DE1287697B

DE1287697B -

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Publication number: DE1287697B
Application number: DET26597A
Authority: DE
Priority date: 1964-07-16
Filing date: 1964-07-16
Publication date: 1969-01-23
Also published as: DE1287697C2

Description

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Die Erfindung betrifft; ein Verfahren zum Her- nur derjenige Bereich des Halbleiterkörpers umstellen einer Halbleiteranordnung nach der Planar- dotiert, der bei der ersten Diffusion infolge der diffusionsmethode, insbesondere eines Transistors Diffusionsmaskierung von der Diffusion ausge- oder einer Diode, bei dem in einem abgegrenzten nommen wurde.

Bereich auf der einen Oberfläche eines Halbleiter- 5 Ein Transistor erfordert im Gegensatz zur Diode körpers vom ersten Leitungstyp eine Zone vom als Emitterzone noch eine weitere Zone, die den zweiten Leitungstyp erzeugt wird. ersten Leitungstyp hat und in die Zone vom zweiten

Bei der Herstellung von Transistoren oder Dioden Leitungstyp eingebracht wird.

unterscheidet sich das Verfahren zur Herstellung Die Diffusionszone vom ersten Leitungstyp, die

von Transistoren von dem zur Herstellung von io vor der Zone vom zweiten Leitungstyp in den HaIb-Dioden dadurch, daß in die Zone vom zweiten leiterkörper eingebracht wird, hat zweierlei Auf-Leitungstyp noch eine Zone vom ersten Leitungs- gaben zu erfüllen. In erster Linie soll sie dafür typ eingebracht wird. In letzter Zeit haben sich vor sorgen, daß bei der Herstellung der Zone vom allem sogenannte Planarstrukturen durchgesetzt, die zweiten Leitungstyp durch Diffusion, bei der auf durch begrenzte Diffusion mit Hilfe einer Oxyd- 15 eine Diffusionsmaskierung verzichtet wird und demmaskentechnik hergestellt werden. So ist beispiels- entsprechend die Störstellen nicht nur in einen Teilweise ein Verfahren bekanntgeworden, bei dem be- bereich der einen Oberflächenseite, sondern in die stimmte Bereiche der Halbleiteroberfläche mit einer gesamte Oberflächenseite eindiffundiert werden, nur Oxydmaskierungsschicht abgedeckt werden. In die derjenige Bereich umdotiert wird, der bei der ersten nicht vom Oxyd bedeckten Halbleiterbereiche wer- 20 Diffusion unberührt blieb und von der Diffusionsden anschließend Zonen bestimmten Leitungstyps zone vom ersten Leitungstyp umgeben wird. Diese eindiffundiert, während in die mit der Oxydschicht auf einen Teilbereich beschränkte Umdotierung kann überdeckten Bereiche keine weiteren Halbleiterzonen man, wie bereits erwähnt, dadurch erreichen, daß eingebracht werden. man die Störstellenkonzentration der Diffusionszone

Die nach der Planartechnik hergestellten pn-Über- 25 vom zweiten Leitungstyp geringer wählt als die gänge haben jedoch für manche Anwendungszwecke der zuvor eingebrachten Diffusionszone vom ersten zu geringe Durchbruchsspannungen. Dieser Nachteil Leitungstyp. Der Diffusionszone vom ersten Leitungsläßt sich bei dem eingangs genannten Verfahren typ fällt weiterhin die Aufgabe zu, für einen niederzum Herstellen einer Halbleiteranordnung erfin- ohmigen Anschluß an den Halbleiterkörper zu dungsgemäß dadurch vermeiden, daß zunächst vor 30 sorgen. Dies wird dadurch erreicht, daß die Stördem Einbringen der Zone vom zweiten Leitungstyp Stellenkonzentration der Diffusionszone vom ersten der für diese Zone vorgesehene Oberflächenbereich Leitungstyp entsprechend hoch gewählt und die mit einer Diffusionsmaske abgedeckt wird und da- Kontaktierung des Halbleiterkörpers durch unmittelnach in den freibleibenden Teil dieser Oberfläche bare Kontaktierung der hochdotierten Zone vorge-Störstellen eindiffundiert werden, die im Halbleiter- 35 nommen wird. Auf diese Weise erreicht man einen körper eine hochdotierte Zone vom ersten Leitungs- niedrigen Bahnwiderstand, bei Transistoren auch typ erzeugen, und daß zum Herstellen der Zone vom Kollektorbahnwiderstand genannt, ohne daß es erzweiten Leitungstyp die Diffusionsmaske wieder ent- forderlich ist, wie bisher üblich, eine zusätzliche fernt wird und danach Störstellen vom zweiten epitaktische Schicht auf den Halbleiterkörper aufzu-Leitungstyp in die gesamte unmaskierte Oberflächen- 40 bringen. Ein weiterer Vorteil des vorliegenden Verseite des Halbleiterkörpers eindiffundiert werden, so fahrens besteht darin, daß die Kontaktierung aller zu daß die Zone vom zweiten Leitungstyp durch Um- kontaktierenden Halbleiterzonen von der gleichen dotierung des bei der ersten Diffusion maskierten Oberflächenseite aus erfolgen kann. Bereiches der Oberfläche erzeugt und im übrigen Das Verfahren nach der Erfindung wird im

Bereich der ursprüngliche Leitungscharakter des 45 folgenden an Hand der Fig. 1 bis 4 näher erläutert. Halbleiterkörpers erhalten bleibt. F i g. 1 und 2 betreffen die Herstellung einer Diode

Die Diffusionsmaske, die beispielsweise durch sowie eines Transistors.

Oxydation der Halbleiteroberfläche hergestellt wird, Das Einbringen der Emitterzone in den Halbleiterwird vor dem Einbringen der Zone vom zweiten körper ist in F i g. 3 dargestellt. Leitungstyp wieder entfernt. Bei der Herstellung 50 Zum Herstellen einer Diode wird zunächst nach eines Transistors muß noch eine Zone vom ersten Fig. 1 ein Bereich der einen Oberflächenseite eines Leitungstyp in die Zone vom zweiten Leitungstyp als p-leitenden Halbleiterkörpers 1 aus Silizium mit einer Emitterzone eingebracht werden. Diffusionsmaske 2 abgedeckt. Anschließend werden

Neben der Erhöhung der Durchbruchsspannung, Störstellen, die im Halbleiterkörper ^+-Leitung erdie unter der Voraussetzung erreicht wird, daß die 55 zeugen, in die eine Oberflächenseite des Halbleiter-Dicke der Zone vom zweiten Leitungstyp geringer körpers 1 eindiffundiert. Dabei entsteht die niederist als die Dicke der Diffusionszone vom ersten ohmige Diffusionszone 3. Die vorzugsweise durch Leitungstyp, hat das vorliegende Verfahren den Vor- Oxydation der Halbleiteroberfläche gewonnene teil, daß die Zone vom zweiten Leitungstyp durch Diffusionsmaske 2 hat die Aufgabe, bei der Her-Diffusion ohne Oxydmaskierung hergestellt werden 60 stellung der Diffusionszone 3 eine Eindiffusion von kann, wenn bei der Herstellung der Zone vom Störstellen in denjenigen Bereich 4 zu verhindern, in zweiten Leitungstyp die Diffusion so gesteuert wird, dem später die «-leitende Zone entstehen soll. Diese daß die Diffusionsstörstellen, die im Halbleiterkörper Aufgabe erfüllt die Diffusionsmaske dann, wenn sie den zweiten Leitungstyp erzeugen, nur in einer im Bereich 4 auf die Halbleiteroberfläche aufgesolchen Konzentration eindiffundiert werden, daß 65 bracht ist und wenn ihr Querschnitt der «-leitenden ihre Konzentration geringer ist als die Konzentration Zone entspricht. Die p+-Zone 3 kann durch Einder die Diffusionszone vom ersten Leitungstyp diffusion von Bor gewonnen werden. Im Anschluß bildenden Störstellen. In diesem Falle wird nämlich an die Bordiffusion wird die Diffusionsmaske 2 von

der Oberfläche des Halbleiterkörpers entfernt. Nun werden Störstellen, die, wie z. B. Phosphor, im Halbleiterkörper η-Leitung erzeugen, in die gesamte eine Oberflächenseite des Halbleiterkörpers bis zur gestrichelt eingezeichneten Linie 5 eindiffundiert. Dabei entsteht die «-leitende Zone 6, während derjenige Bereich der p-Zone 3, in den die Störstellen bei der Diffusion ebenfalls gelangen, durch entsprechende Steuerung des Diffusionsvorganges in eine p-leitende Halbleiterzone umdotiert wird. Dies läßt sich leicht erreichen, da die Störstellenkonzentration der p+-Zone 3 infolge der Eindiffusion von zusätzlichen p-Störstellen wesentlich höher ist als die Störstellenkonzentration des ursprünglichen Halbleiterkörpers und damit auch die Störstellenkonzentration des Bereiches 4.

Die Verfahrensschritte bei der Herstellung eines Transistors sind dieselben wie die bei der Herstellung einer Diode. Deshalb gelten die F i g. 1 und 2 auch für die Herstellung eines Transistors. Dabei stellen der p-leitende Halbleiterkörper 1 die Kollektorzone und die n-Zone6 die Basiszone dar. Der Querschnitt der Diffusionsmaske 2 entspricht dem Querschnitt der späteren Basiszone 6. Die noch fehlende Emitterzone? wird nach Fig. 3 ebenfalls durch Diffusion eingebracht. Zu diesem Zweck wird der gesamte Teil der emitterseitigen Oberfläche mit einer Oxydschicht 8 versehen und in der Mitte dieser Oxydschicht ein dem Querschnitt der Emitterzone entsprechendes Diffusionsfenster 9 herausgeätzt. Die Emitterzone 7 entsteht dann durch Eindiffusion von Störstellen, die in der η-leitenden Halbleiterzone 6 eine p-leitende Zone erzeugen. Als Diffusionsmaterial eignet sich wiederum Bor.

Die F i g. 4 zeigt schließlich noch die Kontaktierung der Halbleiterzonen des Transistors, und zwar dienen die Löcher 10 zur Kontaktierung der Basiszone und die Löcher 11 zur Kontaktierung der Kollektorzone. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, erfolgt die Kontaktierung der Kollektorzone über die niederohmige Oberflächendiffusionsschicht 3. Dies hat den Vorteil, daß ein niedriger Kollektorbahnwiderstand erzielt wird. In die Löcher 10 und 11 wird schließlich noch Kontaktierungsmaterial eingebracht, während die Kontaktierung der Emitterzone 7 durch Einbringen von Kontaktierungsmaterial in das Diffusionsfenster 9 erfolgt.

Sämtliche Halbleiterzonen des Transistors werden also von der Emitterseite aus kontaktiert. In gleicher Weise erfolgt auch die Kontaktierung der beiden Halbleiterzonen der Diode der F i g. 1 und 2 von einer Oberflächenseite aus. Natürlich wäre es auch möglich, die Kollektorzone des Transistors und die eine Halbleiterzone der Diode von der gegenüberliegenden Oberflächenseite aus zu kontaktieren, aber diese Art der Kontaktierung empfiehlt sich nur für den Fall, daß der Bahnwiderstand keine oder nur eine untergeordnete Rolle spielt. Natürlich kann die Emitterzone des Transistors auch auf andere Weise, beispielsweise durch Legieren, eingebracht werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung nach der Planardiffusionsmethode, insbesondere eines Transistors oder einer Diode, bei dem in einem abgegrenzten Bereich auf der einen Oberfläche eines Halbleiterkörpers vom ersten Leitungstyp eine Zone vom zweiten Leitungstyp erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst vor dem Einbringen der Zone vom zweiten Leitungstyp der für diese Zone vorgesehene Oberflächenbereich mit einer Diffusionsmaske abgedeckt wird und danach in den freibleibenden Teil dieser Oberfläche Störstellen eindiffundiert werden, die im Halbleiterkörper eine hochdotierte Zone vom ersten Leitungstyp erzeugen, und daß zum Herstellen der Zone vom zweiten Leitungstyp die Diffusionsmaske wieder entfernt wird und danach Störstellen vom zweiten Leitungstyp in die gesamte unmaskierte Oberflächenseite des Halbleiterkörpers eindiffundiert werden, so daß die Zone vom zweiten Leitungstyp durch Umdotierung des bei der ersten Diffusion maskierten Bereiches der Oberfläche erzeugt und im übrigen Bereich der ursprüngliche Leitungscharakter des Halbleiterkörpers erhalten bleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der hochdotierten Diffusionszone vom ersten Leitungstyp größer ist als die Dicke der Zone vom zweiten Leitungstyp.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterzonen ausschließlich auf der einen Oberflächenseite des Halbleiterkörpers kontaktiert werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Verwendung von Halbleiterkörpern aus Silizium.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusionsmaske durch Oxydation der Halbleiteroberfläche hergestellt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Herstellen einer Diode, dadurch gekennzeichnet, daß auf der einen Oberflächenseite eines Halbleiterkörpers aus p-leitendem Silizium der Oberflächenbereich der gewünschten n-leitenden Halbleiterzone mit einer Diffusionsmaske aus Siliziumoxyd abgedeckt wird, daß in diese Oberflächenseite Bor eindiffundiert wird, das im Halbleiterkörper einenen p⁺-leitenden Bereich erzeugt, und daß nach der Entfernung der Diffusionsmaske Phosphor in die gleiche Oberflächenseite derart eindiffundiert wird, daß die p+-leitende Zone dicker ist als die mit Phosphor dotierte n-leitende Zone.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Herstellen eines Transistors, dadurch gekennzeichnet, daß auf der einen Oberflächenseite eines als Kollektor vorgesehenen Halbleiterkörpers der für die Basiszone vorgesehene Oberflächenbereich mit einer Diffusionsmaske abgedeckt wird, daß dann in diese Oberflächenseite Störstellen, die im Halbleiterkörper eine hochdotierte Zone vom Leitungstyp der Kollektorzone erzeugen, bis zu einer Tiefe eindiffundiert werden, die größer ist als die Dicke der vorgesehenen Basiszone, und daß schließlich die Diffusionsmaske entfernt und die Basiszone eindiffundiert und anschließend die Emitterzone in den Halbleiterkörper eindiffundiert oder einlegiert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper aus p-leitendem Silizium besteht, daß die hoch-

dotierte p+-leitende Zone durch Eindiffusion von Bor, die η-leitende Basiszone durch Eindiffusion von Phosphor und die p-leitende Emitterzone wiederum durch Eindiffusion von Bor hergestellt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen