DE1564881B2

DE1564881B2 - Process for the production of planar arrangements

Info

Publication number: DE1564881B2
Application number: DE1564881A
Authority: DE
Inventors: Reinhold 7100 Heilbronn Kaiser
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1966-07-28
Filing date: 1966-07-28
Publication date: 1974-07-11
Also published as: DE1564881A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Planaranordnungen, bei dem auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers eine diffusionshemmende Schicht mit einer Öffnung hergestellt wird.The invention relates to a method for producing planar arrangements in which on the surface of the semiconductor body, a diffusion-inhibiting layer is produced with an opening.

Bei der Herstellung von Planaranordnungen wird bekanntlich auf die Oberfläche eines Halbleiterkörpers eine diffusionshemmende Schicht aufgebracht, die anschließend mit Hilfe der Photolacktechnik in einem bestimmten Bereich wieder geöffnet wird, damit die Störstellen nicht in die gesamte Halbleiteroberfläche, sondern nur in dem freigelegten Bereich durch die Öffnung in den Halbleiterkörper eindringen. Ein solches Verfahren ist beispielsweise durch die US-PS 3 212 162 bekannt. In the production of planar arrangements, it is known that the surface of a semiconductor body is applied a diffusion-inhibiting layer is applied, which then with the help of the photoresist technology in a certain Area is reopened so that the imperfections are not in the entire semiconductor surface, but penetrate through the opening into the semiconductor body only in the exposed area. Such a procedure is known, for example, from US Pat. No. 3,212,162.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches die Herstellung von Diffusionszonen im Halbleiterkörper ermöglicht, deren Störstellenverteilung gleichmäßiger ist als bei bekannten Verfahren. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung vorgeschlagen, daß die Öffnung mit einer zweiten diffusionshemmenden Schicht wieder geschlossen wird, die weniger diffusionshemmend wirkt als die erste diffusionshemmende Schicht, so daß Störstellen in den Halbleiterkörper eindiffundieren, und daß die Störstellendiffusion in den Halbleiterkörper durch die in der Öffnung der ersten diffusionshemmenden Schicht befindliche zweite diffusionshemmende Schicht erfolgt.The invention is based on the object of specifying a method which enables the production of diffusion zones in the semiconductor body, the distribution of impurities is more uniform than in known ones Procedure. To solve this problem, in a method of the type mentioned in the introduction Invention proposed that the opening closed again with a second diffusion-inhibiting layer is, which has a less diffusion-inhibiting effect than the first diffusion-inhibiting layer, so that imperfections in diffuse into the semiconductor body, and that the impurity diffusion into the semiconductor body through the in the Opening of the first diffusion-inhibiting layer located second diffusion-inhibiting layer takes place.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß sich auch bei Anwendung der Scheibentechnik, bei der also viele Bauelemente gleichzeitig auf einer einzigen Halbleiterscheibe durch Diffusion hergestellt werden, in den einzelnen Halbleitersystemen innerhalb der Halbleiterscheibe Diffusionszonen herstellen lassen, deren Störstellenverteilung gleichmäßiger ist als bei Diffusionszonen, die nach der üblichen Planartechnik in die freie und nicht durch eine diffusionshemmende Schicht bedeckte Halbleiteroberfläche in einen Halbleiterkörper eindiffundiert werden. Zur Erzielung von Diffusionszonen mit möglichst gleichmäßiger Störstellenverteilung ist jedoch nach der Erfindung das Störstellenangebot bei der Diffusion größer als das zur Erlangung der Festkörperlöslichkeitsgrenze erforderliche Störstellenangebot, d. h., es werden mehr Störstellen als in der üblichen Planartechnik angeboten, und zwar mehr, als die diffusionshemmende Schicht bzw. der Halbleiterkörper aufnehmen kann.The invention has the advantage that, even when using disk technology, in which there are many components can be produced simultaneously on a single semiconductor wafer by diffusion, in the individual Let semiconductor systems produce diffusion zones within the semiconductor wafer, their impurity distribution is more uniform than with diffusion zones, which according to the usual planar technique in the free and semiconductor surface not covered by a diffusion-inhibiting layer in a semiconductor body be diffused. To achieve diffusion zones with the most uniform possible distribution of defects however, according to the invention, the supply of impurities during diffusion is greater than that for obtaining the Solid-state solubility limit required amount of impurities, d. That is, there are more imperfections than in the conventional planar technology offered, more than the diffusion-inhibiting layer or the semiconductor body can accommodate.

Die zweite diffusionshemmende Schicht kann beispielsweise aus dem gleichen Material bestehen wie die erste diffusionshemmende Schicht. In diesem Fall muß jedoch diese Schicht dünner bemessen sein als die erste diffusionshemmende Schicht. Während die erste diffusionshemmende Schicht beispielsweise eine Dicke von etwa 1 μίτι hat, ist die zweite diffusionshemmende Schicht beispielsweise nur 50 bis 200 A dick. Die beiden diffusionshemmenden Schichten können jedoch auch aus unterschiedlichem Material bestehen.The second diffusion-inhibiting layer can for example consist of the same material as that first diffusion-inhibiting layer. In this case, however, this layer must be made thinner than the first diffusion-inhibiting layer. While the first diffusion-inhibiting layer has a thickness of, for example has about 1 μίτι, the second is diffusion-inhibiting Layer, for example, only 50 to 200 A thick. However, the two diffusion-inhibiting layers can also consist of different materials.

Für die diffusionshemmenden Schichten eignet sich beispielsweise Siliziumdioxyd oder Siliziumnitrit. Bestehen beide diffusionshemmenden Schichten nicht aus dem gleichen Material, so kann die erste diffusionshemmende Schicht beispielsweise aus Siliziumdioxyd und die zweite diffusionshemmende Schicht aus Siliziumnitrit bestehen. Das Siliziumnitrit übt im Sinne der Erfindung bei sehr kleiner Schichtdicke zwar eine diffusionshemmende Wirkung aus, läßt jedoch Störstellen im Gegensatz zur ersten Schicht in den Halbleiterkörper eindiffundieren. For example, silicon dioxide or silicon nitrite is suitable for the diffusion-inhibiting layers. Exist Both diffusion-inhibiting layers are not made of the same material, so the first can be diffusion-inhibiting Layer for example made of silicon dioxide and the second diffusion-inhibiting layer made of silicon nitride exist. In the context of the invention, the silicon nitrite has a diffusion-inhibiting effect in the case of a very small layer thickness No effect, but, in contrast to the first layer, allows impurities to diffuse into the semiconductor body.

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

45' Die F i g. 1 zeigt ein Teilstück einer Halbleiterscheibe, in das eine Diffusionszone eingebracht werden soll. Auf dem Halbleiterkörper 1 befindet sich eine Siliziumdioxydschicht 2, die diffusionshemmend wirkt und Störstellen in den Halbleiterkörper nicht eindiffundieren läßt. In die Siliziumdioxydschicht 2 ist ein Diffusionsfenster 3 eingeätzt, so daß die Halbleiteroberfläche im Bereich dieses Fensters freigelegt ist.45 'The F i g. 1 shows a section of a semiconductor wafer, into which a diffusion zone is to be introduced. A silicon dioxide layer is located on the semiconductor body 1 2, which has a diffusion-inhibiting effect and impurities do not diffuse into the semiconductor body leaves. In the silicon dioxide layer 2, a diffusion window 3 is etched so that the semiconductor surface in the Area of this window is exposed.

Der freigelegte Teil der Halbleiteroberfläche wird jedoch nach F i g. 2 erneut mit einer diffusionshemmenden Schicht 4 bedeckt, die ebenfalls aus Siliziumdioxyd bestehen kann. Diese Schicht ist jedoch wesentlich dünner als die Schicht 2, so daß Diffusionsstörstellen durch sie in den Halbleiterkörper eindringen können. Die Schicht 4 übt auf die Diffusionsstörstellen lediglich eine diffusionshemmende Wirkung aus.However, the exposed part of the semiconductor surface is shown in FIG. 2 again with a diffusion inhibitor Layer 4 covered, which can also consist of silicon dioxide. However, this layer is much thinner than the layer 2, so that diffusion defects can penetrate through them into the semiconductor body. the Layer 4 only has a diffusion-inhibiting effect on the diffusion imperfections.

Nach F i g. 3 ist in den Halbleiterkörper 1 vom n-Leitungstyp durch die diffusionshemmende Schicht 4 eine Halbleiterzone 5 vom p-Leitungstyp eindiffundiert, so daß im Halbleiterkörper ein pn-übergang entsteht. Bei einem Transistor wird auf diese Weise beispielsweise der Basis-KoIlektor-pn-Übergang hergestellt.According to FIG. 3 is in the semiconductor body 1 of the n-conductivity type a semiconductor zone 5 of the p-conductivity type diffuses through the diffusion-inhibiting layer 4, see above that a pn junction arises in the semiconductor body. In the case of a transistor, for example the base-collector-pn-junction is established.

Die Erfindung macht sich mit Vorteil vor allem bei der gleichzeitigen Diffusion von mehreren Halbleiter-The invention is particularly advantageous in the case of the simultaneous diffusion of several semiconductor

scheiben bemerkbar, wie es beispielsweise die F i g. 4 zeigt. Dort sind mehrere Halbleiterscheiben 6 mit einer Vielzahl von Einzelelementen auf einem Träger 7 in einem Diffusionsrohr 8 untergebracht. Bei der bekannten Planardiffusion kann es nun vorkommen, daß das in F i g. 4 von rechts einströmende Trägergas an Diffusionsstörstellen während der Strömung durch das Diffusionsrohr verarmt, so daß den rechts befindlichen Halbleiterscheiben mehr Störstellen angeboten werden als den links befindlichen Halbleiterscheiben. Auf diese Weise erhalten die einzelnen Halbleiterscheiben Halbleiterzonen unterschiedlicher Störstellenkonzentration. Bei der bekannten Diffusionstechnik kann aber das Störstellenangebot auch schon bei einer einzigen Halbleiterscheibe verschieden sein, so daß die einzelnen Bauelemente einer einzigen Halbleiterscheibe unterschiedliche Diffusionszonen erhalten. Neben einer Verarmung an Dotierungsmaterial können auch die Strömungsverhältnisse im Diffusionsrohr eine Rolle spielen. Eine wesentlich gleichmäßigere Diffusion über die einzelnen Halbleiterscheiben wird dagegen erzielt, wenn die Diffusion gemäß der Erfindung nicht unmittelbar in die Halbleiteroberfläche, sondern durch eine auf der Halbleiteroberfläche befindliche diffusionshemmende Schicht in den Halbleiterkörper erfolgt und dabei das Störstellenangebot so groß gewählt wird, daß Verarmungen an Dotierungsmaterial und Strömungsverhältnisse keinen oder nur einen sehr geringen Einfluß ausüben können.discs noticeable, as shown, for example, in FIG. 4 shows. There are several semiconductor wafers 6 with one A large number of individual elements are accommodated on a carrier 7 in a diffusion tube 8. With the well-known Planar diffusion, it can now happen that the in F i g. 4 Carrier gas flowing in from the right at diffusion faults depleted during the flow through the diffusion tube, so that the one on the right Semiconductor wafers are offered more imperfections than the semiconductor wafers on the left. To this In this way, the individual semiconductor wafers have semiconductor zones with different concentrations of impurities. With the known diffusion technology, however, the number of impurities can also be present in a single semiconductor wafer be different, so that the individual components of a single semiconductor wafer are different Preserve diffusion zones. In addition to a depletion of doping material, the flow conditions can also play a role in the diffusion tube. A much more uniform diffusion over the In contrast, individual semiconductor wafers are achieved if the diffusion according to the invention is not immediate into the semiconductor surface, but by a diffusion-inhibiting one located on the semiconductor surface Layer takes place in the semiconductor body and the amount of impurities is selected so large that Depletions of doping material and flow conditions have no or only a very slight influence can exercise.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. A method for producing planar arrangements, in which on the surface of the semiconductor body a diffusion-inhibiting layer is produced with an opening, characterized in that that the opening is closed again with a second diffusion-inhibiting layer which has less diffusion-inhibiting effect than the first diffusion-inhibiting layer, so that imperfections diffuse into the semiconductor body, and that the impurity diffusion into the semiconductor body through the in the opening of the first diffusion-inhibiting Layer located second diffusion-inhibiting layer takes place.

2. The method according to claim 1, characterized in that the impurity supply in the diffusion is greater than the supply of impurities required to achieve the solids solubility limit.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the two diffusion-inhibiting Layers consist of the same material and that the second diffusion-inhibiting layer is thinner than the first diffusion-inhibiting layer.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the two diffusion-inhibiting Layers made of different materials.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the diffusion-inhibiting Layers of silicon dioxide or silicon nitrite consist.

6. Application of the method according to one of claims 1 to 5, with the simultaneous diffusion treatment of several semiconductor wafers with a multitude of individual elements.