DE1764155C3

DE1764155C3 - Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelementes aus einem Siliciumkörper

Info

Publication number: DE1764155C3
Application number: DE1764155A
Authority: DE
Inventors: Else Eindhoven Kooi
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1967-05-13
Filing date: 1968-04-11
Publication date: 1981-11-26
Also published as: NL158024B; BR6898981D0; CH505470A; DK118413B; GB1228854A; NL6706734A; US3602981A; AT322632B; ES353792A1; DE1764155A1; DE1764155B2; SE350151B; FR1564348A; BE715098A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches Verfahren ist bekannt aus IBM Technical Disclosure Bulletin, VoI. 8, No. 4 (September 1965), Seiten 659-660.

Zur Oxidationsmaskierung kann dabei z. B. eine Siliciumnitrid-Schicht verwendet werden.

Des weiteren ist aus der US-PS 32 90 753 ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements bekannt, bei dem ein Siliciumoxid-Muster in einen einkristallinen Siliciumkörper versenkt wird und der Siliciumkörper dann mit der mit dem Muster versehenen Oberfläche auf einem Träger angebracht und auf der dem Muster abgewandten Oberfläche einer Materialentfernungsbehandlung unterzogen wird, bis er in seiner Dicke auf diejenige Siliciumschicht beschränkt ist, über deren gesamte Dicke das Muster versenkt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß auf einfache Weise eine auf einem isolierenden Träger angeordnete Oberflächenschicht aus Silicium mit mittels eines Oxidmusters gegeneinander isolierten Halbleiterbauelementen herstellbar ist, wobei die Bauelemente quer durch die Schicht verlaufende PN-Übergänge aufweisen und somit auf beiden Seiten der Schicht kontaktiert werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die PN-Übergänge können z. B. P-N-, N+-N-- oder P+-P--Übergänge sein.

Durch dieses Verfahren ergibt sich ein schichtenartiger Körper, der örtlich über die ganze Dicke aus Siliciumoxid und örtlich über seine ganze Dicke aus Silicium besteht, wobei in dem Silicium quer durch die Schicht verlaufende PN-Übergänge angebracht sind und der schichtenartige Körper auf einem isolierenden Träger angebracht ist.

Der schichtenartige Körper, bei dem auf den Siliciumteilen eine schützende Isolierschicht, die auch als Maske beim Anbringen von PN-Übergängen dienen kann, angebracht sein kann, kann praktisch flach sein, so daß Planarverfahren durchführbar sind.

Die angebrachten Halbleiterschaltungselemente können z. B. Dioden, MIS-Transistoren und bipolare NPN- oder PNP-Transistoren sein.

Es ist möglich, eine Siliciumschicht dadurch zu erhalten, daß Silicium auf einem Träger z. B. einem Körper aus Aluminiumoxid niedergeschlagen wird, worauf ein Muster über die ganze Dicke dieser Schicht in diese Schicht versenkt wird. Der Siliciumkörper wird dabei also bereits bei der Herstellung auf die Siliciumschicht beschränkt. Es ist auf diese Weise jedoch schwer, eine einkristalline Siliciumschicht zu erzielen. Außerdem kann die Schicht dann nur auf einer Seite mit Kontakten versehen werden. Man geht daher vorzugsweise von einem Einkristall-SiliciumköfDer aus. der

zunächst auf die Silicjumsehieln beschränkt wird, in die über die gesamte Picke das Muster versenkt wird, indem der Siliciumkörper auf einem Träger angebracht und auf der Seite gegenüber der Trägerseite Materialentfernungsbehandlungen unterworfen wird, worauf die Siliciumschicht zum Erzielen des Musters der Oxidationsbehandlung ausgesetzt und die Oxidationsbehandlung fortgesetzt wird, bis das Muster sich über die ganze Dicke der Silirjumschicht erstreckt Auf diese Weise erhält man eine Einkristall-Siliciumschicht mit einem versenkten Muster, wobei die Schicht mit dem Muster bereits mit einem Träger versehen ist. Bevor der Träger angebracht wird, kann auf dem Siliciumkörper eine isolierende oder schützende Schicht z. B. eine Siliciumoxidschicht angebracht werden. Der Träger kann ζ. Β. aus polykristallinem Silicium bestehen, das in üblicher Weise auf der Siliciumoxidschicht angebracht werden kann.

Die Obergänge für die Schaltungselemente können nach dem Anbringen des Musters angebracht werden. Die umgekehrte Reihenfolge, bei der das Muster nach dem Anbringen der Übergänge angebracht wird, ist weniger erwünscht, da die Anbringung des Musters die bereits erhaltenen Übergänge beeinflussen kann.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird von einem Einkristall-Siliciumkörper ausgegangen, wobei in eine Oberflächenschicht desselben das Muster versenkt wird, worauf der Siliciumkörper auf der Seite gegenüber dem Muster Materialentfernungsbehandlungen unterworfen wird, bis der Siliciumkörper auf die Oberflächenschicht beschränkt ist, über deren ganze Dicke das Muster versenkt ist Die Materialentfernungsbehandlungen können z. B. Ätz- und/oder Schleifbehandlungen sein. Auf diese Weise ergibt sich eine Einkristall-Siliciumschicht, über deren ganze Dicke das Muster versenkt ist.

Die Siliciumschicht, über deren ganze Dicke das Muster versenkt ist, kann dünn, z. B. 6 μπι oder weniger, oft sogar 2 μπι oder weniger dick, sein. Es ist daher meist erwünscht, die Oberflächenschicht mit dem darin versenkten Muster mit einem Träger zu versehen bevor der Siliciumkörper den Materialentfernungsbehandlungen unterworfen wird. Der Träger kann z. B. aus ablagerbarem polykristallinem Silicium oder aus glasartigen oder keramischen Materialien bestehen, die z. B. auch durch Schmelzen angebracht wenden können.

Vorteilhafterweise lassen sich die für die herzustellenden Schaltungselemente .inzubringenden Übergänge, die sich praktisch quer durch die Siliciumschicht und über deren ganze Dicke erstrecken, vor dem Anbringen des Trägers anbringen. Der Träger braucht dann nicht den höhet« Diffusionstemperaturen ausgesetzt zu werden, was technische Vorteile haben kann. Außerdem können dann vor dem Anbringen des Trägers Kontakte angebracht werden, die auch nicht den Diffusionstemperaturen ausgesetzt zu werden brauchen.

Infolge der quer durch die Siliciumschicht und über deren ganze Dicke verlaufenden Übergänge der Schaltungselemente erstrecken sich die Zonen der Schaltungselemente über die ganze Dicke der Siliciumschicht. Diese Zonen lassen sich somit je nach Wunsch auf der einen oder auf der anderen Seite der Siliciumschicht mit Kontakten versehen. Dies ist besonders wichtig bei integrierten Schaltungen, bei denen mit Zonen der Schaltungselemente verbundene, « leitende Spuren auf beiden Seiten der Siliciumschicht (mit dem darin versenkto .1 Muster) angebracht werden können. Kreuzungen leitender Spuren sind dabei möglich; an einem Kreuzungspunkt können die leitenden Spuren durch das Muster gegeneinander isoliert sein. Bei einer wichtigen Ausfübrungsform werden vor dem Anbringen des Trägers auf der Siliciumschicht mit dem versenkten Muster leitende Verbindungen angebracht, die mit in der Siliciumschicht vorgesehenen Zonen verbunden werden.

Nach der Materialentfernungsbehandlung können auf der freigemachten Oberfläche der Siliciumschicht und des Musters ebenfalls leitende Verbindungen angebracht werden, die mit in der Siliciumschicht vorgesehenen Zonen verbunden sind. Dann sind auf beiden Seiten der Siliciumschicht mit dem versenkten Muster leitende Verbindungen vorhanden.

Vor dem Anbringen eines Trägers und/oder leitender Verbindungen kann auf einer Seite der Siliciumschicht mit dem versenkten Muster eine Isolierschicht, z. B. eine Oxidschicht, auf der Siliciumschicht angebracht werden, die mit Öffnungen versehen sein kann, durch weiche leitende Verbindungen einen Kontakt mit Zonen von Schaltungselementen herstellen können. Die leitenden Verbindungen können z. B. aus Aluminium bestehen.

In der Siliciumschicht, in die das Muster versenkt ist, kann ein Feldeffekt-Transistor mit isolierter Steuerelektrode hergestellt werden, wobei auf beiden Seiten der Siliciumschicht eine isolierte Gateelektrode des Feldeffekt-Transistors angebracht wird. Es entsteht dann in einfacher Weise eir Feldeffekt-Transistor mit zwei Steuerelektroden, der sich unter anderem zum Mischen elektrischer Signale eignet

Einige Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles A in F i g. 2 auf ein in F i g. 2 im Schnitt dargestelltes Halbleiterbauelement, das durch das beanspruchte Verfahren hergestellt ist,

F i g. 2 schematisch einen Schnitt durch dieses Halbleiterbauelement längs der Linie SI-II in F i g. 1, die

F i g. 3 und 4 schematisch im Schnitt das Halbleiterbauelement in zwei Stufen seiner Herstellung,

F i g. 5 schematisch im Schnitt eine in bezug auf F i g. 2 etwas abgeänderte Ausführungsform des Halbleiterbauelements,

F i g. 6 schematisch im Schnitt einen Halbleiterkörper mit einem Träger,

F i g. 7 schematisch eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles B in F i g. 8 auf einen Teil einer weiteren dort dargestellten Ausführungsform eines Halbleiterbauelements,

Fig.8 schematisch einen Schnitt längs der Linie VHI-VIiI in Fig. 7,

F i g. 9 schematisch eine Draufsicht auf eine letzte Ausführungsform eines Halbleiterbauelements,

Fig. 10 schemgtisch einen Schnitt längs der Linie X-X in Fig. 9.

Die F i g. 1 und 2 zeigen ein Halbleiterbauelement, das eine Oberflächenschicht 1 aus Silicium mit zwei Schaltungselement, d. h. einem Transistor mit einer Emitterzone 2, einer Basiszone 3 und einer Kollektorzone 4 und einem Transistor mit einer Emitterzone 5. einer Basiszone 6 und einer Kollektorzone 7. enthält. Die Schaltungselemente enthalten Übergänge 8, die sich praktisch quer durch die Schicht 1 und über deren ganze Dicke erstrecken. Ferner ist ein schichtenartiges Muster 9 aus Siliciumoxid vorhanden, das über die ganze Dicke der Schicht 1 in diese Schicht 1 versenkt ist. In diesem Beispiel mit zwei Transistoren ist die Kollektorzone 4

des einen Transistors durch eine leitende Verbindung 23 mit der Emitterzone 5 des anderen Transistors verbunden. Die übrigen Zonen der Transistoren sind mit leitenden Verbindungen 21, 22, 24 und 25 versehen, mit denen Anschlußleitungen verbunden werden können.

Das Halbleiterbauelement nach den F i g. 1 und 2 wird durch ein Verfahren hergestellt, bei dem ein Siliciumkörper 10 (Fig.3) mit einem in diesen Körper versenkten, praktisch schichtenartigen Muster 9 aus Siliciumoxid versehen wird, indem die Oberfläche 11 des Körpers 10 einer Oxidationsbehandlung unterworfen wird, wobei die Oberfläche 11 örtlich vor der Oxidation maskiert wird.

In der Siliciumschicht 1, in die über deren gesamte Dicke das Muster 9 versenkt ist, werden zur Herstellung von Schaltungselementen Übergänge 8 (Fig.4) angebracht, die sich praktisch quer durch die Schicht I und über deren ganze Dicke erstrecken. Der Siliciumkörper 10 wird dann auf die Schicht 1 beschränkt und die Schicht 1 wird gemeinsam mit dem Muster 9 auf einem isolierenden Träger 12 (Fig. 2) angebracht. In Fig. 2 sind entfernte Teile durch gestrichelte Linien angedeutet.

Durch Niederschlag von Silicium auf einem Träger — z. B. aus Aluminiumoxid — kann direkt eine Siliciumschicht erhalten werden, in die über deren ganze Dicke ein Muster versenkt werden kann.

In dem zu erörternden Ausführungsbeispiel wird jedoch von einem Cinkrista'l-Siiiciumkörper 10 ausgegangen, in dessen eine Oberflächenschicht 1 das Muster 9 versenkt wird, worauf der Siliciumkörper 10 auf der Oberfläche 13, die der Oberfläche 11 mit dem Muster 9 gegenüber liegt, Materialentfernungsbehandlungen unterworfen wird, bis der Siliciumkörper 10 auf die Schicht 1 beschränkt ist, über deren ganze Dicke das Muster 9 versenkt ist.

Der Ausgangssiliciumkörper 10 besteht z. B. aus einer N-Ieitenden Siliciumunterlage 14 (Fig. 3) mit einer Dicke von etwa 200 pm und einem spezifischen Widerstand von etwa 0,01 Ohm · cm, auf der eine N-Ieitende epitaktische Siliciumschicht 15 mit einer

Dit-kc vuit ciwa ΐΰμιιι uiiii einem spciifiM-iicii

Widerstand von etwa 1 Ohm ■ cm angebracht wird.

Die weiteren Abmessungen des Körpers 10 sind unwesentlich. Man kann eine große Anzahl von Halbleiterbauelementen gleichzeitig in dem Körper 10 herstellen und durch Teilung des Körpers 10 gesonderte Halbleiterbauelemente erhalten. Einfachheitshalber wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Herstellung von nur einem Halbleiterbauelement beschrieben.

Auf der epitaktischen Schicht 15 wird eine Schicht aus Siliciumnitrid 16 angebracht, die eine Dicke von etwa 03 μπι hau Diese Schicht kann in üblicher Weise vermittels eines Gasgemisches aus Silan und Ammoniak erhalten werden.

Auf der Schicht 16 wird eine Siliciumoxidschicht 17 mit einer Dicke von etwa 03 μιη dadurch angebracht, daß Siliciumoxid aus der Gasphase niedergeschlagen wird.

Darauf werden die Teile 18 der Oxidschicht 17 durch die Photomaskierungstechnik mit einem Ätzmittel entfernt.

Die dabei frei werdenden Teile 19 der Nitridschicht 16 werden durch Ätzen mit praktisch !00%iger Phosphorsäure während etwa 15 Minuten bei einer Temperatur von etwa 230^cC entfernt.

Die zurückbleibenden Teile der Nitridschicht 16 dienen als Maske bei der folgenden Oxidationsbehandlung zum Herstellen des Musters 9.

Die Oberflächenteile der epitaktischen Schicht 15 die durch das Entfernen der Teile 18 und 19 der Schicht 17 und 16 freigeworden sind, werden einer Oxidationsbehandlung unterworfen.

Zu diesem Zweck wird Dampf mit einem Druck von etwa I bar und einer Temperatur von etwa 1000⁰C während etwa 16 Stunden drübergeleitet. Es entsteht dann eine Oxidschicht mit einer Dicke vor« etwa 2 μιτι, die etwa 1 |im in die epitaktische Schicht 15 versenkt ist. Durch Ätzung in Fluorwasserstoffsäure (50 Gewichtsprozent) wird der etwa I μπι über die epitaktische Schicht 15 herausragende Teil der Oxidschicht entfernt.

Die Oxidationsbehandlung wird darauf wiederholt, wodurch schließlich ein Muster 9 mit einer Dicke von etwa 2 μηι Siliciumoxid erhalten wird, das praktisch über seine gesamte Dicke in die epitaktischc Schicht 15 versenkt ist.

Vor dem Anbringen des Siliciumkörpers 10 auf einem Träger werden die für die Schaltungselemente anzubringenden Übergänge 8 (Fig.4), die sich quer durch die Oberflächenschicht 1 über deren gesamte Dicke erstrecken, angebracht.

Die PN-Übergänge 8 können durch Diffusion einer die P-Leitfähigkeit induzierenden Verunreinigung erhalten werden. Die verbleibenden Teile der Siliciumnitridsctaehi 16 können als Diffusionsmaske benutzt werden.

In der zu erläuternden Ausführungsform werden jedoch zunächst die verbleibenden Teile der Nitridschicht 16 vermittels Phosphorsäure entfernt, worauf eine Siliciumoxidschicht 20 (F ι g. 4) mit einer Dicke von etwa 0,3 μιη aufgebracht wird, z. B. indem Siliciumoxid aus der Gasphase niedergeschlagen wird.

Darauf werden die P-Ieiten<ien Emitterzonen 2 und 5 und die P-Ieitenden Kollektorzonen 4 und 7 (siehe auch Fig. 1) erzeugt, z.B. indem durch öffnungen in der Oxidschicht 20 Bor eindiffundiert wird, wobei diese Öffnungen durch eine Photomaskierungstechnik mit einem Ätzmittel hergestellt werden können. Die Zonen

Der Halbleiterkörper 10 wird auf einem Träger befestigt, worauf der Körper 10 auf der Oberfläche 13 Materialentfernungsbehandlungen unterworfen werden kann, bis er auf die Oberflächenschicht 1 mit dem darin versenkten Muster 9 beschränkt ist. Mit den dabei frei gewordenen Oberflächen der Zonen 2, 3, 4, 5, 6 und 7 lassen sich dann elektrische Anschlüsse herstellen.

In der zu erläuternden Ausführungsform werden jedoch auf der Oberflächenschicht 1 mit dem darin versenkten Muster 9 leitende Verbindungen 21, 22, 23, 24 und 25 angebracht, die durch Öffnungen 26, 27, 28 bzw. 29, 30 und 31 in der Oxidschicht 20 mit den in der Schicht 1 vorgesehenen Zonen 2, 3, 4 und 5, 6, 7 einen Kontakt herstellen, bevor der Körper 10 auf einem Träger angebracht wird. Die· leitenden Verbindungen bestehen z. B. aus Aluminium und lassen sich in üblicher Weise anbringen.

Darauf wird die Oberflächenschicht 1 mit dem versenkten Muster 9 mit einem Träger 12 versehen, worauf der Siliciumkörper Materialentfernungsbehandlungen unterworfen wird (siehe F i g. 2).

Der Träger 12 kann z. B. aus Glas oder aus Aluminiumoxid bestehen. In dem zu erläuternden Beispiel besteht der Träger 12 jedoch aus einem Siliciumkörper 33 mit einer Siliciumoxidschicht 34. Der Siliciumkörper hat eine Dicke von einigen Hundert μηι

und die Oxid-Schicht eine Dicke von etwa t μπι.

Der Träger 12 und der Siliciumkörper IO mit der Oxidschicht 20 und den leitenden Verbindungen 21 bis 25 werden unter Zwischenfügung einer Schicht pulverigen Polyvinylacetat* gegeneinander gedruckt, wobei das Ganze auf eine Temperatur von etwa 250° erhitzt wird, so daß das Pulver schmilzt. Nach AbK"hlung ist der Träger 12 an dem Körper 10 durch eine Schicht 32 aus Polyvinylacetat mit einer Dicke von etwa 20 μηι befestigt.

Darauf wird die Siliciumunterlage 14 durch anodische Ätzung in Fluorwasserstoffsäure (5 Gewichtsprozent) entfernt, wobei die Oberfläche der Siliciumunterlage 14 von einem Strom von etwa 0,5 A pro cm¹ durchflossen wird. \->

Danach wird durch chemische Ätzung in einem Gemisch aus Fluorwasserstoffsäure und Salpetersäure in einem Verhältnis von 1 Volumenprozent (50 Gewichtsprozent) HF zu 5 Volumenprozent (60 Gewichtsprozent) HNO₃ die epitaktische Schicht 15 bis zu dem Muster 9 entfernt, so daß nur die Oberflächenschicht 1 zurückbleibt.

Um die runden Kontaktstellen der leitenden Verbindungen 21 bis 25 aufzudecken, wird ein Rand 40 des Musters 9 durch Ätzen mittels einer Photomaskierungstechnik entfernt. In Fig.2 sind die entfernten Teile mit gestrichelten Linien angedeutet.

Die frei zugängliche Unterseite der Schicht 1 mit dem Muster 9 kann noch mit einer Schutzschicht bedeckt werden. Diese Schicht kann aus Siliciumoxid bestehen jo un ' z. B. durch Niederschlag von Siliciumoxid aus der Gasphase hergestellt werden. In Fig.5 ist diese Oxidschicht mit 41 bezeichnet.

Gewünschtenfalls kann man alle oder einige der leitenden Verbindungen auf der Unterseite der Schicht 1 J5 mit dem Muster 9 anbringen.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 5 ist die leitende Verbindung 23 nicht auf der Oberseite sondern auf der Unterseite der Siliciumschicht 1 mit dem versenkten Muster 9 angebracht. Auf beiden Seiten der Siliciumschicht 1 mit dem versenkten Muster 9 sind somit leitende Verbindungen vorhanden.

Bei Komplizierten integrierten Schaltungen mit einer großen Anzahl von Schaltungselementen sind oft Kreuzungen von leitenden Verbindungen erwünscht. Fig.5 zeigt wie in einfacher Weise eine solche Kreuzung erhalten werden kann. Die leitende Verbindung 42, die sich praktisch senkrecht zur Zeichnungsebene erstreckt, kreuzt die leitende Verbindung 23. An der Kreuzungsstelle sind die Verbindungen 42 und 23, die auf einander gegenüberliegenden Seiten der Schicht I mit dem Muster 9 angebracht sind, durch einen Teil des Musters 9 gegeneinander isoliert

Die leitende Verbindung 42 kann z. B. auch über die Zone 7 und/oder 6 verlaufen, was durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist Auch in diesem Falle sind die leitenden Verbindungen 42 und 23 gegeneinander isoliert aber die leitende Verbindung 42 bildet eine Kapazität mit der Zone 7 und/oder 6, was unerwünscht sein kann.

Es sei bemerkt daß an den Kontaktstellen einer leitenden Verbindung mit einer Halbleiterzone in dieser Halbleiterzone eine höher dotierte Kontaktzone vorgesehen werden kann, um den Kontakt zu verbessern. Es können z. B. in den N-Ieitenden Basiszonen 4 und 7 an der Stelle der Öffnungen 27 und 30 in der Oxidschicht 20 (siehe Fig. 1) hochdotierte, N-Ieitende Kontaktzonen angebracht werden, die sich über die ganze Dicke der Halbleiterschicht erstrecken können. Diese hochdotierten Zonen können z. B. dadurch erhalten werden, daß Phosphor in die Zonen 4 und 7 diffundiert wird. Die durch die Diffusion erhaltenen Zonen 2,4,5 und 7 sind im allgemeinen hinreichend hoch dotiert, um einen guten Kontakt mit einer leitenden Verbindung herzustellen.

In der Ansicht nach F i g. I haben die Emitterzonen 2 und 5 Abmessungen von z. B. 30 χ 60 μπι, die Basiszonen 3 und 6 Abmessungen von 35 χ 80 μιτι und die Kollektorzonen 4 und 7 Abmessungen von 80 χ ΙΟΟμηι. Die Öffnungen 26 und 29 können Abmessungen von 25 χ 55 μίτι, die öffnungen 27 und 30 Abmessungen von IO χ 30μιη und die öffnungen 28 und 31 Abmessungen von 80 χ 15 μπι haben. Die annähernd kreisförmigen Teile der Leitungen 21 bis 25 können einen Durchmesser von etwa 50 μπι haben. Der Abstand zwischen den Kollektorzonen 4 und 7 kann etwa 20 um betragen.

Es ist nicht notwendig, vor dem Anbringen eines Trägers in der Siliciumschicht 10 (Fig.3 und 4) das Muster 9 und die diffundierten Zonen 2, 4, 5 und 7 anzubringen. In einem weiteren wichtigen Ausführungsbeispiel wird von einem Einkristall-Siliciumkörper 10 (Fig.6) ausgegangen, der ähnlich wie bei dem eben erläuterten Ausführungsbeispiel aus einer N-Ieitenden Unterlage 14 bestehen kann, auf der eine N-Ieitende epitaktische Schicht 15 angebracht ist. Auf diesem Körper 10 wird ein Träger 50 angebracht. Zu diesem Zweck wird z. B. auf der epitaktischen Schicht 15 zunächst eine Siliciumoxidschicht 51 mit einer Dicke von etwa I μπι und auf dieser Oxidschicht 51 ein Körper 50 aus polykristallinem Silicium mit einer Dicke von z. B. 200 μΐη angebracht. Die Schicht 51 und der Körper 50 können beide z. B. durch Niederschlag von Siliciumoxid bzw. Silicium aus der Gasphase aufgebracht werden. Darauf wird die Oberfläche 13 des Körpers 10 Materialentfernungsbehandlungen unterworfen, bis der Körper 10 bis zu der gestrichelten Linie entfernt ist und nur die Oberflächenschicht 52 zurückbleibt In diese Schicht 52 mit einer Dicke von z. B. 2 μπι können da,vn über deren gesamte Dicke ein Oxidmuster versenkt und dittunaierte Zonen angebracht werden. Das rviusier und die diffundierten Zonen können auf ähnliche Weise hergestellt werden, wie an Hand des vorhergehenden Ausführungsbeispiels erörtert. Darauf können leitende Verbindungen auf der Unterseite der Schicht angebracht werden.

In diesem Beispiel wird somit von einem Einkristall-Siliciumkörper 10 ausgegangen, der zunächst bis auf die Oberflächenschicht 52 abgetragen wird, in die dann über deren gesamte Dicke das Muster versenkt wird, indem der Siliciumkörper 10 auf einem Träger 50 angebracht und auf der Oberfläche 13 gegenüber dem Träger Materialentfernungsbehandlungen unterworfen wird, worauf die Oberflächenschicht 52 einer Oxidationsbehandlung zur Erzeugung des Musters ausgesetzt wird, wobei die Oxidationsbehandlung fortgesetzt wird, bis das Muster sich über die ganze Dicke der Oberflächenschicht erstreckt

Leitende Verbindungen können gewünschtenfalls auf der Oxidschicht 5i angebracht werden. Sie können einen Kontakt mit der epitaktischen Schicht 15 durch öffnungen in der Oxidschicht 51 herstellen, bevor der Träger 50 angebracht wird. Diese leitenden Verbindungen sGÜen ohne weiteres den zur Diffusion einer Verunreinigung notwendigen Temperaturen widerstehen können. Die Verbindungen können daher nicht aus

Aluminium bestehen; sie sollen aus einem hochschmelzenden Metall, z. B. Wolfram, hergestellt werden.

Das Halbleiterbauelement nach den F i g. I und 2 enthält zwei Transistoren. Ebensogut können jedoch auch Bauelemente mit einer größeren Anzahl von Transistoren und/oder anderen Schaltungselementen wie Widerständen, Dioden, Kapazitäten und Feldeffekt-Transistoren hergestellt werden.

Zum Herstellen einer Diode braucht in einem Teil der Oberflächenschicht, in die ein Muster versenkt ist, nur ein quer durch die Schicht verlaufender PN-Übergang angebracht zu werden. Eine Kapazität kann z. B. dadurch erhalten werden, daß ein Teil des Musters auf beiden Seiten mit einer Metallschicht versehen wird. Ein Widerstand kann aus einem von dem Muster begrenzten streifenartigen Teil der Oberflächenschicht, der nahe seinen Enden mit elektrischen Anschlüssen versehen ist, oder aus einer auf dem Muster angebrachten Metallschicht bestehen.

Ein PNP-Feldeffekt-Transistor mit isolierter Steuerelektrode kann dadurch erhalten werden, daß in einem Teil 60 (siehe die Fig. 7 und 8) einer N-Ieitenden Siliciumschicht mit einem versenkten Muster 61 durch Diffusion einer Verunreinigung zwei P-Ieitende Zonen 62 und 63 erzeugt werden, wobei ein N-Ieitendes Gebiet 64 zwischen diesen Zonen zurückbleibt. Die Zonen 62 und 63 sind die Source- und Drainzonen mit leitenden Verbindungen 65 und 66, die durch die Öffnungen 67 und 68 in der Siliciumoxidschicht 69 mit den Zonen 62 und 63 verbunden sind. Auf der Oxidschicht 69 ist eine gegen das Gebiet 64 isolierte Gateelektrode 70 angebracht.

F i g. 7 zeigt eine Ansicht in Richtung des Pfeiles B in Fig. 8. Die leitenden Verbindungen 65 und 66 mit den Öffnungen 67 und 68 und die Gateelektrode 70 sind daher in F i g. 7 durch gestrichelte Linien angedeutet.

Das Bauelement nach den Fig. 7 und 8 kann in gleicher Weise hergestellt werden wie das nach den Fig. I, 2 und 5, wobei ein Träger 80, der aus einem Siliciumkörper 81 mit einer Siliciumoxidschicht 82 besteht, mittels einer Polyvinylacetatschicht 83 angebracht werden kann.

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Siliciumschicht 60 ein Feldeffekt-Transistor mit isolierter Steuerelektrode angebracht, wobei auf beiden Seiten der Siliciumschicht 60 je eine isolierte Gateelektrode 70 und 71 des Feldeffekt-Transistors vorgesehen ist.

Zu diesem Zweck wird noch eine Siliziumschicht 72 aufgebracht, die dann mit der Gateelektrode 71 versehen wird.

Die F i g. 7 und 8 zeigen nur einen Teil eines Halbleiterbauelements, das einen Feldeffekt-Transistor enthält. Das Halble.terbauelement kann noch eine Anzahl von Schaltungselementen besitzen, mit denen die Leitungen 65,66,70 und 71 verbunden sein können. Ferner ist es z. B. möglich, das Halbleiterbauelement nur als Feldeffekt-Transistor auszubilden, wobei die Leitungen 65,66,70 und 71 mit verbreiterten Teilen versehen sind, mit denen Anschlußleitungen verbunden werden können. Durch Entfernen eines Teiles des Musters können solche Verbreiterungen der Leitungen 65, 66

to und 70 in der Weise aufgedeckt werden, wie es bereits im Zusammenhang mit den Leitungen 21 bis 25 beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 beschrieben ist.

In dem zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispiel kann statt eines P-N-P- ein N-P-N-, ein N⁺-N-N ⁺ -. oder ein P ⁺-P-P⁺-Feldeffekt-Transistor hergestellt werden. Weiterhin kann in einem zusammenhängenden Teil der Siliciumschicht mit dem versenkten Muster mehr als ein Schaltungselement vorgesehen werden. Andere als die bereits erwähnten Schaltungselemente lassen sich anbringen. Die F i g. 9 und 10 zeigen einen Teil 90 einer Siliciumschirht mit einem versenkten Muster aus Siliciumoxid 91. Der Teil 90 enthält zwei P-Ieitende Zonen 92 und eine N-Ieitende Zone 93. Die N-Ieitende Zone 93 ist mit zwei leitenden Verbindungen 94 und 95

» versehen, die durch Öffnungen 96 und 97 in Siliciumoxidschichien 98 und 99 einen Kontakt mit der Zone 93 herstellen und die Source- und Drainelektroden des Feldeffekt-Transistors bilden, bei dem die Zone 93 den Kanal und die Zonen 92 Gateelektrodenzonen darstelle len. Die leitenden Verbindungen 100 und 101 sind durch Öffnungen 102 und 103 in der Oxidschicht 98 mit den Zonen 92 verbunden. Der Feldeffekt-Transistor nach den Fig.9 und 10 hat somit zwei Gateelektroden. Die quer durch die Siliciumschicht verlaufenden PN-Über gänge 104 und 105 schließen den Kanal 93 ein. Im Betrieb fließt der Strom zwischen der Source- und der Drainelektrode quer durch die Siliciumschicht 90. F i g. 9 zeigt eine Draufsicht auf die Siliciumschicht 90 mit dem darin versenkten Muster 91. Deutlichkeitshalber sind

⁴Q noch die Öffnungen 96, 102 und 103 und die leitenden Verbindungen 94, 95, 100 und 101 durch gestrichelte

1-.1!1ICIl ailgl.gCL/V.11. in uiiiiii\.ii*.i t, νυν π iv isw uwn bereits erörterten Ausführungsbeispielen kann ein Träger angebracht werden. Einfachheitshalber ist dieser Träger in den Fig.9 und 10 weggelassen. Es sei noch bemerkt, daß durch Diffusion einer Verunreinigung in einer Siliciumschicht angebrachte Übergänge, die sich quer durch die Siliciumschicht über deren ganze Dicke erstrecken, im allgemeinen nicht genau parallel zu der Dickenrichtung dieser Schicht verlaufen, wie dies in den Figuren angegeben ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelementes aus einem Siliciumkörper, bei dem in eine Oberflächenschicht des Siliciumkörpers ein die gesamte Dicke dieser Oberflächenschicht durchsetzendes Muster aus einer praktisch ebenen Siliciumoxidschicht versenkt wird und bei dem in Teilen der Oberflächenschicht, die von dem Siliciumoxidschicht-Muster begrenzt werden, Halbleiterschal- ι ο tungselemente mit PN-Übergängen erzeugt werden, wobei die PN-Übergänge die freie Oberfläche der Oberflächenschicht schneiden, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliciumoxidschicht-Muster (9; 61; 91) unter Verwendung einer auf die freie Oberfläche (11) der Oberflächenschicht (1) aufgebrachten Oxidationsmaske hergestellt wird, daß der Siliciumkörper (10) von der der Oberflächenschicht (1) gegenüber liegenden Seite her bis auf die Oberflächenschicht (1) abgetragen wird, wobei die PN-Übergänge die dabei freigelegte Oberfläche der Oberflächenschicht (1) ebenfalls schneiden, und daß die Oberflächenschicht (1) mitsamt dem Siliciumoxidschicht-Muster (9) mit einer ihrer Oberflächen auf einem isolierenden Träger (12; 82) befestigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Einkristall-Siliciumkörper (10) ausgegangen wird, der zunächst auf die Oberflächenschicht (52) beschränkt wird, in die und über deren ganze Dicke das Muster versenkt werden soll, indem der Siliciumkörper auf einem Träger (50) angebracht und auf der Seite gegenüber der Trägerseite Materialenttemungsbehandlungen unterworfen wird, worauf die Obe. flächenschicht (52) der Oxidationsbehandlung zum Erzielen des Musters unterworfen und die Oxidationsbehandlung fortgesetzt wird, bis das Muster sich über die ganze Dicke der Oberflächenschicht erstreckt (F i g. 6).

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- «o zeichnet, daß von einem Einkristall-Siliciumkörper (10) ausgegangen wird, daß zunächst das Muster (9) versenkt und anschließend der Siliciumkörper (10) auf der Seite gegenüber der Musterseite Materialentfernungsbehandlungen unterworfen wird, bis der Siliciumkörper (10) auf die Oberflächenschicht (1) beschränkt ist, über deren ganze Dicke das Muster versenkt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht (1) mit dem darin versenkten Muster (9; 61) auf dem Träger (12; 80) angebracht wird, bevor der Siliciumkörper (10) den MaterialentfernungsbehandluTigen unterworfen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die für die herzustellenden Schaltungselemente anzubringenden Übergänge (8) vor dem Anbringen des Trägers (12) vorgesehen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Anbringen des ^M Trägers (12; 80) auf der Oberflächenschicht mit dem darin versenkten Muster (9; 61) leitende Verbindungen (21, 22, 23, 24, 25; 65, 66, 70, 71) angebracht werden, die mit in der Oberflächenschicht angebrachten Zonen verbunden werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten der Oberflächenschicht mit dem darin versenkten Muster leitende Verbindungen angebracht werden.

8, Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Oberflächenschicht ein Feldeffekt-Transistor mit isolierter Steuerelektrode angebracht wird, wobei auf beiden Seiten der Oberflächenschicht eine isolierte Gateelektrode (70,71) des Feldeffekt-Transistors vorgesehen wird.