiske konsentrasjon Cc på fig. 1. (i) Forurensningen trekkes ut på overflatene av de små enkelt-krystaller som danner det polykrystallinske materiale (for deres korn-grenser). (ii) Ladningsbærere f anges inn på korngrensene slik at ladnings-bærekonsentrasjonens bidrag til ledningen minskes. (iii) I det polykrystallinske sjikt er ladningsbærernes frie midlere veilengde kort og deres bevegelighet er liten.. Also, when the impurity concentration of the polycrystalline semiconductor region is equal to the impurity concentration of the monocrystalline semiconductor region, the specific resistance of the polycrystalline region is assumed to exceed the specific resistance of the monocrystalline region for the following reasons (which, however, have not yet been fully clarified) when the impurity concentration of the polycrystalline region is lower than the critical concentration Cc on fig. 1. (i) The impurity is extracted at the surfaces of the small single crystals that form the polycrystalline material (at their grain boundaries). (ii) Charge carriers are trapped at the grain boundaries so that the charge-carrier concentration's contribution to the conduction is reduced. (iii) In the polycrystalline layer, the free mean path length of the charge carriers is short and their mobility is small.

Ved utnyttelsen av de foran beskrevne egenskaper tilveiebringer oppfinnelsen således en integrert halvlederkrets i hvilken nærliggende monokrystallinske halvlederområder er isolert fra hverandre ved hjelp av polykrystallinske halvlederområder med en lavere forurensningskonsentrasjon enn den kritiske konsentrasjon Cc og folgelig med hoy spesifikk motstand. By utilizing the properties described above, the invention thus provides an integrated semiconductor circuit in which nearby monocrystalline semiconductor regions are isolated from each other by means of polycrystalline semiconductor regions with a lower contaminant concentration than the critical concentration Cc and consequently with high specific resistance.

Oppfinnelsen skal beskrives i detalj i det folgende ved hjelp av eksempler. The invention shall be described in detail in the following by means of examples.

Fig. 2A - 2E viser en utforelse av oppfinnelsen og fig. 2F er et koplingsskjema for en halvlederanordning som er fremstilt ifdlge de på fig. 2A - 2E viste fremgangsmåtetrinn, hvor betegnelsene og D£ angir dioder. Fig. 2A - 2E show an embodiment of the invention and fig. 2F is a connection diagram for a semiconductor device which is manufactured according to those in fig. 2A - 2E showed method steps, where the designations and D£ indicate diodes.

Fremstillingen av ovennevnte halvlederanordning begynner med fremstilling av et monokrystallinsk siliciumhalvledersubstrat (en monokrystallinsk halvlederskive) 51 som vist på fig. 2A, hvilket substrat er kraftig dopet med en forurensning av n-type, f.eks. fosfor. Siden avsettes det i valgte områder på en flate av halvledersubstratet 51 tilvekststeder 62 for polykrystallinsk utvikling, f.eks. siliciumdioksyd eller trisiliciumtetranitrid som har en maskerende virkning mot etterfolgende forurensningsdiffusjon. I dette tilfelle er det hensiktsmessig å danne et siliciumsjikt på siliciumdioksyd- eller tri-siliciumtetrakloridsjiktet ved hjelp av pådampning eller liknende, om nodvendig. Tilvekststedene 52 er anordnet i form av et nettverk for å omgi monokrystallinske halvlederområder som skal dannes i det folgende, slik som vist på fig. 2B. Deretter dannes silicium som er dopet med en forurensning av en lavere konsentrasjon enn den kritiske konsentrasjon Cc, til en tykkelse på ca. 8 u på det monokrystallinske halvledersubstrat 51 med tilvekststedene 52, ved hjelp av pådampning på samme måte som beskrevet tidligere i forbindelse med fig. 2. Dette forer til at det dannes polykrystallinske halvlederområder (polykrystallinske sjikt) 53 på tilvekststedene 52, og et sjikt 54 som består av monokrystallinske halvledersjikt 54' og 54" på det monokrystallinske halvledersubstrat 51, slik som vist på fig. 2C. Deretter dannes en siliciumoksyd- eller siliciumdioksydfilm 55 ved termisk oksydering på det pådampede sjikt som består av de polykrystallinske og monokrystallinske sjikt 53 og 54, og filmen 55 fjernes på valgte steder for The manufacture of the above semiconductor device begins with the manufacture of a monocrystalline silicon semiconductor substrate (a monocrystalline semiconductor wafer) 51 as shown in fig. 2A, which substrate is heavily doped with an n-type impurity, e.g. phosphorus. Growth sites 62 for polycrystalline development are then deposited in selected areas on a surface of the semiconductor substrate 51, e.g. silicon dioxide or trisilicon tetranitride which has a masking effect against subsequent contamination diffusion. In this case, it is appropriate to form a silicon layer on the silicon dioxide or tri-silicon tetrachloride layer by means of evaporation or the like, if necessary. The growth sites 52 are arranged in the form of a network to surround monocrystalline semiconductor regions to be formed in the following, as shown in fig. 2B. Subsequently, silicon doped with an impurity of a lower concentration than the critical concentration Cc is formed to a thickness of approx. 8 u on the monocrystalline semiconductor substrate 51 with the growth sites 52, by means of evaporation in the same way as described previously in connection with fig. 2. This leads to the formation of polycrystalline semiconductor regions (polycrystalline layers) 53 at the growth sites 52, and a layer 54 consisting of monocrystalline semiconductor layers 54' and 54" on the monocrystalline semiconductor substrate 51, as shown in Fig. 2C. Subsequently, a silicon oxide or silicon dioxide film 55 by thermal oxidation on the deposited layer consisting of the polycrystalline and monocrystalline layers 53 and 54, and the film 55 is removed at selected locations for

å danne vinduer, gjennom hvilke bor, som er en forurensning av p-type, diff underes inn i det pådampede sjikt til en dybde av 3 - 5 (i, slik at to form windows through which boron, which is a p-type impurity, diffuses into the vaporized layer to a depth of 3 - 5 (i, so that

det fremkommer anodeområder 56 med diodeoverganger J , og J ^ for diodene Dl og D2, slik som på fig. 2D. Deretter avsettes aluminium eller et liknende metall på diodenes anodeområder 56 på en slik måte at det skaffes ohmsk kontakt med disse for dannelse av elektroder 57, og gull avsettes på det monokrystallinske halvledersubstrats 51 under-side for å danne en katodeelektrode 58, slik at det er tilveiebrakt en ferdig halvlederanordning som vist på fig. 2E. anode areas 56 with diode transitions J , and J ^ appear for the diodes D1 and D2, as in fig. 2D. Aluminum or a similar metal is then deposited on the anode areas 56 of the diodes in such a way that ohmic contact is made with them to form electrodes 57, and gold is deposited on the underside of the monocrystalline semiconductor substrate 51 to form a cathode electrode 58, so that it is provided a finished semiconductor device as shown in fig. 2E.

Med den foregående fremgangsmåte blir de polykrystallinske sjikts 53 spesifikke motstand storre enn det monokrystallinske sjikts 54, da det førstnevntes forurensningskonsentrasjon er lavere enn den kritiske konsentrasjon Cc, slik at det er en hoy motstand mellom de oyliknende områder som dannes av de monokrystallinske sjikt 54' °9 54" for å hindre at det dannes et parasittelement. I det foregående er det pådampede sjikts forurensningskonsentrasjon lavere enn den kritiske konsentrasjon Cc, men det er fordelaktig å definere den nedre grenseverdi for det pådampede sjikts forurensningskonsen-tras jon. With the preceding method, the specific resistance of the polycrystalline layer 53 becomes greater than that of the monocrystalline layer 54, as the former's contaminant concentration is lower than the critical concentration Cc, so that there is a high resistance between the mud-like areas formed by the monocrystalline layers 54' ° 9 54" to prevent a parasitic element from forming. In the foregoing, the vaporized layer's contaminant concentration is lower than the critical concentration Cc, but it is advantageous to define the lower limit value for the vaporized layer's contaminant concentration.

I det foregående eksempel er forurensningskonsentrasjonen for det pådampede sjikt, dvs. for de polykrystallinske og monokrystallinske sjikt 53 og 54, valgt å o være hoyere enn 10 12 atomer/cm 3 ved forlopet på fig. 2C. I tilfelle det skjer pådampning av en forurensning med lavere konsentrasjon enn 10 12 atomer/cm 3, holdes det pådampede sjikts spesifikke motstand, særlig for det monokrystallinske sjikt 54, ikke konstant, selv om siliciumtetraklorid, monosilan eller andre silaner anvendes, eller dersom en sådan forurensning som fosfor-oksydklorid anvendes for doping av fosfor, eller om arsenikktriklorid anvendes for doping av arsenikk eller om antimon anvendes som forurensning, Åorsakene til den spesifikke motstands ustabilitet er ikke klarlagt, men antas å bero på folgende: (i) Små temperaturvariasjoner i ovnen under pådampningsforlopet. (ii) Utdiffundering av forurensningen fra det monokrystallinske halvledersubstrat. (iii) Selvdoping av forurensningen fra det monokrystallinske halvledersubstrat inn i det pådampede sjikt. (iv) Endringer i krystallenes egenskaper som folge av en liten mengde oksygen i bæregassen (selv om den teoretisk er lik null). In the preceding example, the contaminant concentration for the evaporated layer, i.e. for the polycrystalline and monocrystalline layers 53 and 54, is chosen to be higher than 10 12 atoms/cm 3 in the course of fig. 2C. In the event that vaporization of a contaminant with a concentration lower than 10 12 atoms/cm 3 takes place, the specific resistance of the vaporized layer, especially for the monocrystalline layer 54, is not kept constant, even if silicon tetrachloride, monosilane or other silanes are used, or if such contamination such as phosphorus oxide chloride is used for the doping of phosphorus, or if arsenic trichloride is used for the doping of arsenic or if antimony is used as a contaminant, The reasons for the instability of the specific resistance have not been clarified, but are assumed to be due to the following: (i) Small temperature variations in the furnace during the vaporization process. (ii) Diffusion of the contamination from the monocrystalline semiconductor substrate. (iii) Self-doping of the impurity from the monocrystalline semiconductor substrate into the deposited layer. (iv) Changes in the properties of the crystals as a result of a small amount of oxygen in the carrier gas (even if it is theoretically equal to zero).

Det er blitt fastslått at endringen i spesifikk motstand raskt blir vesentlig nåo r forurensningskonsentrasjonen er under 10 <12> atomer/cm 3. It has been established that the change in specific resistance quickly becomes significant when the contaminant concentration is below 10 <12> atoms/cm 3.

Anvendelsen av et monokrystallinsk sjikt med en kraftig endring av den spesifikke motstand forårsaker variasjoner av overgangene, gjennomslagsspenningene og av dybden av overgangene i diodenes anodeområder 56, hvilke dannes ved diffusjon av en forurensning slik som ved forlopet ifdlge fig. 2D, og dette medforer således en uregelmessighet i de ferdige halvlederanordningenes egenskaper. Dersom det monokrystallinske sjikts 54 forurensningskonsentrasjon er lavere enn 10 atomer/cm , varierer overgangenes dybde på o grunn av at den i det monokrystallinske siliciumhalvledersubstratet 51 eksisterende forurensning ved pådampningsforlopet diffunderer opp i området ved den ovre overflate av det monokrystallinske sjikt 54 (der overgangene og J „ <d>annes), og endrer disse områders forurensningskonsentrasjon. Selv om det pådampede sjikts 54 tykkelse oker, blir tiden for pådampningen lenger, slik at det monokrystallinske halvledersubstrats 51 forurensning diffunderes videre og de nevnte ulemper ikke kan unngås. The use of a monocrystalline layer with a strong change in the specific resistance causes variations of the junctions, the breakdown voltages and of the depth of the junctions in the anode regions 56 of the diodes, which are formed by the diffusion of a contaminant such as in the sequence according to fig. 2D, and this thus entails an irregularity in the properties of the finished semiconductor devices. If the contaminant concentration of the monocrystalline layer 54 is lower than 10 atoms/cm, the depth of the transitions varies by o due to the fact that the contamination existing in the monocrystalline silicon semiconductor substrate 51 during the evaporation process diffuses up into the area of the upper surface of the monocrystalline layer 54 (where the transitions and J „ <d>others), and changes these areas' pollution concentration. Although the thickness of the vaporized layer 54 increases, the time for the vaporization becomes longer, so that the monocrystalline semiconductor substrate 51's contamination diffuses further and the aforementioned disadvantages cannot be avoided.

Under henvisning til fig. 3 skal det gis en detaljert beskrivelse av en annen utforelsesform av oppfinnelsen. With reference to fig. 3, a detailed description of another embodiment of the invention shall be given.

Fremstillingen begynner med tilvirkning av et monokrystallinsk halvledersubstrat 11, f.eks. av p-type, som vist på fig. 3A. En oksydfilm 12, f.eks. siliciumdioksyd som kommer til å virke som en diffusjonsmaske og som et tilvekststed for polykrystallinsk utvikling, avsettes over det monokrystallinske halvledersubstrats 11 hele ovre overflate, og oksydfilmen 12 fjernes selektivt ved hjelp av fotoetsning eller liknende, på en slik måte at filmen 12 eksempelvis etterlates i form av et nettverk. En forurensning av p-type diffunderes deretter inn i det monokrystallinske halvledersubstrat 11, idet oksydfilmen 12 anvendes som maske, slik at det tilveiebringes et antall nedsenkede sjikt 13 og 13' av n<+->type med hoy forurensningskonsentrasjon, som vist på fig. 3B. Deretter fjernes en oksydfilm som er blitt dannet på halvlederområdene 13 og 13' av n<+->type ved diffusjonen av forurensningen av n-type på valgte steder. Etterpå dannes halvlederområder 15 og 15" ved pådampning av substratet 11, hvilke områder har lavere forurensningskonsentrasjon enn den kritiske konsentrasjon, f.eks. mindre enn 10 18 atomer/cm 3 og fortrinnsvis mer enn 10 12 atomer/cm 3, The production begins with the production of a monocrystalline semiconductor substrate 11, e.g. of p-type, as shown in fig. 3A. An oxide film 12, e.g. silicon dioxide, which will act as a diffusion mask and as a growth site for polycrystalline development, is deposited over the entire upper surface of the monocrystalline semiconductor substrate 11, and the oxide film 12 is selectively removed by means of photoetching or the like, in such a way that the film 12 is, for example, left in the form of a network. A p-type impurity is then diffused into the monocrystalline semiconductor substrate 11, the oxide film 12 being used as a mask, so that a number of submerged layers 13 and 13' of the n<+-> type with a high impurity concentration are provided, as shown in fig. 3B. Then, an oxide film which has been formed on the n<+>-type semiconductor regions 13 and 13' is removed by the diffusion of the n-type impurity at selected locations. Afterwards, semiconductor areas 15 and 15" are formed by evaporation of the substrate 11, which areas have a lower impurity concentration than the critical concentration, e.g. less than 10 18 atoms/cm 3 and preferably more than 10 12 atoms/cm 3,

og hvilke har motsatt type ledningsevne i forhold til substratet 11, f.eks. n-type, slik som tidligere beskrevet i forbindelse med fig. 1. and which have the opposite type of conductivity in relation to the substrate 11, e.g. n-type, as previously described in connection with fig. 1.

Det fremkommende pådampede sjikt består av polykrystallinske sjikt 14 som er blitt utviklet på tilvekststedene 12, og monokrystallinske sjikt 15 og 15' som er blitt utviklet på halvlederområdene 13 og 13' av n<+->type. Slik det vil fremgå av den folgende beskrivelse, blir disse monokrystallinske sjikt 15 og 15' isolerte, oyliknende områder og gjor tjeneste som kollektorområder i transistorer som skal dannes eksempelvis i disse oyliknende områder. I dette tilfelle er det passende at oksydfilmens 12 tykkelse er ca. 2000 Å, at pådamp-ningstemperaturen er 1050 - 1250° C, og at de monokrystallinske sjikts tykkelse er ca. 5 u. Selv om forurensningen av n-type diffunderer fra halvlederområdene 13 og 13' av n<+->type inn i det polykrystallinske sjikt 14, slik som angitt ved piler på fig. 3C, kan det polykrystallinske sjikts 14 motstand kraftig og effektivt okes ved å oke det polykrystallinske sjikts 14 bredde (avstanden mellom to monokrystallinske halvlederområder 15 og 15') så mye som mulig. The resulting vaporized layer consists of polycrystalline layers 14 which have been developed on the growth sites 12, and monocrystalline layers 15 and 15' which have been developed on the semiconductor regions 13 and 13' of n<+> type. As will be apparent from the following description, these monocrystalline layers 15 and 15' become isolated, moon-like areas and serve as collector areas in transistors which are to be formed, for example, in these moon-like areas. In this case, it is appropriate that the thickness of the oxide film 12 is approx. 2000 Å, that the evaporation temperature is 1050 - 1250° C, and that the thickness of the monocrystalline layers is approx. 5 u. Although the n-type impurity diffuses from the n<+->-type semiconductor regions 13 and 13' into the polycrystalline layer 14, as indicated by arrows in fig. 3C, the resistance of the polycrystalline layer 14 can be greatly and effectively increased by increasing the width of the polycrystalline layer 14 (the distance between two monocrystalline semiconductor regions 15 and 15') as much as possible.

Dette trinn etterfølges av et det dannes halvlederelementer i de monokrystallinske sjikt 15 og 15' av n-type. Som vist på fig. 3D, diffunderes en forurensning av p-type, f.eks. bor, inn i de monokrystallinske sjikt 15 og 15' gjennom en av en oksydfilm 16 dannet diffusjonsmaske for tilveiebringelse av halvlederområder 17 og 17' av p-type, hvilke til slutt kommer til å gjore tjeneste som transistorenes basisområder. Deretter diffunderes en forurensning av n-type inn i halvlederområdene 17 og 17' av p-type gjennom den som maske tjenende oksydfilm 16 for å danne halvlederområder 18 og 18' med hoy forurensningskonsentrasjon, dvs. av n<+->type. Disse områder kommer til slutt til å utgjore transistorenes emitterområder, slik som vist på fig. This step is followed by an n-type semiconductor elements are formed in the monocrystalline layers 15 and 15'. As shown in fig. 3D, a p-type contaminant is diffused, e.g. boron, into the monocrystalline layers 15 and 15' through a diffusion mask formed by an oxide film 16 to provide p-type semiconductor regions 17 and 17', which will eventually serve as the base regions of the transistors. An n-type impurity is then diffused into the p-type semiconductor regions 17 and 17' through the oxide film 16 serving as a mask to form semiconductor regions 18 and 18' with high impurity concentration, i.e. of n<+-> type. These areas will eventually form the emitter areas of the transistors, as shown in fig.

3E. Dermed er halvlederelementene (transistorene) dannet i de monokrystallinske sjikt 15 og 15'. Videre dannes et tynnfilmelement, f.eks. en tynnfilm-motstand 19, på det polykrystallinske sjikt 14 på et sted gjennom oksydfilmen 16, ved hjelp av metallfordampningsavsetning eller liknende, slik som vist på fig. 3F. Siden fordampes eksempelvis aluminium gjennom en forutbestemt maske for tilveiebringelse av forutbestemte elektroder 20 for de i de monokrystallinske sjikt 15 og 15' dannede halvlederelementer, samt ledere 21 som forbinder forutbestemte elektroder og en valgt elektrode med tynnfilmelementet 19. På fig. 4 er vist de elektriske forbindelser for den således dannede integrerte halvlederkrets. 3E. Thus, the semiconductor elements (transistors) are formed in the monocrystalline layers 15 and 15'. Furthermore, a thin film element is formed, e.g. a thin film resistor 19, on the polycrystalline layer 14 at a place through the oxide film 16, by means of metal vapor deposition or the like, as shown in fig. 3F. Then, for example, aluminum is evaporated through a predetermined mask to provide predetermined electrodes 20 for the semiconductor elements formed in the monocrystalline layers 15 and 15', as well as conductors 21 which connect predetermined electrodes and a selected electrode to the thin film element 19. In fig. 4 shows the electrical connections for the thus formed integrated semiconductor circuit.

Den foregående konstruksjon gir en forbedret isolasjon mellom de i de monokrystallinske sjikt 15 og 15' dannede halvlederelementer og mellom halvlederelementene og tynnfilmelementet 19 for tilveiebringelse av fullstendig isolasjon av de på samme substrat dannede elementer. Dette sikrer at forstyrrelse mellom elementene unngås , slik at de kan betraktes som om de er dannet på separate sub- The foregoing construction provides an improved isolation between the semiconductor elements formed in the monocrystalline layers 15 and 15' and between the semiconductor elements and the thin film element 19 to provide complete isolation of the elements formed on the same substrate. This ensures that interference between the elements is avoided, so that they can be considered as if they were formed on separate sub-

strater for å gi den integrerte krets forbedrede egenskaper. strater to give the integrated circuit improved characteristics.

På fig. 5 er en krets som er ekvivalent med den integrerte halvlederkrets, vist for en sådan konstruksjon med hensyn til isolasjon. På figuren tilsvarer henvisningstallene 15 og 15' de monokrystallinske sjikt 15 hhv. 15' av n-type, og henvisningstallene 11 In fig. 5 is a circuit equivalent to the semiconductor integrated circuit shown for such a construction with respect to isolation. In the figure, the reference numbers 15 and 15' correspond to the monocrystalline layers 15 and 15, respectively. 15' of n-type, and the reference numbers 11

og 19 tilsvarer det monokrystallinske halvledersubstrat av p-type hhv. tynnfilmelementet på fig. 3. and 19 correspond to the p-type monocrystalline semiconductor substrate, respectively. the thin film element of fig. 3.

Betegnelsen D, angir en diode med en p-n-overgang som The designation D indicates a diode with a p-n junction which

er dannet mellom halvledersubstratet 11 av p-type og halvlederområdet 13 av n<+->type under det monokrystallinske sjikt 15 av n-type, og D ? angir en diode med en p-n-overgang som er dannet mellom halvledersubstratet 11 av p-type og halvlederområdet 13' av n+-type under det monokrystallinske sjikt 15' av n-type. Betegnelsen R angir en tverrmotstand for det polykrystallinske sjikt 14 mellom de to monokrystallinske sjikt 15 og 15', og Rp angir en tverrmotstand for det polykrystallinske sjikt 14 under tynnfilmelementet 19. Betegnelsen C. angir en kondensator som er dannet av den mellom det polykrystallinske sjikt 14 og tynnfilmelementet 19 innforte oksydfilm 16, og C£ angir en kondensator som er dannet av det polykrystallinske sjikt 14. I dette tilfelle har det polykrystallinske sjikt 14 en hoy motstand og kan betraktes som et dielektrikum, som beskrevet senere, slik at det sees bort fra dets motstand i lengderetningen og bare dets kapasitet vises. Betegnelsen C, angir en kondensator som er dannet av den mellom det polykrystallinske sjikt 14 og halvledersubstratet 11 innforte oksydfilm 12. is formed between the p-type semiconductor substrate 11 and the n<+->-type semiconductor region 13 under the n-type monocrystalline layer 15, and D ? denotes a diode with a p-n junction formed between the p-type semiconductor substrate 11 and the n+-type semiconductor region 13' under the n-type monocrystalline layer 15'. The designation R denotes a transverse resistance of the polycrystalline layer 14 between the two monocrystalline layers 15 and 15', and Rp denotes a transverse resistance of the polycrystalline layer 14 under the thin film element 19. The designation C. denotes a capacitor formed by the one between the polycrystalline layer 14 and the thin film element 19 incorporated oxide film 16, and C£ denotes a capacitor formed by the polycrystalline layer 14. In this case, the polycrystalline layer 14 has a high resistance and can be regarded as a dielectric, as described later, so that it is disregarded its longitudinal resistance and only its capacity are shown. The designation C indicates a capacitor which is formed by the oxide film 12 inserted between the polycrystalline layer 14 and the semiconductor substrate 11.

Slik det fremgår av fig. 5, er det monokrystallinske sjikt 15 fullstendig isolert fra substratet 11 ved hjelp av diodens p-n-overgang og samtidig fra det monokrystallinske sjikt 15' av det polykrystallinske sjikt 14. I overensstemmelse med oppfinnelsen velges forurensningskonsentrasjonen i halvledermaterialet for pådampning av de monokrystallinske sjikt 15 og 15' samt i det polykrystallinske sjikt 14 lavere enn ca. 10 17 atomer/cm 3, slik som tidligere beskrevet. Det har vist seg at det polykrystallinske sjikt 14 har tilstrekkelig hoy spesifikk motstand til å isolere kretskomponentene i vanlige integrerte halvlederkretser. As can be seen from fig. 5, the monocrystalline layer 15 is completely isolated from the substrate 11 by means of the p-n junction of the diode and at the same time from the monocrystalline layer 15' of the polycrystalline layer 14. In accordance with the invention, the impurity concentration in the semiconductor material is selected for vaporization of the monocrystalline layers 15 and 15 ' as well as in the polycrystalline layer 14 lower than approx. 10 17 atoms/cm 3 , as previously described. It has been found that the polycrystalline layer 14 has a sufficiently high specific resistance to isolate the circuit components in conventional integrated semiconductor circuits.

Slik det fremgår av kurven på fig. 1 som viser forbindel-sen mellom det polykrystallinske sjikts forurensningskonsentrasjon og dets spesifikke motstand, er den polykrystallinske halvleders spesifikke motstand ca. 100 ganger så hoy som den monokrystallinske halvleders spesifikke motstand, når forurensningskonsentrasjonen er ca. 10 17 atomer/cm 3. En monokrystallinsk halvleder med en forurensningskonsentrasjon på ca. 10 17 atomer/cm 3oppviser forovrig samme type ledningsevne som forurensningen og dens spesifikke motstand er ca. As can be seen from the curve in fig. 1, which shows the connection between the polycrystalline layer's contaminant concentration and its specific resistance, the polycrystalline semiconductor's specific resistance is approx. 100 times as high as the monocrystalline semiconductor's specific resistance, when the contaminant concentration is approx. 10 17 atoms/cm 3. A monocrystalline semiconductor with an impurity concentration of approx. 10 17 atoms/cm 3 otherwise exhibits the same type of conductivity as the contaminant and its specific resistance is approx.

0,1 ohm-cm, mens en polykrystallinsk halvleder med en sådan forurens-ningskonsentras jon har en så hoy spesifikk motstand som mer enn 10 ohm»cm. Når forurensningskonsentrasjonen var mindre enn 10"^ atomer/ cm 3 , var det polykrystallinske sjikts isolasjon så o hoy at dets spesifikke motstand ikke kunne måles ved hjelp av firpolsfremgangsmåten. 0.1 ohm-cm, while a polycrystalline semiconductor with such an impurity concentration has a specific resistance as high as more than 10 ohm-cm. When the impurity concentration was less than 10"^ atoms/cm 3 , the insulation of the polycrystalline layer was so high that its specific resistance could not be measured by the quadrupole method.

Grunnen til at forurensningskonsentrasjonen i halvledermaterialet for pådampning av de monokrystallinske sjikt 15 og 15' The reason why the impurity concentration in the semiconductor material for vapor deposition of the monocrystalline layers 15 and 15'

samt det polykrystallinske sjikt 14 velges hoyere enn 10 12 atomer/ and the polycrystalline layer 14 is chosen higher than 10 12 atoms/

cm 3, er vadere at halvlederelementene, dvs. de polykrystallinske områder som danner overgangene, med en lavere forurensningskonsentrasjon ikke alltid oppviser en onsket type ledningsevne og dermed er ustabile, samt at overgangenes likerettende egenskaper sannsynligvis blir dårligere. Dersom eksempelvis forurensningskonsentrasjonene i overflatepartiene av de tidligere i forbindelse med fig. 3 beskrevne halvlederområder 13 og 13' av n<+->type er ustabile, og forurensnings - konsentrasjonene i den ovre del av de monokrystallinske sjikt 15 og 15' også er ustabile, er deres spesifikke motstand meget vanskelig å holde på en forutbestemt verdi under en etterfølgende varmebehandling for diffusjon osv. Når en forurensning av p-type diffunderes inn i sådanne oyliknende områder 15 og 15' for å tilveiebringe basisområder i disse, kan diffusjonsdybden ikke styres til en forutbestemt verdi, cm 3, it is more likely that the semiconductor elements, i.e. the polycrystalline areas that form the transitions, with a lower concentration of contamination do not always exhibit a desired type of conductivity and are thus unstable, and that the rectification properties of the transitions are likely to deteriorate. If, for example, the pollution concentrations in the surface parts of the earlier in connection with fig. 3 described n<+>-type semiconductor regions 13 and 13' are unstable, and the impurity concentrations in the upper part of the monocrystalline layers 15 and 15' are also unstable, their specific resistance is very difficult to maintain at a predetermined value below a subsequent heat treatment for diffusion, etc. When a p-type impurity is diffused into such mud-like regions 15 and 15' to provide base regions therein, the diffusion depth cannot be controlled to a predetermined value,

og folgelig er de ferdige transistorers egenskaper ustabile. and consequently the characteristics of the finished transistors are unstable.

I den således fremstilte integrerte halvlederkrets ifolge oppfinnelsen er det monokrystallinske sjikt 15 fullstendig isolert fra substratet 11 på grunn av diodens D2 p-n-overgang og er fullstendig isolert fra tynnfilmelementet 19 av det polykrystallinske sjikt 14 og kondensatoren , slik som foran beskrevet. Folgelig er de i de monokrystallinske sjikt 15 og 15' dannede halvlederelementer fullstendig isolert fra hverandre som om de var dannet på separate substrater, slik at forstyrrelse mellom halvlederelementene unngås. In the thus produced integrated semiconductor circuit according to the invention, the monocrystalline layer 15 is completely isolated from the substrate 11 due to the diode D2 p-n transition and is completely isolated from the thin film element 19 by the polycrystalline layer 14 and the capacitor, as described above. Consequently, the semiconductor elements formed in the monocrystalline layers 15 and 15' are completely isolated from each other as if they were formed on separate substrates, so that interference between the semiconductor elements is avoided.

Videre er tynnfilmelementet 19 fullstendig isolert fra substratet 11 og fra det monokrystallinske sjikt 15' av konsendatorene C^, C2 og samt motstanden R,,. Folgelig er de i de monokrystallinske sjikt 15 og 15' dannede halvlederelementer og det på oksydfilmen 16 dannede tynnfilmelement isolert fra hverandre under meget gode.isola-sjonsvilkår for å eliminere forstyrrelser derimellom. Oppfinnelsen forårsaker således ingen forringelse av elementenes egenskaper, og den er folgelig særlig fordelaktig når den utnyttes i integrerte kretser eller liknende, i hvilke et storre antall elementer dannes på ett og samme substrat. Furthermore, the thin film element 19 is completely isolated from the substrate 11 and from the monocrystalline layer 15' by the capacitors C1, C2 and also the resistor R1. Consequently, the semiconductor elements formed in the monocrystalline layers 15 and 15' and the thin film element formed on the oxide film 16 are isolated from each other under very good isolation conditions in order to eliminate disturbances between them. The invention thus causes no deterioration of the elements' properties, and it is consequently particularly advantageous when it is used in integrated circuits or the like, in which a large number of elements are formed on one and the same substrate.

Da dessuten kondensatorene C^, C2 og inngår i en seriekopling mellom tynnfilmelementet 19 og substratet 11, er deres samlede kapasitet liten og folgelig er parasittkapasitetseffekten minst mulig. Det polykrystallinske sjikts 14 overflate har videre ujevnheter med en storrelse på ca. 0,5 - 2 \ i, slik at oksydfilmen 16 over sjiktet 14 blir ujevn. Oksydfilmens overflate okes derfor for å oke tynnfilmelementets effektivitet, f.eks. tynnfilmmotstanden eller -kapasiteten pr. flateenhet, og ujevnheten forbedrer tynnfilmelementets vedheftning til oksydfilmen 16. Dersom det passive element dannes av en tynn film, er det mulig å danne dette på halvledersubstratet, hvilket element kan ha verdier innen et stort område, ha liten temperaturkoeffisient og en verdi med hoy nøyaktighet sammen-liknet med et tynnfilmelement som er dannet ved diffusjon. As, moreover, the capacitors C1, C2 and are included in a series connection between the thin film element 19 and the substrate 11, their overall capacity is small and consequently the parasitic capacity effect is the least possible. The surface of the polycrystalline layer 14 further has irregularities with a size of approx. 0.5 - 2 µm, so that the oxide film 16 above the layer 14 becomes uneven. The surface of the oxide film is therefore increased to increase the efficiency of the thin film element, e.g. the thin film resistance or capacity per unit area, and the unevenness improves the adhesion of the thin film element to the oxide film 16. If the passive element is formed by a thin film, it is possible to form this on the semiconductor substrate, which element can have values within a large range, have a small temperature coefficient and a value with high accuracy together -likened to a thin film element formed by diffusion.

På fig. 6 er vist en rekke kraftig forstorrede tverrsnitt av etter hverandre folgende trinn ved fremstillingen av en integrert halvlederkrets i overensstemmelse med en annen utforelse av oppfinnelsen. Fremstillingen begynner med tilvirkning av et monokrystallinsk halvledersubstrat 31 med en forutbestemt type ledningsevne, f.eks. av p+<->type, slik som vist på fig. 6A. På det monokrystallinske halvledersubstrats 31 ovre overflate avsettes en oksydfilm 32, f.eks. av siliciumdioksyd, hvilken film fjernes på valgte steder ved hjelp av etsning eller en liknende fremgangsmåte for å danne et vindu. Siden diffunderes en forurensning av n-type gjennom vinduet inn i halvledersubstratet 31 for å danne et halvledérområde 33 av n<+->type som vist på fig. 6b. Deretter etses oksydfilmen over halvlederområdet 33 av n<+->type og substratet 31 etses selektivt bort for tilveiebringelse av tilvekststeder 32 for polykrystallinsk utvikling, som vist på fig. 6c. I dette tilfelle er det passende å danne tilvekststedene ved pådampning av silicium på den gjenstående oksydfilm 32 ved en så lav temperatur som ca. 550° C for å lette dannelsen av polykrystallinske sjikt. Det samme gjelder for det på fig. 3 viste eksempel. Det neste trinn består i pådampning av et halvledermateriale med en forurensningskonsentrasjon som er hoyere enn den ovennevnte nedre grenseverdi på 10 12 atomer/cm 3, men lavere enn den kritiske konsentrasjon Cc, dvs. 10 17 atomer/cm 3 . Det resulterende påodampede sjikt består av polykrystallinske sjikt 34 som er grodd på oksydfilmen 32, og monokrystallinske sjikt 35 og 36 på halvlederområdet 33 av n<+->type og på substratet 31, som vist på fig. 6D. Under pådampningsforlopet diffunderer den i halvlederområdet 33 av n<+->type eksisterende forurensning av n-type inn i det overliggende monokrystallinske sjikt 35, men det har vist seg at overflatepartiets forurensningskonsentrasjon ikke endres vesentlig ved den etterfolgende dannelse av eksempelvis et basisom-råde, ved å velge halvledermaterialets f orurensningskonsentras jon storre enn den tidligere nevnte nedre grenseverdi. Under pådampningsforlopet diffunderer videre forurensningen av p-type i substratet 31 av p+<->type inn i det overliggende monokrystallinske sjikt 36 for å gi dette en ledningsevne av p-type, men substratets 31 forurensningskonsentrasjon kan styres med" stor nøyaktighet, slik at det ikke oppstår spesielle problemer. Dannelsen av det pådampede sjikt etterfolges av fremstilling av et halvlederelement i det monokrystallinske sjikt 35 av n-type. Nærmere bestemt diffunderes en forurensning av p-type inn i det monokrystallinske sjikt 35 gjennom et i en oksydfilm 37 dannet vindu for tilveiebringelse av et halvlederområde 38 In fig. 6 shows a series of greatly enlarged cross-sections of successive steps in the production of an integrated semiconductor circuit in accordance with another embodiment of the invention. The manufacture begins with the manufacture of a monocrystalline semiconductor substrate 31 with a predetermined type of conductivity, e.g. of p+<->type, as shown in fig. 6A. An oxide film 32 is deposited on the upper surface of the monocrystalline semiconductor substrate 31, e.g. of silicon dioxide, which film is removed at selected locations by etching or a similar process to form a window. Then, an n-type impurity diffuses through the window into the semiconductor substrate 31 to form an n<+>-type semiconductor region 33 as shown in fig. 6b. Next, the oxide film is etched over the n<+>-type semiconductor region 33 and the substrate 31 is selectively etched away to provide growth sites 32 for polycrystalline growth, as shown in fig. 6c. In this case, it is convenient to form the growth sites by vapor deposition of silicon on the remaining oxide film 32 at a temperature as low as approx. 550° C to facilitate the formation of polycrystalline layers. The same applies to that in fig. 3 showed example. The next step consists in vaporizing a semiconductor material with a contaminant concentration that is higher than the above-mentioned lower limit value of 10 12 atoms/cm 3 , but lower than the critical concentration Cc, i.e. 10 17 atoms/cm 3 . The resulting evaporated layer consists of polycrystalline layers 34 grown on the oxide film 32, and monocrystalline layers 35 and 36 on the n<+>-type semiconductor region 33 and on the substrate 31, as shown in fig. 6D. During the vapor deposition process, the existing n-type contamination in the semiconductor region 33 of n<+-> type diffuses into the overlying monocrystalline layer 35, but it has been shown that the surface portion's contamination concentration does not change significantly with the subsequent formation of, for example, a base region, by choosing the semiconductor material's contaminant concentration greater than the previously mentioned lower limit value. During the evaporation process, the p-type impurity in the p+<->type substrate 31 further diffuses into the overlying monocrystalline layer 36 to give this a p-type conductivity, but the substrate 31 impurity concentration can be controlled with great accuracy, so that no special problems arise. The formation of the deposited layer is followed by the production of a semiconductor element in the n-type monocrystalline layer 35. More specifically, a p-type impurity diffuses into the monocrystalline layer 35 through a window formed in an oxide film 37 for providing a semiconductor area 38

av p-type i sjiktet 35, slik som vist på fig. 6E. Deretter diffunderes en forurensning av n-type inn i halvlederområdet 38 av p-type gjennom den som diffusjonsmaske tjenende oksydfilm 37 for dannelse av et halvlederområde 39 av n-type i området 38, som vist på fig. 6F. I dette tilfelle diffunderes forurensningen av n-type samtidig inn i det monokrystallinske sjikt 36 av p-type for å danne et halvlederområde 40 of p-type in layer 35, as shown in fig. 6E. An n-type impurity is then diffused into the p-type semiconductor region 38 through the oxide film 37 serving as a diffusion mask to form an n-type semiconductor region 39 in the region 38, as shown in fig. 6F. In this case, the n-type impurity simultaneously diffuses into the p-type monocrystalline layer 36 to form a semiconductor region 40

av n-type i-'dette, slik at det således oppstår en diffundert motstand i det monokrystallinske sjikt 36 av p-type. Dermed er halvlederele-mentet og den diffunderte motstand dannet i de monokrystallinske sjikt 35 hhv. 36. Siden dannes tynnfilmelement, forbindelsesledere, elektroder osv., slik som ved den integrerte halvlederkrets ifolge fig. 3. of n-type in this, so that a diffused resistance thus arises in the monocrystalline layer 36 of p-type. Thus, the semiconductor element and the diffused resistance are formed in the monocrystalline layers 35 and 35 respectively. 36. Thin-film element, connection conductors, electrodes, etc. are then formed, as in the case of the integrated semiconductor circuit according to fig. 3.

I en integrert halvlederkrets av en sådan konstruksjon er de i de monokrystallinsje sjikt 35 og 36 dannede halvlederelementer godt isolert fra hverandre, og de på samme substrat dannede elementer kan isoleres fra hverandre, hvilket klart fremgår av ovenstående. Folgelig gir foreliggende eksempel samme resultat som ved de foregående eksempler. In an integrated semiconductor circuit of such a construction, the semiconductor elements formed in the monocrystalline layers 35 and 36 are well isolated from each other, and the elements formed on the same substrate can be isolated from each other, which is clear from the above. Consequently, the present example gives the same result as in the previous examples.

Fig. 7 viser fremstillingstrinn ved en ytterligere modifisert utforelse av oppfinnelsen. Det forste trinn er å fremstille et monokrystallinsk halvledersubstrat 4l med en forutbestemt type ledningsevne, f.eks. av p-type, slik som vist på fig. 7A. Over det monokrystallinske halvledersubstrats 4l ovre overflate avsettes en oksydfilm 42, f.eks. av siliciumdioksyd, som siden fjernes innen valgte områder ved etsning eller en liknende fremgangsmåte for å danne vinduer i filmen. Deretter diffunderes eksempelvis en forurensning av n-type gjennom oksydfilmens 42 vinduer inn i substratet 41 for å danne halvlederområder 43A og 43B av n<+->type i dette, som vist på fig. 7B. Halvlederområdet 43A av n<+->type vil til slutt gjore tjeneste som et isolert område i en transistor av p-n-p-type, hvilket vil fremgå av den folgende beskrivelse. I neste trinn diffunderes en forurensning av p-type inn i området 43A av n<+->type gjennom den som maske tjenende oksydfilm 42 for dannelse av et halvlederområde 44 av p+<->type. Deretter fjernes oksydfilmen over halvlederområdet 44 av p+<->type og halvlederområdet 43B av n<+->type innen valgte områder, hvor-etter et pådampet sjikt av eksempelvis et halvledermateriale av n-type med, som ved foregående eksempel, en forurensningskonsentrasjon av 10 12 - 10 17 atomer/cm 3 , avsettes som vist på o fig. 7D. Det resulterende pådampede sjikt består av polykrystallinske sjikt 45 som er grodd på oksydfilmen 42, og av monokrystallinske sjikt 46 og 47 på halvlederområdet 44 av p+-type og halvlederområdet 43B av n+-type. Under pådampningsforlopet diffunderer forurensningen av p-type i halvlederområdet 44 av p+<->type inn i det overliggende monokrystallinske sjikt 46 og gir dette en ledningsevne av p-type. Det er i dette tilfelle også mulig å fjerne oksydfilmen 42 på en slik måte at ytterkanten av vinduet i filmen 42 innstilles på halvlederområdet 43A av n<+->type, som vist på fig. 7D'. Dannelsen av det fordampede sjikt etterfolges av fremstilling av halvlederelementer i de monokrystallinske sjikt 4° og 47 av p- hhv. n-type. Nærmere bestemt diffunderes en forurensning av n-type inn i det monokrystallinske sjikt 46 av p-type gjennom en som maske tjenende oksydfilm 48 for dannelse av et halvlederområde 49 av n-type, som vist på fig. 7E. Videre diffunderes en forurensning av p-type inn i det monokrystallinske sjikt Fig. 7 shows manufacturing steps in a further modified embodiment of the invention. The first step is to produce a monocrystalline semiconductor substrate 4l with a predetermined type of conductivity, e.g. of p-type, as shown in fig. 7A. An oxide film 42, e.g. of silicon dioxide, which is then removed within selected areas by etching or a similar method to form windows in the film. Then, for example, an n-type impurity is diffused through the windows of the oxide film 42 into the substrate 41 to form semiconductor regions 43A and 43B of n<+-> type therein, as shown in fig. 7B. The semiconductor region 43A of n<+->type will eventually serve as an isolated region in a transistor of p-n-p type, which will be apparent from the following description. In the next step, a p-type impurity diffuses into the n<+->-type region 43A through the oxide film 42 serving as a mask to form a p+<->-type semiconductor region 44. The oxide film is then removed over the semiconductor region 44 of p+<->type and the semiconductor region 43B of n<+->type within selected areas, after which a vaporized layer of, for example, an n-type semiconductor material with, as in the previous example, a contaminant concentration of 10 12 - 10 17 atoms/cm 3 , are deposited as shown on o fig. 7D. The resulting deposited layer consists of polycrystalline layers 45 grown on the oxide film 42, and of monocrystalline layers 46 and 47 on the p+-type semiconductor region 44 and the n+-type semiconductor region 43B. During the evaporation process, the p-type impurity in the p+<->type semiconductor region 44 diffuses into the overlying monocrystalline layer 46 and gives this a p-type conductivity. In this case, it is also possible to remove the oxide film 42 in such a way that the outer edge of the window in the film 42 is set on the semiconductor region 43A of n<+> type, as shown in fig. 7D'. The formation of the evaporated layer is followed by the production of semiconductor elements in the monocrystalline layers 4° and 47 of p- or n type. More specifically, an n-type impurity diffuses into the p-type monocrystalline layer 46 through an oxide film 48 serving as a mask to form an n-type semiconductor region 49, as shown in fig. 7E. Furthermore, a p-type impurity diffuses into the monocrystalline layer

47 av n-type gjennom oksydfilmen 48 for fremstilling av et halvlederområde 150 av p-type, som vist på fig. 7F. Siden diffunderes en forurensning av p-type gjennom oksydfilmen 48 inn i det monokrystallinske sjikt 46 av p-type og halvlederområdet 49 av n-type, slik at det dannes halvlederområder 151 og 152 av p+<->type, som vist på fig. 7C. I 47 of n-type through the oxide film 48 to produce a semiconductor region 150 of p-type, as shown in fig. 7F. A p-type impurity then diffuses through the oxide film 48 into the p-type monocrystalline layer 46 and the n-type semiconductor region 49, so that semiconductor regions 151 and 152 of the p+<-> type are formed, as shown in fig. 7C. IN

dette tilfelle kan halvlederområdet 150 av p-type og halvlederområdene 151 og 152 av p+<->type dannes ved Samtidig diffusjon. Videre diffunderes en forurensning av n-type som i det monokrystallinske sjikt 47 av n-type og halvlederområdet 150 av p-type for dannelse av halvlederområder 153 og 154 av n<+->type, som vist på fig. 7H. På denne måte dannes transistorer av p-n-p- og n-p-n-type i de monokrystallinske.sjikt 46 in this case, the semiconductor region 150 of p-type and the semiconductor regions 151 and 152 of p+<->type can be formed by simultaneous diffusion. Furthermore, an n-type impurity diffuses into the n-type monocrystalline layer 47 and the p-type semiconductor region 150 to form n<+>-type semiconductor regions 153 and 154, as shown in fig. 7H. In this way, p-n-p and n-p-n type transistors are formed in the monocrystalline layer 46

hhv. 47v Deretter dannes et tynnf ilme.lement, f.eks. en tynnfilmmot-stand 155, ved metallpådampnirig eller liknende på det polykrystallinske sjikt 45 i et. område gjennom oksydfilmen 48, som- vist på fig. 71. Det neste trinn består i pådampning av eksempelvis aluminium gjennom en forutbestemt maske for fremstilling av forutbestemte elektroder 156 på de i de monokrystallinske sjikt 46 og 47 dannede halvlederelementer, ledere som forbinder forutbestemte elektroder, og ledere 157 som. forbinder en forutbestemt elektrode <p>g tynnfilmelementet 155- På fig.. 8 er vist et elektrisk koplingsskjema for den således fremstilte, integrerte halvlederkrets. På figuren er en motstand R dannet av tynnfilmmotstanden 155, mens en motstand R^. ikke er vist på fig. 71. respectively 47v A thin film element is then formed, e.g. a thin film resistor 155, by metal vapor deposition or similar on the polycrystalline layer 45 in a. area through the oxide film 48, as shown in fig. 71. The next step consists in vapor deposition of e.g. aluminum through a predetermined mask for the production of predetermined electrodes 156 on the semiconductor elements formed in the monocrystalline layers 46 and 47, conductors connecting predetermined electrodes, and conductors 157 which. connects a predetermined electrode <p>g the thin film element 155- Fig. 8 shows an electrical connection diagram for the integrated semiconductor circuit thus produced. In the figure, a resistor R is formed by the thin film resistor 155, while a resistor R^. is not shown in fig. 71.

Under henvisning til fig. 9 skal ytterligere et eksempel på oppfinnelsen beskrives i det folgende, sammen med en måte for fremstilling av samme. Fremstillingen begynner med tilvirkning av et monokrystallinsk siliciumhalvledersubstrat 6l, som vist på fig. 9A, hvilket inneholder en forurensning av p-type, f.eks bor. På substratets 6l ene overflate avsettes en forurensningsdiffusjonsmaske 62, f.eks. en siliciumoksydfilm eller liknende, i hvilken det er dannet vinduer på forutbestemte plasser, gjennom hvilke vinduer fosfor diffunderes som en forurensning av n-type inn i substratet 6l for frem-bringelse av nedsenkede sjikt Bu, som vist på fig. 9B. De nedsenkede sjikts Bu forurensningskonsentrasjoner velges slik at de i sjiktenes With reference to fig. 9, a further example of the invention shall be described in the following, together with a method for producing the same. The production begins with the production of a monocrystalline silicon semiconductor substrate 6l, as shown in fig. 9A, which contains a p-type impurity, eg boron. A contamination diffusion mask 62 is deposited on one surface of the substrate 6l, e.g. a silicon oxide film or the like, in which windows are formed at predetermined locations, through which windows phosphorus diffuses as an n-type impurity into the substrate 6l to produce submerged layers Bu, as shown in fig. 9B. The contaminant concentrations Bu of the immersed layers are chosen so that those in the layers

'lo .3 'lo .3

overflatepartier er ca. 10 atomer/cm . Hvert av sjiktene danner en del av hvert sitt kollektorområde i eksempelvis transistorer som skal dannes i det folgende, for derved å sorge for minskede kollektormot-stander ved mettet kollektor. surface parts are approx. 10 atoms/cm . Each of the layers forms a part of its own collector area in, for example, transistors that will be formed in the following, thereby providing for reduced collector resistances in the event of a saturated collector.

Etter fremstillingen av de nedsenkede sjikt Bu pådampes eksempelvis silicium til en tykkelse på ca. 1 (i for å danne et tilvekststed for polykrystallinsk utvikling i form av et nettverk som. omgir de nedsenkede sjikt Bu på samme måte som tidligere beskrevet i forbindelse med fig. 1, slik som vist på fig. 9C. After the production of the immersed layers Bu, for example, silicon is evaporated to a thickness of approx. 1 (i) to form a growth site for polycrystalline development in the form of a network surrounding the submerged layers Bu in the same manner as previously described in connection with Fig. 1, as shown in Fig. 9C.

Etter dette ledes en gassblanding som inneholder siliciumtetraklorid og arsenikktriklorid, over halvledersubstratet 6l sammen med hydrogen som en bærergass ved en temperatur på 1150° C, slik at det dannes et fordampet siliciumsjikt 63 med en forurensningskonsen- After this, a gas mixture containing silicon tetrachloride and arsenic trichloride is passed over the semiconductor substrate 6l together with hydrogen as a carrier gas at a temperature of 1150° C, so that a vaporized silicon layer 63 is formed with an impurity concen-

o 17 3 00 trasjon på ca. 10 atomer/cm og med en tykkelse på ca. 10 u på halvledersubstratet 6l, som vist på fig. 9D. Det pådampede sjikt 63 består av et polykrystallinsk halvlederområde 63 som er grodd på tilvekststedet S, og monokrystallinske halvlederområder 64 på de nedsenkede o 17,300 tration of approx. 10 atoms/cm and with a thickness of approx. 10 u on the semiconductor substrate 6l, as shown in fig. 9D. The evaporated layer 63 consists of a polycrystalline semiconductor region 63 that has grown on the growth site S, and monocrystalline semiconductor regions 64 on the immersed

sjikt Bu samt på halvledersubstratets 6l avdekkede, monokrystallinske områder. Det polykrystallinske halvlederområde 63 og de monokrystallinske halvlederområder 64 dannes samtidig ved hjelp av pådampning, likesom på fig. 1, slik at forurensningskonsentrasjonene i deres overflatepartier er like. Det har imidlertid vist seg at det polykrystallinske halvlederområdes 63 spesifikke motstand er minst 30 ganger hoyere enn det monokrystallinske halvlederområdes 64 spesifikke motstand. De oyliknende områder I som hver består av det nedsenkede sjikt Bu og det monokrystallinske halvlederområde 64, isoleres således fra hverandre ved hjelp av overganger J som er dannet mellom de nedsenkede sjikt Bu og det monokrystallinske halvledersubstrat 6l, samt av det polykrystallinske halvlederområde 63 med hoyere spesifikk motstand enn de monokrystallinske halvlederområder 64. Det ved pådampningsmetoden dannede polykrystallinske halvlederområdes 63 forurensningskonsentrasjon er ikke spesielt begrenset til den ovennevnte verdi 10 17 atomer/cm 3. Med en forurensningskonsentrasjon under den kritiske konsentrasjon Cc kan det polykrystallinske halvlederområdes spesifikke motstand okes kraftig og de oyliknende områder kan isoleres godt fra hverandre. layer Bu as well as on the exposed, monocrystalline areas of the semiconductor substrate 6l. The polycrystalline semiconductor region 63 and the monocrystalline semiconductor regions 64 are formed simultaneously by vapor deposition, as in fig. 1, so that the contaminant concentrations in their surface parts are equal. However, it has been shown that the specific resistance of the polycrystalline semiconductor region 63 is at least 30 times higher than the specific resistance of the monocrystalline semiconductor region 64. The glass-like regions I, each consisting of the submerged layer Bu and the monocrystalline semiconductor region 64, are thus isolated from each other by means of transitions J formed between the submerged layers Bu and the monocrystalline semiconductor substrate 6l, as well as by the polycrystalline semiconductor region 63 with higher specific resistance than the monocrystalline semiconductor regions 64. The contaminant concentration of the polycrystalline semiconductor region 63 formed by the deposition method is not particularly limited to the above-mentioned value 10 17 atoms/cm 3. With a contaminant concentration below the critical concentration Cc, the specific resistance of the polycrystalline semiconductor region can be greatly increased and the moon-like regions can be well insulated from each other.

Det monokrystallinske halvledersubstrat 6l og det polykrystallinske halvlederområde 63 har forskjellige typer ledningsevne, slik at det, der det forstnevntes forurensningskonsentrasjon overskri-der det sistnevntes, dannes en overgang J i grenseplanet mellom området 63 og substratet 6l, slik som angitt med den strektegnede linje på fig. 9D, og slik at det, der det monokrystallinske halvledersubstrats 6l forurensningskonsentrasjon er lik det polykrystallinske halvlederområdes 63 forurensningskonsentrasjon, dannes en overgang J2 dem imellom, som likeledes angitt ved hjelp av den strektegnede linje på samme figur. Dersom substratets 6l forurensningskonsentrasjon er lavere enn områdets 63, dannes en overgang i substratet 6l. I det sistnevnte tilfelle dannes det i hvert oyliknende område I et område av n-type i det monokrystallinske halvledersubstrats over-flateparti (i det polykrystallinske halvlederområdes 63 nedre parti), og de oyliknende områder I henger sammen med hverandre gjennom området av n-type, men da dette område av n-type dannes ved diffusjon av forurensningen i det polykrystallinske halvlederområde med hoy motstand, er forurensningskonsentrasjonen i det diffunderte område av n-type meget liten og motstandsverdien mellom de to oyliknende områder I minskes ikke. The monocrystalline semiconductor substrate 6l and the polycrystalline semiconductor region 63 have different types of conductivity, so that, where the contaminant concentration of the former exceeds that of the latter, a transition J is formed in the boundary plane between the region 63 and the substrate 6l, as indicated by the dashed line in fig. . 9D, and so that, where the contaminant concentration of the monocrystalline semiconductor substrate 6l is equal to the contaminant concentration of the polycrystalline semiconductor region 63, a transition J2 is formed between them, as also indicated by means of the dashed line in the same figure. If the contaminant concentration of the substrate 6l is lower than that of the area 63, a transition is formed in the substrate 6l. In the latter case, an n-type region is formed in each moon-like region I in the surface part of the monocrystalline semiconductor substrate (in the lower part of the polycrystalline semiconductor region 63), and the moon-like regions I are connected to each other through the n-type region, but as this n-type region is formed by diffusion of the impurity in the polycrystalline semiconductor region with high resistance, the impurity concentration in the diffused n-type region is very small and the resistance value between the two moon-like regions I is not reduced.

I det tilfelle at det monokrystallinske halvledersubstrats 6l forurensningskonsentrasjon er mindre enn det polykrystallinske halvlederområdes 63 forurensningskonsentrasjont dersom tilvekststedet S dannes ved pådampning av eksempelvis silicium på et sjikt av siliciumoksyd, trisiliciumtetraklorid eller liknende, hvilket sjikt fortrinnsvis dannes med en storre tykkelse enn 1000 Å ved hjelp av eksempelvis termisk oksydering og anvendes som en forurensningsdiffusjonsmaske ved forlopet på fig. 9C, dannes ikke overgangen J^. En siliciumoksydfilm 65 dannes ved termisk oksydering på de monokrystallinske halvlederområder 65, i hvilke de oyliknende områder I In the event that the contamination concentration of the monocrystalline semiconductor substrate 6l is less than the contamination concentration of the polycrystalline semiconductor region 63 if the growth site S is formed by vapor deposition of, for example, silicon on a layer of silicon oxide, trisilicon tetrachloride or the like, which layer is preferably formed with a thickness greater than 1000 Å using for example thermal oxidation and used as a contamination diffusion mask in the course of fig. 9C, the transition J^ is not formed. A silicon oxide film 65 is formed by thermal oxidation on the monocrystalline semiconductor regions 65, in which the moon-like regions I

er dannet, og på det polykrystallinske halvlederområde 63, og silicium-oksydf ilmen 65 fjernes selektivt for å danne, vinduer gjennom hvilke en forurensning av p-type, f.eks. bor, diffunderes inn i de monokrystallinske halvlederområder 64 for å tilveiebringe basisområder b i disse, som vist på fig. 9E. I dette tilfelle er det mulig at oksydfilmen 65 fjernes for å danne et vindu på det polykrystallinske halvlederområde 63, gjennom hvilket vindu bor samtidig diffunderes inn i det polykrystallinske område. Vinduet for denne diffusjon inn i det polykrystallinske område er beliggende/i områdets midtpunkt i form av et nettverk. Når bor diffunderes gjennom vinduet inn i det polykrystallinske område, har det en hoy diffusjonshastighet og når det monokrystallinske halvledersubstrat 6l på kort tid. I dette tilfelle velges det polykrystallinske halvlederområdes 63 bredde L slik at den er mye storre enn bredden t for bordiffisjonen, slik at de oyliknende områder I isoleres fra hverandre av overgangen J og den i det polykrystallinske halvlederområde 63 dannede overgang J . Den i det polykrystallinske halvlederområde dannede overgang J henger sammen med et polykrystallinsk halvlederområde 631 med lavere forurensningskonsentrasjon enn den kritiske konsentrasjon på siden av de oyliknende områder I, slik at overgangen J phar en merkbart hoy gjen-nomslagsspenning. Selv om gjennomslag skjer i overgangen J p, begrenses en lekkstrom av det polykrystallinske halvlederområde 631 med hoy motstand, ved hjelp av hvilken lekkstrommen kan holdes i hovedsaken lik eller mindre enn lekkstrommen ved en konvensjonell isolasjon ved hjelp av en overgang. is formed, and on the polycrystalline semiconductor region 63, and the silicon oxide film 65 is selectively removed to form windows through which a p-type impurity, e.g. boron, diffuses into the monocrystalline semiconductor regions 64 to provide base regions b therein, as shown in fig. 9E. In this case, it is possible that the oxide film 65 is removed to form a window on the polycrystalline semiconductor region 63, through which window boron simultaneously diffuses into the polycrystalline region. The window for this diffusion into the polycrystalline area is located/at the center of the area in the form of a network. When boron diffuses through the window into the polycrystalline region, it has a high diffusion rate and reaches the monocrystalline semiconductor substrate 6l in a short time. In this case, the width L of the polycrystalline semiconductor region 63 is chosen so that it is much larger than the width t for the board diffusion, so that the moon-like regions I are isolated from each other by the transition J and the transition J formed in the polycrystalline semiconductor region 63. The transition J formed in the polycrystalline semiconductor region is connected to a polycrystalline semiconductor region 631 with a lower contaminant concentration than the critical concentration on the side of the mud-like regions I, so that the transition J has a noticeably high breakdown voltage. Although breakdown occurs in the junction J p , a leakage current is limited by the polycrystalline semiconductor region 631 with high resistance, by means of which the leakage current can be kept substantially equal to or less than the leakage current in a conventional isolation by means of a junction.

Oksydfilmen 65 fjernes videre i valgte områder for dannelse av vinduer, gjennom hvilke en forurensning diffunderes inn i de monokrystallinske områder 64 for å danne €lektrodepartier Ce i disse, som henger sammen med emitter- og kollektorområder e og c. Deretter dannes elektroder gjennom vinduer i oksydfilmen 65 for tilveiebringelse av forbindelsesledere og fullforelse av den integrerte halvlederkrets, men dette forlop berores ikke direkte av oppfinnelsen og vil derfor ikke bli beskrevet. The oxide film 65 is further removed in selected areas to form windows, through which an impurity diffuses into the monocrystalline areas 64 to form electrode portions Ce therein, which are connected to emitter and collector areas e and c. Then, electrodes are formed through windows in the oxide film 65 for providing connecting conductors and completing the integrated semiconductor circuit, but this process is not directly affected by the invention and will therefore not be described.

I det ovenstående eksempel omgis de oyliknende områder I som består av de monokrystallinske halvlederområder 64, av de polykrystallinske halvlederområder 63 med hoy spesifikk motstand. Med en konvensjonell p-n-overgangsisolasjonsmetode omgis de monokrystallinske halvlederområder 64 av et isolasjonsområde som er dannet ved diffusjon av en forurensning, men forurensningen diffunderer ikke bare i halvledersubstratets tykkelsesretning, men også i dets side-retning, slik at et ytterområde på 10 - 15 H- dannes rundt de monokrystallinske områder 64. Ved oppfinnelsen anvendes imidlertid det ved pådampningsmetoden selektivt dannede polykrystallinske område 63 med hoy motstand for isolasjon av de oyliknende områder I, og folgelig kan områdets 63 bredde L holdes mindre énn 5 M-■ Folgelig minskes den nodvendige overflate for hvert element ned til ca. 70 %, slik at det skaffes en oket elementtetthet. Da oppfinnelsen videre ikke nødvendiggjor det diffunderte isolasjonsområde, minskes para-sittkapasiteten og den integrerte halvlederkrets får forbedrede hbyfrekvensegenskaper. In the above example, the moon-like areas I which consist of the monocrystalline semiconductor areas 64 are surrounded by the polycrystalline semiconductor areas 63 with high specific resistance. With a conventional p-n junction isolation method, the monocrystalline semiconductor regions 64 are surrounded by an isolation region formed by the diffusion of a contaminant, but the contaminant diffuses not only in the thickness direction of the semiconductor substrate, but also in its side direction, so that an outer region of 10 - 15 H- is formed around the monocrystalline areas 64. In the invention, however, the polycrystalline area 63 selectively formed by the vapor deposition method with high resistance is used to insulate the glass-like areas I, and consequently the width L of the area 63 can be kept smaller than 5 M-■ Consequently, the necessary surface is reduced for each element down to approx. 70%, so that an increased element density is obtained. Furthermore, since the invention does not require the diffused insulation area, the parasitic capacity is reduced and the integrated semiconductor circuit has improved high-frequency characteristics.

Claims (6)

1. Integrert halvlederkretsskive med områder av monokrystallinsk halvledermateriale som er adskilt fra hverandre av polykrystallinske områder, hvilken skive har et monokrystallinsk halvledersubstrat med en type ledningsevne, tilvekststedområder for polykrystallinsk utvikling som er beliggende på valgte områder på den ene side av substratet, minst ett område med motsatt type ledningsevne på den nevnte side av substratet og i ett av de områder som ikke er dekket av tilvekststedområdene, og et pådampet, sammenhengende sjikt av halvledermateriale som er avsatt på den nevnte side av substratet, som danner områdene av polykrystallinsk materiale på tilvekststedene, og som danner de monokrystallinske områder i de områder på den nevnte side av substratet som ikke er dekket av tilvekststedene, karakterisert ved at det sammenhengende sjikts halvledermateriale har en ledningsevnebestemmende type av forurensning i en konsentrasjon på 10 12 -10 17 atomer/cm 3, slik at de polykrystallinske områder har hoyere spesifikk motstand enn de monokrystallinske områder.1. Semiconductor integrated circuit wafer with regions of monocrystalline semiconductor material separated from each other by polycrystalline regions, which wafer has a monocrystalline semiconductor substrate with one type of conductivity, growth site regions for polycrystalline development located in selected regions on one side of the substrate, at least one region of the opposite type of conductivity on the said side of the substrate and in one of the areas not covered by the growth areas, and an evaporated, continuous layer of semiconductor material deposited on the said side of the substrate, forming the areas of polycrystalline material on the growth areas, and which form the monocrystalline areas in the areas on the aforementioned side of the substrate that are not covered by the growth sites, characterized in that the semiconductor material of the continuous layer has a conductivity-determining type of impurity in a concentration of 10 12 -10 17 atoms/cm 3, so that the polycrystalline areas ha r higher specific resistance than the monocrystalline areas. 2. Skive ifdlge krav 1, karakterisert ved at det monokrystallinske halvledersubstrat og det pådampede sjikt har samme type ledningsevne, og at de monokrystallinske områder er isolert fra hverandre av de polykrystallinske områder.2. Disc according to claim 1, characterized in that the monocrystalline semiconductor substrate and the evaporated layer have the same type of conductivity, and that the monocrystalline areas are isolated from each other by the polycrystalline areas. 3. Skive ifolge krav 1, karakterisert ved at p-n-overganger er dannet mellom de monokrystallinske områder og substratet.3. Disc according to claim 1, characterized in that p-n junctions are formed between the monocrystalline areas and the substrate. 4. Skive'ifolge krav 1., karakterisert ved at det i substratet er dannet et antall" områder med hoye forurensnings - konsentrasjoner, og som er sammenhengende med de monokrystallinske områder og har motsatt type ledningsevne i forhold til substratet.4. Disc according to claim 1, characterized in that a number of areas with high contaminant concentrations are formed in the substrate, and which are continuous with the monocrystalline areas and have the opposite type of conductivity in relation to the substrate. 5. Skive ifolge krav 1, karakterisert ved at det i substratet er dannet et antall områder med hoy forurensnings - konsentrasjon og som er sammenhengende med de monokrystallinske områder og har samme type ledningsevne som substratet.5. Disc according to claim 1, characterized in that a number of areas with a high contaminant concentration are formed in the substrate and which are continuous with the monocrystalline areas and have the same type of conductivity as the substrate. 6. Skive ifolge krav 1, karakterisert ved at minst ett av de monokrystallinske områder inneholder et adskilt område med motsatt type ledningsevne i forhold til de monokrystallinske områder.6. Disc according to claim 1, characterized in that at least one of the monocrystalline areas contains a separate area with the opposite type of conductivity in relation to the monocrystalline areas.
NO429969A 1968-10-30 1969-10-30 NO125997B (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7913068A JPS4826180B1 (en) 1968-10-30 1968-10-30
JP7912968A JPS4914111B1 (en) 1968-10-30 1968-10-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NO125997B true NO125997B (en) 1972-12-04

Family

ID=26420198

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO429969A NO125997B (en) 1968-10-30 1969-10-30

Country Status (4)

Country Link
GB (1) GB1287134A (en)
NL (1) NL165004C (en)
NO (1) NO125997B (en)
SE (1) SE362991B (en)

Also Published As

Publication number Publication date
NL165004B (en) 1980-09-15
NL165004C (en) 1981-02-16
NL6916396A (en) 1970-05-04
SE362991B (en) 1973-12-27
GB1287134A (en) 1972-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4160991A (en) High performance bipolar device and method for making same
US4507171A (en) Method for contacting a narrow width PN junction region
US4503449A (en) V-Mos field effect transistor
US4236294A (en) High performance bipolar device and method for making same
US5250837A (en) Method for dielectrically isolating integrated circuits using doped oxide sidewalls
US3617822A (en) Semiconductor integrated circuit
US4128845A (en) Semiconductor integrated circuit devices having inverted frustum-shape contact layers
US4009484A (en) Integrated circuit isolation using gold-doped polysilicon
JPS6252963A (en) Manufacture of bipolar transistor
KR950012749A (en) Semiconductor device and manufacturing method
JP2605030B2 (en) Quadrature bipolar transistor
US9070738B2 (en) SCR component with temperature-stable characteristics
US3725145A (en) Method for manufacturing semiconductor devices
CN109065634B (en) Current protection chip and manufacturing method thereof
US4451844A (en) Polysilicon emitter and base contacts separated by lightly doped poly separator
US4109273A (en) Contact electrode for semiconductor component
US3988759A (en) Thermally balanced PN junction
US4512074A (en) Method for manufacturing a semiconductor device utilizing selective oxidation and diffusion from a polycrystalline source
NO125997B (en)
EP0194199A2 (en) Double gate static induction thyristor and method for manufacturing the same
US3577045A (en) High emitter efficiency simiconductor device with low base resistance and by selective diffusion of base impurities
US4284998A (en) Junction type field effect transistor with source at oxide-gate interface depth to maximize μ
JPS6352464B2 (en)
JP2894777B2 (en) Semiconductor device
JPS6095969A (en) Manufacture of semiconductor integrated circuit