DE1514949A1 - Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen und Festkoerperschaltungen - Google Patents

Description

• "Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen und Festkörperschaltun-Senil Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen und Festkörperschaltungen, bei dem ein Halbleiterkörper z.-14,-einer mit Löchern versehenen Isolierschicht bedeckt wird und dann. durch Eindiffusion von Fremdatomen dotierte Bereiche im Halbleiterkörper erzeugt werden. In-der Halbleitertechnologie werden zur .Herstellung von Halbleiterbauelementen und Festkörperschaltungen Masken aus diß fusionshemmenden Isolierschichten, z. B. aus Eigen- oder Fremdoxiden des betreffenden Halbleiterkörpers, benutzt. Man erzeugt solche Maskierungsschichten durch bestimmte technologische Prozas-me, z, B. durch thermische Oxydation oder pyrolytische Abscheidung, auf dem Halbleiterkörper. Eine-vielfach benutzte Maskierungsschicht ist si02, da dieses Oxid sich durch eine hohe Stabilität und eine gute diffusionshemmende Wirkung auszeichnet. Bei den modernen technologischen-Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und Festkörperschaltungen, insbesondere bei dem bekannten Planar= verfahren werden mit Hilfe von Fotogravierung und Ätzteehnik Öffnungen in die auf den Halbleiterkörper aufgebrachte Maskierungsschicht eingebracht, so daß an diesen Stellen die Halbleiteroberfläche freigelegt wird und hier die Eindiffusion von Fremdatomen vorgenommen werde kann.- Das beschriebene Verfahren ist jedoch mit verschiedenen Nachtei-len-behaftet, besonders dann, wenn man es zur Herstellung mikroelektronischer Schaltungen verwenden wi-11.-Mikroelektronisehe Schaltungen werden nämlich in der Halbleitertechnik mit immer kleineren- Abmessungen hergestellt; z. B. müssen Atruk turen mit Abmessungen von wenigen bum noch-hergestellt wer=d« den können. Bei solchen Anforderungen an die Abmessungen des Bauelementes bzw. der Schaltung ist es jedoch notwendig, bei der Eindiffusion von Fremdatomen in bestimmte Bereiche des Halbleiterkörpers mit diffusionshemmenden Schichten sehr geringer Dicke, z. B. von 0,'1 bum und darunter zu arbeiten. Isolierschichten auf dem Halbleiterkörper mit einer derart geringen Dicke verlieren jedoch dann ihre Eigenschft der "Diffusionshemmlang", d. h. sie werden - zumindest teilweise -für in: bestimmte Bereiche des Halbleiterkörpers einzudiffundierende Substanzen durchlässig, so daß sie als Maskierungsschichten nicht mehr verwendet werden können. Als Folge hiervon ist es daher mit großen Schwierigkeiten verbunden, Halbleiterbauelemente und Festkörperschaltungen mit sehr kleinen Abmessungen durch Eindiffusion von Fremdsubstanzen in einen Halbleiterkörper herzustellen, -DerjErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herbtellen von Halbleiterbauelementen und Festkörperschaltungei# anzugeben, mit dessen: Hilfe es möglich ist, diese Anccdnuugen mit sehr kleinen Abmessungen herzustellen. Erfindu:ngsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelÖst, daß ein Verfahr en vorgeschlagen wird, bei dem ein Halbleiterkörper mit einer mit Löchern versehenen Isolierschicht bedeckt wird i@nd dann durch Eindiffusion von Fremdatomen dotierte Berei- -,"che im Halbleiterkörper erzeugt werden, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß der Halbleiterkörper mit einer-Metalle nicht adsorbierenden dünnen Schicht bedeckt wird, anschließend durch Einbringen von Löchern in diese Schicht der Halbleiterkörper an bestimmten Stellen freigelegt wird und dann an diesen Stellen Metalle aus einer Lösung durch Adaorption aufgebracht werden. Zum Schluß werden dann diese Metalle in an sich bekannter Weise bei erhöhter Temperatur in den Halbleiterkörper eindiffundiert, so daß in ihm dotierte Bereiche entstehen, welche die versbhiedenen Leitfähigkeitszonen von Halbleiterbauelementen und Festkörperschaltungen bilden.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt also die Adsorption der jeweiligen Substanz nur an der blanken Halbleiteroberfläche, während an den durch eine dünne Oxidschicht oder eine andere Maskierungsschicht abgedeckten Stellen des Halbleiterkörpers keine Substanz aufgenommen wird. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Adsorption der Substanz an der blanken Halbleiteroberfläche in völlig gleichmäßiger Weise erfolgt, so daß Substanzschichten einheitlicher Dicke auf die Halbleiteroberfläche aufgebracht werden können. Die Dicke der verwendeten Metalle nicht adsorbierenden Schicht, z. B. einer kann, wenn das Oxid dick genug ist, unter 0,1 bum z. B. in der Größenordnung von wenigen nm liegen.
• Das erfindungsgemäße Verfahrensei anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Ein Halbleiterkörper 'I, z. B._ ein Siliziumhalbleiterkörper, wird an seiner Oberfläche mit einer in Wasser unlöslichen dünnen Isolierschicht 2, z. B. einer SiQ2,Dack- oder Wachsschicht, überzogen. In diese Schicht werden mit Hilfe der bekannten Fotolack- und Ätztechnik an vorgegebenen Stellen Löcher 3 eingebracht, wie dies in der Figur in einem Ausschnitt des Halbleiterkörpers dargestellt ist. Nach der Entwicklung des Fotolackes wird der noch feußhte Halbleiterkörper in eine Lösung gelegt, welche mit Ammoniumfluorid gepufferte Flußsäure und die wasserlösliche Verbindung eines Metalles enthält. Die Lösung enthält gerade soviel gepufferte Flußsäure, daß die schützende Isolierschicht 2 nicht nennenswert angegriffen wird, aber die inzwischen auf der blanken Halbleiteroberfläche entstandene -sehr dünne Oxidschicht sofort in Lösung geht. Das vom Halbleiterkörper zu adsorbierende Metall wird in niedriger Konzentration in die Lösung gegeben. Z. B. wird in die flußsäure Lösung eine stark verdünnte AuC13-Zösung gegeben. Es kann zB: auch Gold in Königswasser gelöst werden, die Lösung-dann eingedampft, mit Wasser verdünnt und dann in die flußeaure Lösung gegeben werden. Der Halbleiterkörper wird -in einer solchen Lösung leicht bewegt und nimmt in etwa 1 bis 30 Minuten die gewünschte Menge des Metalls aus der Lösung heraus. Z. Bwerden in 10 Minuten 90 % des Silbers aus einer AgN03-Zösung adsorbiert. Es entsteht dann auf den freigelegten Stellen (3) des Halbleiterkörpers 1 eine mehrere Atomlagen dicke Schicht 4; die adsorbierte Metallmenge liegt, je nach der Konzentration der Lösung, zwischen 1011 und 'I01? Atomen/cm2. Abschließend wird das adsorbierte Metall in an sich bekannter Weise durch eine Temperaturbehandlung in den Halbleiterkörper 1 eindiffundiert, so daß dort ein (in der Figur gestrichelt angedeuteter) dotierter Bereich entsteht.

Claims (2)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 'L. Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen und Festkörperaehaltunge% bei dem ein Halbleiterkörper mit einer mit Löchern versehenen Isolierschicht bedeckt wird und dann durch Eindiffusion von Fremdatomen dotierte Bereiche im Halbleiterkörper erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper mit einer Metalle nicht adsorbierenden dünnen Schicht bedeckt wird, anschließend durch Einbringen von Löchern in diese Schicht der Halbleiterkörper an bestimmten Stellen freigelegt wird und dann an diesen Stellen Metalle aus einer Lösung- durch Adsorption aufgebracht werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 'i, dadurch gekennzeichnet, dal3 die an den freigelegten Stellen des Halbleiterkörpers adsorbierten Metalle in an sich bekannter Weise bei erhöhter Temperatur in den Halbleiterkörper eindiffundiert werden, 3Verfahren nach Anspruch 't und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als nichtadsorbierende Schicht eine Sio2 , Zack- oder Wachsschicht verwendet wird. 4. Verfahren nach den Ansprüche 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die-verwendetet Lösung mit Ammoniumfluorid gepufferte Flußsäure und die wasserlösliche Verbindung eines Metalls enthält. 5.-Verfahren nach Anspruch 4, dadurch-gekennzeichnet, daß die Lösung in niedriger Konzentration Z. B. AuC13 oder AgNQ3 enthält.. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Gold in Königswasser Selbst wird, die Lösung dann eingedampft, mit Wasser verdünnt und dann in die flußsaure'Lösang gegeben wirdw