DE1564865C3

DE1564865C3 - Method of manufacturing a transistor

Info

Publication number: DE1564865C3
Application number: DE19661564865
Authority: DE
Inventors: Richard Dipl.-Phys. Dr. 7101 Schwaigern Epple
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1966-06-29
Filing date: 1966-06-29
Publication date: 1976-11-25

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Transistors, bei dem auf der einen Oberflächenseite eines Halbleiterkörpers vom Leitungstyp der Kollektorzone auf den späteren Oberflächenbereich der Emitterzone sowie auf einen daran angrenzenden Oberflächenbereich eine Schicht mit einem Störstellenmaterial aufgebracht wird, welches im Halbleiterkörper die Basiszone erzeugt und bei dem die Basiszone nach dem Einbringen der Emitterzone im äußeren Bereich kontaktiert wird. Ein solches Verfahren ist aus der GB-PS 10 13 985 bekannt.The invention relates to a method for producing a transistor, in which on one surface side a semiconductor body of the conductivity type of the collector zone on the subsequent surface area of the Emitter zone and a layer with an impurity material on an adjacent surface area is applied, which generates the base zone in the semiconductor body and in which the base zone after contact is made with the introduction of the emitter zone in the outer area. Such a procedure is from the GB-PS 10 13 985 known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Planartransistoren mit einem niederohmigen Anschlußbereich für die Basiszone anzugeben. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung vorgeschlagen, daß das Störstellenmaterial zum Erzeugen der Basiszone in den Halbleiterkörper zunächst bis zu einer Tiefe eindiffundiert wird, die geringer ist als die Dicke der Basiszone, daß nach dieser Diffusion von dieser Schicht der auf dem späteren Oberflächenbereich der Emitterzone befindliche Teil entfernt und anschließend durch eine erneute Diffusion die Basiszone mit einem äußeren Bereich hergestellt wird, der niederohmiger ist als ihr mittlerer Bereich. Durch den niederohmigen Basisanschluß erhalten die Transistoren einen niederen Basiswiderstand.The invention is based on the object of using a method for producing planar transistors specify a low-resistance connection area for the base zone. To solve this problem, a method of the type mentioned according to the invention proposed that the impurity material in order to generate the base zone, it is first diffused into the semiconductor body to a depth which is less is than the thickness of the base zone that after this diffusion from this layer that on the later Surface area of the emitter zone located part removed and then by a new diffusion the base zone is produced with an outer area that is lower in resistance than its central area. Due to the low-resistance base connection, the transistors have a low base resistance.

Die auf den Halbleiterkörper aufgebrachte Schicht kann aus dem Störstellenmaterial für die Basiszone selbst bestehen oder dieses enthalten. Es empfiehlt sich, auf die Störstellenschicht sowie auf die Halbleiteroberfläche vor der ersten Diffusion eine diffusionshemmende Schicht aufzubringen. Nach der ersten Diffusion werden dann die den späteren Oberflächenbereich der Emitterzone bedeckenden Teile der diffusionshemmenden Schicht sowie der darunter befindlichen Schicht entfernt. Vor der zweiten Diffusion kann auch wieder eine diffusionshemmende Schicht auf den freigelegten ; Teil der Halbleiteroberfläche aufgebracht werden, die ' im Anschluß an die Basisdiffusion zur Herstellung eines Emitter-Diffusionsfensters wieder entfernt wird. Als ' diffusionshemmende Schicht eignet sich beispielsweise eine Oxydschicht, die z. B. aus Siliziumdioxyd besteht.The layer applied to the semiconductor body can consist of the impurity material for the base zone exist themselves or contain them. It is advisable to apply it to the impurity layer as well as to the semiconductor surface to apply a diffusion-inhibiting layer before the first diffusion. After the first diffusion then the parts covering the later surface area of the emitter zone become the diffusion-inhibiting parts Layer and the layer underneath removed. Before the second diffusion can also be done again a diffusion-inhibiting layer on the exposed; Part of the semiconductor surface are applied, the ' is removed again following the base diffusion to produce an emitter diffusion window. When ' diffusion-inhibiting layer is suitable, for example, an oxide layer, the z. B. consists of silicon dioxide.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel erläutert.The invention is explained below using an exemplary embodiment.

Zur Herstellung eines npn-Transistors wird nach der F i g. 1 auf die Oberfläche eines n-Ieitenden Halbleiterkörpers 1 vom Leitungstyp der Kollektorzohe .durch eine Metallmaske eine aus Bor bestehende Dotierstoffschicht 2 aufgedampft. Durch einen nachfolgenden Prozeß werden unter Verwendung von Silon der Halbleiterkörper 1 sowie die auf ihm befindliche Dotierstoffschicht 2 mit einer Siliziumdioxydschicht 3 bedeckt. Anschließend erfolgt die erste Diffusion zur Herstellung der Basiszone vom p-Leitungstyp, die sogenannte Vordiffusion, bei der die endgültige Basisweite jedoch noch nicht erreicht wird. Bei dieser Vordiffusion wird das Halbleitersystem für kurze Zeit auf eine Temperatur von z. B. 1100⁰C erhitzt, wobei Bor aus der Dotierstoffschicht 2 in den Halbleiterkörper eindiffundiert. Dabei kommt es zur Ausbildung einer aus Borglas bestehenden Schicht 4.To produce an npn transistor, according to FIG. 1 on the surface of an n-conductive semiconductor body 1 of the conductivity type of the collector zone. Through a metal mask, a dopant layer 2 consisting of boron is vapor-deposited. In a subsequent process, the semiconductor body 1 and the dopant layer 2 located on it are covered with a silicon dioxide layer 3 using silicon. This is followed by the first diffusion to produce the base zone of the p-conductivity type, the so-called prediffusion, in which the final base width is not yet reached, however. In this prediffusion, the semiconductor system is briefly heated to a temperature of z. B. 1100 ⁰ C heated, wherein boron diffuses from the dopant layer 2 into the semiconductor body. A layer 4 made of boron glass is thereby formed.

Nach der Vordiffusion werden Teile der Siliziumdioxydschicht 3 sowie der Dotierstoffschicht 2 entfernt, und zwar diejenigen Teile, die denjenigen Bereich der Halbleiteroberfläche bedecken, an den später die Emitterzone grenzt. Dabei entsteht nach F i g. 2 ein Fenster 5 in der Siliziumdioxydschicht und der Dotierstoffschicht. Um eine Diffusion des Bors aus dem Halbleiterkörper bei der zweiten Diffusion zu verhindern, wird beispielsweise durch eine thermische Oxydation oder durch eine Gasentladungsoxydation eine weitere Siliziumdioxydschicht 6 hergestellt, die die Halbleiteroberfläche im Bereich des Fensters 5 sowie die ursprüngliche Siliziumdioxydschicht 3 bedeckt. Mit der Herstellung der Siliziumdioxydschicht 6 durch thermische Oxydation ist wegen der dazu erforderlichen Temperaturbehandlung eine Diffusion, die zweite Basisdiffusion, verbunden, bei der die endgültige Basisweite (Dicke der Basiszone) eingestellt wird. Bei der zweiten Basisdiffusion kommt es in der Basiszone in deren au-After the prediffusion, parts of the silicon dioxide layer 3 and the dopant layer 2 are removed, namely those parts that cover that area of the semiconductor surface to which the later Emitter zone borders. According to FIG. 2 a window 5 in the silicon dioxide layer and the dopant layer. In order to prevent diffusion of the boron from the semiconductor body during the second diffusion, a further one becomes, for example, through a thermal oxidation or through a gas discharge oxidation Silicon dioxide layer 6 produced, which the semiconductor surface in the area of the window 5 and the original Silicon dioxide layer 3 covered. With the production of the silicon dioxide layer 6 by thermal Because of the temperature treatment required for this, oxidation is a diffusion, the second basic diffusion, connected, for which the final base width (thickness of the base zone) is set. The second Base diffusion occurs in the base zone in its outer

ßerem Bereich unter dem noch verbliebenen Teil der Dotierstoffschicht wegen der dort herrschenden höheren Borkonzentration zu einer stärkeren Diffusion als im mittleren Bereich der Basiszone, über dem die Dotierstoffschicht vor der zweiten Diffusion entfernt worden ist. Wie die F i g. 2 zeigt, führt dies zu einer Basiszone 7 mit einem weniger tiefen und weniger stark dotierten mittleren Bereich (eigentliche Basiszone) und einem tieferen und stärker dotierten äußeren Bereich, der die eigentliche Basiszone niederohmig mit dem Basisanschluß verbindet. Eine zu starke Dotierung der gesamten Basiszone ist deshalb nicht möglich, weil dadurch der Emissionswirkungsgrad des Transistors beeinträchtigt werden würde.ßer area under the remaining part of the dopant layer because of the higher prevailing there Boron concentration leads to a stronger diffusion than in the central area of the base zone, above which the dopant layer removed prior to the second diffusion. As the F i g. 2 shows this leads to a base zone 7 with a less deep and less heavily doped central area (actual base zone) and a deeper and more heavily doped outer area, which has low resistance to the actual base zone with the base connection connects. Too much doping of the entire base zone is not possible because it does the emission efficiency of the transistor would be impaired.

Nach der Basisdiffusion wird schließlich noch die Emitterzone hergestellt. Zu diesem Zweck wird nach F i g. 3 in der auf der Halbleiteroberfläche befindlichen Oxydschicht ein Emitterdiffusionsfenster 8 hergestellt und in diesem durch Verdampfen von P3N5 beispielsweise eine aus Phosphor bestehende Schicht 9 niedergeschlagen, die sich auch auf die Oxydschicht erstreckt. Eine solche Phosphorschicht eignet sich beispielsweise auch zur Herstellung einer Basiszone vom n-Leitungstyp. Nach dem Aufbringen einer Siliziumdioxydschicht 10 auf die aus Phosphor bestehende Schicht 9 wird nach F i g. 4 Phosphor aus der Phosphorschicht in die Basiszone zur Herstellung der Emitterzone 11 vom n-Leitungstyp eindiffundiert. Zur Kontaktierung der Emitter- und Basiszone werden schließlich noch Kontaktierungsfenster 12, 13 in die Oxydschicht geätzt, in die ein zum Kontaktieren geeignetes Metall, beispielsweise durch Aufdampfen, eingebracht wird. Bei der Herstellung der Kontaktierungsfenster ist auch die Phosphorschicht sowie die auf ihr befindliche Oxydschicht entfernt worden.After the base diffusion, the emitter zone is finally produced. To this end, after F i g. 3 an emitter diffusion window 8 is produced in the oxide layer located on the semiconductor surface and in this, for example, a layer 9 consisting of phosphorus is deposited by evaporation of P3N5, which also extends to the oxide layer. Such a phosphor layer is suitable, for example also for the production of a base zone of the n-conductivity type. After applying a silicon dioxide layer 10 on the layer 9 consisting of phosphorus is shown in FIG. 4 phosphorus from the phosphor layer into the Base zone for producing the emitter zone 11 of the n-conductivity type diffused. To contact the Finally, the emitter and base zones are also etched into contacting windows 12, 13 in the oxide layer which a metal suitable for contacting, for example by vapor deposition, is introduced. In the The phosphor layer and the oxide layer on it are also used to produce the contacting window been removed.

Der niederohmige Basisanschlußbereich hat den Vorteil, daß der Basiskontakt 14 bei dem Planartransistor der F i g. 4 nicht so nahe wie bei den bekannten Planartransistoren an den Emitterkontakt 15 herangebracht werden muß. Die Emitterdiffusion kann natürlich auch durch die bei Planartransistoren übliche Diffusion aus der Gasphase hergestellt werden.The low-resistance base connection area has the advantage that the base contact 14 is in the case of the planar transistor the F i g. 4 is not brought as close to the emitter contact 15 as in the known planar transistors must become. The emitter diffusion can of course also be achieved by the diffusion customary in planar transistors can be produced from the gas phase.

Während sich die F i g. 1 bis 4 mit der Herstellung eines Planartransistors mit npn-Schichtenfolge befassen, soll an Hand der F i g. 5 bis 7 noch kurz die Herstellung eines Planartransistors mit pnp-Schichtenfolge erläutert werden.While the F i g. 1 to 4 deal with the production of a planar transistor with an npn layer sequence, should on the basis of FIG. 5 to 7 briefly show the manufacture of a planar transistor with a pnp layer sequence explained.

Zur Herstellung eines pnp-Transistors wird nach der F i g. 5 auf die Oberfläche eines p-leitenden Halbleiterkörpers 1 vom Leitungstyp der Kollektorzone eine aus Phosphor bestehende Dotierstoffschicht 2 aufgebracht. Im Anschluß daran werden der Halbleiterkörper 1 sowie die Dotierstoffschicht 2 mit einer Siliziumdioxydschicht 3 bedeckt. Anschließend erfolgt aus der Dotierstoffschicht 2 eine Diffusion zur Herstellung der Schicht 4 vom Leitungstyp der Basiszone. Danach wird wieder ein Teil der Dotierstoffschicht 2 entfernt und der freigelegte Bereich der Halbleiteroberfläche nach F i g. 6 mit einer Siliziumdioxydschicht 6 bedeckt. Die Basiszone 7 wird in einem zweiten thermischen Prozeß durch Diffusion hergestellt. Zur Herstellung der Emitterzone wird nach F i g. 7 in der Siliziumdioxydschicht 6 ein Emitterdiffusionsfenster 8 hergestellt, in das eine aus Bor bestehende Schicht 9 eingebracht wird, die vor der Emitterdiffusion mit einer Siliziumdioxydschicht 10 bedeckt wird. Die Fertigstellung des pnp-Transistors erfolgt analog der F i g. 4, die an Stelle eines pnp-Transistors lediglich einen npn-Transistor zum Gegenstand hat.To produce a pnp transistor, according to FIG. 5 onto the surface of a p-conducting semiconductor body 1 of the conductivity type of the collector zone, a dopant layer 2 made of phosphorus is applied. Subsequently, the semiconductor body 1 and the dopant layer 2 are coated with a silicon dioxide layer 3 covered. A diffusion then takes place from the dopant layer 2 to produce the Layer 4 of the conductivity type of the base zone. Then a part of the dopant layer 2 is removed again and the exposed area of the semiconductor surface according to FIG. 6 covered with a silicon dioxide layer 6. the Base zone 7 is produced in a second thermal process by diffusion. To manufacture the Emitter zone is shown in FIG. 7 an emitter diffusion window 8 is made in the silicon dioxide layer 6, in FIG a layer 9 consisting of boron is introduced, which is coated with a silicon dioxide layer before the emitter diffusion 10 is covered. The completion of the pnp transistor takes place analogously to FIG. 4 that in place of a pnp transistor only has an npn transistor as its object.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. A method for producing a transistor, in which on one surface side of a semiconductor body from the conductivity type of the collector zone to the later surface area of the emitter zone and a layer with an impurity material on an adjacent surface area is applied, which generates the base zone in the semiconductor body and in which the base zone after the emitter zone has been introduced, contact is made in the outer area, characterized in that that the impurity material for producing the base zone is first diffused into the semiconductor body to a depth, which is less than the thickness of the base zone that after this diffusion of this layer on the later surface area of the emitter zone is removed and then through a renewed diffusion the base zone is produced with an outer area that has a lower resistance is as their middle range.

2. The method according to claim 1, characterized in that on the layer with the impurity material and a diffusion-inhibiting layer on the semiconductor surface before the first diffusion is applied, and that after the first diffusion also the later surface area of the Parts of the diffusion-inhibiting parts that cover the emitter zone Layer to be removed.

3. The method according to claim 2, characterized in that a diffusion-inhibiting prior to the second diffusion Layer is applied to the exposed part of the semiconductor surface, which is in Connection to the base diffusion to produce an emitter diffusion window is removed again.

4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that as diffusion-inhibiting Layer an oxide layer is applied.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that for production a boron layer is applied to a base zone of the p-conductivity type.

6. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that for the production of a Base zone of the n-conductivity type a phosphor layer is applied.

7. The method according to claim 6, characterized in that the phosphor layer by evaporation manufactured by P3N5.