CH495059A - Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterkörpers - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterkörpers
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterkörpers mit einem Substrat, das im Vergleich zum übrigen Körper durch seine höhere Dotierung niederohmiger ist.



   In der   Haibleitertechnik    benutzt man zur Herstellung von Transistoren mit kleinem Kollektorbahnwiderstand gewöhnlich Halbleiterkörper, die auf einem niederohmigen Substrat mit einem spezifischen Widerstand von ca. 10-3 bis 5    10-3    Ohmcm eine dünne epitaktische Schicht von gleichem Leitfähigkeitstyp und einem spezifischen Widerstand von ca. 1 Ohmcm besitzen. In verschiedenen Fällen ist es jedoch erwünscht, dass das Substrat noch niederohmiger ist. Dies ist z.

  B. bei Schalttransistoren der Fall, bei denen eine Verminderung des Kollektorbahnwiderstandes und damit der Sättigungsspannung angestrebt wird, besonders dann, wenn die verwendeten Halbleiterkörper zum Zweck der Erzielung kleiner Schaltzeiten einer   Oolddiffusion    unterzogen worden sind, die neben der Erhöhung der Ladungsträgerrekombination auch eine störende Abnahme der Leitfähigkeit zur Folge hat. Extrem niederohmige Substrate sind auch erwünscht für Leistungs-, insbesondere   Höchstfrequenzleistungstransistoren.    Diese werden meist bei grossen Aussteuerungen betrieben und erfordern zur Herabsetzung der im Kollektorbahngebiet erzeugten Wärme einen kleinen spezifischen Widerstand des Kollektormaterials.

  Der Verwendung extrem niederohmigen Substratmaterials bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen stehen jedoch hauptsächlich zwei Gründe entgegen. Einmal ist es bei einem sehr niederohmigen Substrat infolge der Ausdiffusion von Dotierungsatomen aus dem Substrat während des Aufwachsprozesses sehr schwierig, auf das Substrat hochohmige Schichten aufwachsen zu lassen. Zum anderen ist im Falle eines sehr hochdotierten Substratmaterials dessen Kristallgitter gestört, und diese Störungen setzen sich zum Teil in der epitaktisch aufgewachsenen Schicht fort. Ausserdem   diffundierenDotierungsatome    auch noch nach dem Aufwachsen bei den später erfolgenden Temperaturbehandlungen aus dem niederohmigen Substrat in die Schicht hinein.



   Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterkörpers mit einem Substrat, das im Vergleich zum übrigen Halbleiterkörper durch seine höhere Dotierung niederohmiger ist, anzugeben, mit welchem dann die Nachteile, wie sie oben beschrieben wurden, vermieden werden können.   Erfindungsgemäss    wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Halbleiterkörper mit einer Isolierschicht überzogen wird, anschliessend auf diese Isolierschicht eine Trägerschicht abgeschieden wird, nun der Halbleiterkörper bis auf eine vorgegebene Dicke abgetragen wird, dann auf die durch die Abtragung entstandene Fläche Halbleitermaterial niedergeschlagen wird, dessen Dotierung höher ist als die des Halbleiterkörpers, und anschliessend die Trägerschicht wieder entfernt wird.



  Das Aufbringen der Isolierschicht erfolgt beispielsweise durch thermische Oxydation, während als Trägerschicht zum Beispiel   polykristallines    Halbleitermaterial abgeschieden wird.



   Mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens ist es nun möglich, einen epitaktischen Halbleiterkörper mit extrem niederohmigem Substrat herzustellen, ohne dass dabei die Eigenschaften der höherohmigen Halbleiterschicht beeinträchtigt werden.



   Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfahrens sei anhand der Fig. 1 dargestellt. Ein Halbleiterkörper, der aus einem niederohmigen Substrat 1   mit einem spezifischen Widerstand von z. B. ca. 5 10 10-3    bis   10 - 2      Ohmcm    - ein solches nicht extrem niederohmiges Substrat erlaubt ohne Schwierigkeiten die Abscheidung einwandfreier Epitaxialschichten - und einer oder mehreren höherohmigen Epitaxialschichten 2 besteht, wird mit einer Isolierschicht 3 z. B. durch thermische Oxydation überzogen. Anschliessend wird auf die Isolierschicht 3 eine Trägerschicht 4 z. B. aus polykristallinem Halbleitermaterial, z. B. aus der Gasphase, abgeschieden, wie dies die Fig. la zeigt.

  Nun wird das Substrat 1 von der Unterseite der Anordnung her bis  auf eine restliche Dicke von ca. 10 bis 30   pt,    die vorzugsweise   grösser    als die Dicke   wider    höherohmigen Epitaxialschicht ist, abgetragen - in der Fig.   1a    bis zur Höhe der gestrichelten Linie - und dann auf die abgetragene Fläche eine Schicht 5 aus extrem hochdotiertem Halbleitermaterial, z. B. mit einem spezifischen Widerstand von ca. 10-3 bis   10-4 Q      cm    oder darunter aus der Gasphase niedergeschlagen, wie dies in der Fig.   1b    zu sehen ist. Hierbei ist es unerheblich, wenn sich die niederohmige Schicht wegen ihrer hohen Dotierung polykristallin abscheidet.

  Abschliessend wird die Trägerschicht 4, die nur der Bewahrung der mechanischen Stabilität der Anordnung während des Abtragens der Substratschicht dient, wieder entfernt, z.B. mit Hilfe eines selektiven, nur die Trägerschicht 4 und nicht die Isolierschicht 3 angreifenden   Atzmittels,    so dass die Abtragung der Trägerschicht 4 automatisch durch die Isolierschicht 3 begrenzt wird.



   Die   erfindungsgemässe    Abtragung des Substrates 1 bis auf eine restliche Dicke geschieht z. B. durch chemisches Ätzen, um auf diese Weise Störungen der Kristallstruktur zu vermeiden. Dabei ist es ohne weiteres möglich, die evtl. sich ergebene Abrundung der abgetragenen Fläche in den geforderten Grenzen von z. B. ca 10   u    zu erhalten. Eine solche Abrundung ist ebenso wie ein Fehler in der restlichen Schichtdicke für die elektrischen Eigenschaften der aus dem Material hergestellten Bauelemente praktisch ohne Bedeutung.

  Soll die Abrundung in kleinen Grenzen gehalten werden, ist es erfindungsgemäss aber auch möglich, eine mechanische Abtragung einzuschalten, wobei besonders hervorzuheben ist, dass eine geringe Störung der Kristallstruktur bis zu einer Tiefe von ca. 1-2   CG    bei diesem Verfahren ebenfalls ohne Bedeutung ist, da sie die später herzustellenden Bauelemente nicht berührt.



   In einem anderen Ausführungsbeispiel, das in der Fig. 2 dargestellt ist, wird ein beispielsweise homogener Halbleiterkörper 1 mit einer Isolierschicht 3 und einer Trägerschicht 4 bedeckt, dann der Halbleiterkörper 1 bis auf eine restliche vorgegebene Schichtdicke - in der Fig. 2a bis zur Höhe der gestrichelten Linie - abgetragen und auf diese Fläche jetzt wieder eine Halbleiterschicht 5 abgeschieden, deren Dotierung höher ist als die des Halbleiterkörpers 1. Man ist bei dem Verfahren, wie es der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt auch in der Lage, die Halbleiterschicht 5 aus mehreren Schichten verschiedener Dotierung auszubilden, z. B. aus einer niederohmigen Schicht direkt unterhalb der stehengebliebenen Halbleiterschicht 1 bis zur strichpunktierten Linie in Fig. 2b und einer darunter befindlichen, extrem niederohmigen Schicht, oder es wird z.

  B. die Dotierung der Schicht durch ihre Steuerung im Aufwachsreaktor während des   Aufwachsprozesses    mit einem Profil versehen, welches z. B. von erst niederohmigen und dann steigend zu extrem niederohmigen Bereichen reicht.

 

   Alle erwähnten Halbleiterschichten, die bei einem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung erzeugt werden, weisen entweder Dotierungen entgegengesetzten oder gleichen Leistungstyps auf.



   Aus den Ausführungsbeispielen ist ersichtlich, dass alle Arbeitsgänge des Verfahrens, wie es der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, unkritisch sind. Mit Hilfe des   erfindungsgemässen    Verfahrens ist es somit möglich, die   Substratleitfähigkeit    eines epitaktischen Halbleiterkörpers bei gleicher oder besserer Qualität der Epitaxialschichten um ca. ein bis zwei Grössenordnungen zu erhöhen, ohne dabei die epitaktischen Halbleiterkörper nennenswert zu verteuern. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterkörpers mit einem Substrat, das im Vergleich zum übrigen Körper durch seine höhere Dotierung niederohmiger ist, da ,durch gekennzeichnet, dass ein Halbleiterkörper mit einer Isolierschicht überzogen wird, anschliessend auf diese Isolierschicht eine Trägerschicht abgeschieden wird, nun der Halbleiterkörper bis auf eine vorgegebene Dicke abgetragen wird, dann auf die durch diese Abtragung entstandene Fläche Halbleitermaterial niedergeschlagen wird, indessen Dotierung höher ist als die des Halbleiterkörpers, und anschliessend die Trägerschicht wieder entfernt wird.

   UNTERANSP RÜ CHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der Isolierschicht durch thermische Oxydation erfolgt.

   2. Verfahren nach Patentanspruch oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Trägerschicht polykristallines Halbleitermaterial abgeschieden wird.

   3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die abgetragene Fläche abgeschiedene hochdotierte Halbleiterschicht mit einem Dotierungsprofil oder mehreren Schichten unterschiedlicher Dotierung versehen wird.

   4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtragen des Halbleiterkörpers durch chemisches Ätzen und die Entfernung der Trägerschicht mit Hilfe eines selektiven Ätzprozesses vorgenommen wird.