DE1950069B2

DE1950069B2 - Verfahren zum Herstellung einer Halbleiteranordnung

Info

Publication number: DE1950069B2
Application number: DE1950069A
Authority: DE
Inventors: Hideharu Tokyo Egawa; Saburo Kawasaki Fukasaku; Yamichi Sagamihara Kanagawa Ohmura; Kazuo Tokyo Yada
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1968-10-04
Filing date: 1969-10-03
Publication date: 1981-10-08
Also published as: GB1239684A; NL6914952A; FR2023314A1; DE1950069A1; US3745070A; JPS4915377B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung, bei dem in einem Halbleitersubstrat durch Implantation von dotierend wirkenden Ionen eine Dotierungsschicht ausgebildet und das Halbleitersubstrat mit der Dotierungsschicht anschließend wärmebehandelt wird. Ein derartiges Verfahren ist aus der US-PS 33 90 019 bekannt

Bei diesem Verfahren wird eine Dotierungsschicht in einem Halbleitersubstrat mittels einer Implantation von Ionen gebildet, so daß sich zwischen der Dotierungsschicht und dem Substrat ein Übergang, beispielsweise ein PN-Übergang, ein PP+-Übergang usw. ergibt Bestimmte Dotierungsstoffe werden in Form beschleunigter Ionen in das Halbleitersubstrat implantiert, wobei das Substrat während oder nach der Ionenimplantation wärmebehandelt wird, um die implantierten Atome zu aktivieren. Durch die Wärmebehandlung wird auch die gestörte Kristallstruktur in der Oberschicht des 1 lalbleitersubstrates wieder geordnet.

Mit Hilfe einer Ionenimplantation lassen sich sehr scharfe Dotierungsprofile erzielen, die jedoch nur in einer relativ geringen Tiefe im Substrat ausgebildet werden können. Beispielsweise Hegt bei einem PN-Übergang die Tiefe des Übergangs meistens nur bei 2μπι. Ein tieferer Übergang läßt sich durch eine Erhöhung der Beschleunigungsspannung für die implantierten Ionen erzielen, wozu jedoch eine Hochspannungsbeschleunigungseinrichtung benötigt wird.

Vorteilhafter ist daher, die bei dem bekannten Verfahren angewandte Wärmebehandlung, die gleichfalls dazu führt, daß die implantierten Ionen weiter in das Substrat diffundieren, so daß sich eine höhere Eindringtiefe der Dotierungsschicht ergibt Eine derartige Wärmebehandlung hat jedoch den Nachteil, daß sie dazu führt, daß das durch die Implantation erzielte scharfe Dotierungsprofil verlorengeht und die Dotierungskonzentration am Übergang einen wesentlich flacheren Verlauf nimmt, da bei der Wärmehandlung eine Rückddiffusion der implantierten Dotierungsstoffe aus dem Halbleitersubstrat heraus auftritt

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, das Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sic!< der durch die implantierten Ionen gebildete Übergang der Dotierungsschicht zum Substrat tiefer in das Substrat hin verschiebt, wobei jedoch das Dotierungsprofil wenigstens bezüglich der Steilheit des Übergangs im wesentlichen erhalten bleibt

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Wärmebehandlung bei einer Temperatur im Bereich von 900⁰C bis 1300° C und wenigstens während eines Teils der Wärmebehandlung in einer

oxidierenden Atmosphäre erfolgt

Wie es aus der US-PS 31 58 505 bekannt ist, bildet sich bei einer Wärmebehandlung eines Halbleiterkörpers bei einer Temperatur im Bereich von 900⁰C bis 1300° C in einer oxidierenden Atmosphäre eine Oxidschicht auf dem Halbleiterkörper, die den Halbleiterkörper und insbesondere die Übergänge vor einer Beschädigung während und nach dem Herstellungsvorgang schützen solL

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird diese bekannte Wärmebehandlung gleichfalls zu dem Zweck der Bildung einer Oxidschicht angewandt, wobei jedoch die Wirkung dieser Oxidschicht nicht primär in einem Schutz, sondern darin zu sehen ist, daß die Oxidschicht ein Rückdiffundieren der implantierten Ionen aus dem Halbleitersubstrat verhindert, so daß eine Abnahme der Anzahl der implantierten Atome verhindert und erreicht wird, daß das durch die Ionenimplantation erreichte scharfe Dotierungsprofil bei der Wärmebehandlung im wesentlichen erhalten bleibt Auf diese Weise sind durch das erfindungsgemäße Verfahren Übergänge erzielbar, die tiefer liegen, als es durch eine reine Ionenimplantation möglich wäre, deren Steilheit jedoch im wesentlichen erhalten bleibt
Im folgenden werden anhand der Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert:

Fig. IA und IB zeigen Querschnittsansichten eines Halbleiterkörpers mit den aufeinanderfolgenden erfindungsgemäßen Verfahrensschritten, wobei Fig. IA die Herstellung einer durch das Ionenimplantationsverfahren in einem Halbleitersubstrat ausgebildeten eingeimpften Schicht und Fig. IB ein Halbleitersubstrat nach der Wärmebehandlung zeigen.
F i g. 2 zeigt in einer Kurve das Verhältnis zwischen der Verteilung der Verunreinigungskonzentration und der Dicke des Oxydfilms, wobei auf der Abszisse die Tiefe von der Substratoberfläche aus und auf der Ordinate die Verunreinigungskonzentration in logarithmischer Darstellung aufgetragen sind.

Fig.3A bis 3F zeigen Kurven, um verschiedene Arten der Verteilung der Verunreinigungskonzentration zu verdeutlichen, wobei die einander entsprechenden Ordinaten in gleicher Weise wie in Fig.2 bezeichnet sind.

F i g. 4A, 4B und 4C zeigen in Querschnittsdarstellung aufeinanderfolgende Schritte der erfindungsgemäßen Herstellung eines Transistors, wobei Fig.4A die Verfahrensstufe zur Herstellung einer Basisschicht in so einem Halbleitersubstrat, F i g. 4B die Stufe zur Ausbildung einer eingeimpften Schicht in der Basisschicht durch das Ionenimplantationsverfahren und F i g. 4C das Substrat nach der Wärmebehandlung zeigt

Fig.5A bis 5C zeigen den Fig.4A bis 4C ähnliche Querschnittsdarstellungen zur Erläuterung der aufeinanderfolgenden erfindungsgemäßen Herstellungsschritten für eine Diode.

F i g. 6A bis 6D zeigen erfindungsgemäß aufeinanderfolgende Herstellungsschritte für einen Transistor, wobei Fig.6A ein mit einer Basisschicht versehenes Halbleitersubstrat, Fig.6B eine Stufe zur Ausbildung einer ersten durch das Ionenimplantationsverfahren ausgebildeten eingeimpften Schicht, F i g. 6C die Stufe zur Herstellung einer zweiten Impfschicht und F i g. 6D den Transistor nach der Wärmebehandlung zeigt und

F i g. 7A bis 7D schließlich zeigen den F i g. 6A bis 6D ähnliche Querschnitte, die aufeinanderfolgende abgewandelte erfindungsgemäße Schritte zur Herstellung

eines Transistors zeigen.

Der Grundgedanke der Erfindung wird nun zunächst anhand der Fig. IA und IB in Verbindung mit den F i g 2,3A und 3F erläutert In einem Halbleitersubstrat 10 eines Leitungstyps werden Dotierungs^chichten 12 im oberen Bereich des Substrats durch Ionenimplantation ausgebildet, wobei Ionen einer Aktivatorverunreinigung selektiv durch eine Maske 11 in die Oberschicht eingeimpft werden, wie Fig. IA veranschaulicht Je nach der Konzentrationsverteilung der Dotierungsschicht, die <όπ den Bedingungen der Implantation, wie etwa der Ionenbeschleunigungsspannung, der Intensität des Ionenstroms, der Ionendosis sowie der Art der dotierend wirkenden Ionen und des Substrats abhängt, erfolgt eine Wärmebehandlung in einem Temperaturbereich von 900⁰C bis 130O⁰C, wobei das Substrat mindestens während eines Teils der Wärmebehandlung einer oxydierenden Atmosphäre ausgesetzt wird, wobei sich auf der Dotierungsschicht 12 eine Oxydschicht 13 ausbildet und die implantierten beziehungsweise eingeimpften Ionen zu tieferen Schichten hin diffundieren, so daß ein tiefer liegender Obergang 14 entsteht, wie Fig. lBzeigt

Eine typische Verteilung der Störstellenkonzentration der so ausgebildeten Dotierungs- beziehungsweise Verunreinigungsschicht zeigt Fig.2, bei der auf der Abszisse die Tiefe von der Oberfläche des Halbleitersubstrats aus und auf der Ordinate die Störstellenkonzentration aufgetragen sind. Die Verteilung der Störstellenkonzentration bemißt sich nach Parametern, wie der Implantationsbedingungen, der Temperatur und Zeit bei der Wärmebehandlung und der Dicke der durch die oxydierende Atmosphäre erzeugten Oxydschicht. Insbesondere die Tiefe des Obergangs kann durch die Dicke der Oxydschicht reguliert werden. Gelangt die Oxydschicht beispielsweise bis zu einer durch die Linie a in F i g. 2 angedeuteten Tiefe, so liegt die Verunreinigungsschicht tatsächlich in einem unter dieser Tiefe liegenden Abschnitt Soll die wirksame Verunreinigungsschicht eine geringere Tiefe aufweisen, so wird die Oxydschicht auf die den Linien b, c oder d entsprechende Tiefe eingestellt Auf diese Weise läßt sich durch das erfindungsgemäße Verfahren die Tiefe des Übergangs einregulieren. Beispiele für die sich dabei einstellende Verteilung sind in den Fig.3A bis 3F gegeben, in denen auf der Ordinate die Verunreinigungskonzentration und auf der Abszisse die Tiefe von der Substratoberfläche aus aufgetragen sind.

Gemäß der Erfindung ist es auf diese Weise möglich, in ein Halbleitersubstrat durch Ionenimplantation eingeimpfte Aktivatorverunreinigungen in tiefere Bereiche des Substrats einzudiffundieren, wobei die scharfen Übergänge im Substrat im wesentlichen erhalten bleiben.

Als Halbleitersubstrat können Silicium-, Germanium-, Galliumarsenid-, Galliumphosphid- und Indium-Antimon-Verbindungs-Halbleiter verwendet werden. Der Ausdruck »aktive Verunreinigung« bzw. »Aktivatorverunreinigung« soll hier jede Verunreinigung einschließen, die einen Leitungstyp in dem Halbleitersubstrat erzeugen kann, und schließt gewöhnlich bekannte Verunreinigungen, beispielsweise Elemente der Gruppe III und V des periodischen Systems für Silicium oder Germanium ein. Der hier verwendete Ausdruck »Übergang« schließt PI-, NI-, P+P- und N + N-Übergänge zusätzlich zu PN-Üben;ängen ein.

Der oben angegebene Temperaturbereich der Wärmebehandlung von 9C0° bis !300⁰C wird gewählt, da Temperaturen unter 900⁰C keine Oxydschicht in der Verunreinigungsschicht und keine ausreichende Diffusion der Störstellen ergeben, während Temperaturen über 1300° C zur Zerstörung des Halbleitersubstrats führen kennen.

Die vorerwähnte in oxydierender Atmosphäre während wenigstens einer Periode des Wärmebehandlungsprozesses durchgeführte Wärmebehandlung bedeutet, daß alle Stufen der Wärmebehandlung des

ίο Halbleitersubstrats in einer oxydierenden Atmosphäre durchgeführt werden, oder es kann nur der anfängliche Verfahrensschritt in oxydierender Atmosphäre durchgeführt werden, während bei der (den) nachfolgenden Stufe(n) eine nicht-oxydierende Atmosphäre vorgesehen ist oder umgekehrt

Zur wirksamen Steuerung der Rückdiffusion oder des Verdampfens der eingeimpften Verunreinigungen wird die Ausbildung eines Oxydfilms in der anfänglichen Stufe der Wärmebehandlung bevorzugt In jedem Fall sollte der schließüch ausgebildete Oxydfilm so beschaffen sein, daß sr in der Lage ist, als Oberflächenschutzfilm zu wirken. Diese Bedingungen können geeignet ausgewählt werden, je nach gewünschter Dicke des herzustellenden Oxydfilms. Als für das Ionenimplantationsverfahren zu verwendende Maske kann ein Film aus Molybdän oder Siliciumnitrid zusätzlich zu einem Siliciumdioxydfilm verwendet werden.

Da die durch den Ionenimplantationsprozeß erzeugte zerstörte Schicht durch eine bei der Wärmebehandlung entstandene SiO2-Schicht eingenommen wird, ist es nicht erforderlich, die zerstörte Schicht in einer nachfolgenden Verfahrensstufe zu entfernen. Diese SiOj-Schicht kann auch in anderen Stufen des Verfahrens verwendet werden, beispielsweise als Maske, durch deren ausgesparten Teil selektiv eine Elektrode angebracht wird. Da es nicht erforderlich ist, sich um die Entstehung der erwähnten zerstörten Schicht zu kümmern, können Störstellen in hoher Konzentration eingeimpft werden.

Beispiel 1

Als erste Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung wird nachfolgend ein Verfahren zur Herstellung eines NPN-Transistors unter Bezug auf die

Fig.4Abis4Cbeschrieben.

Bor wird in ein N-leitendes Siliciumsubstrat 20 mit einem Widerstand von 5 Ω cm durch ein bekanntes selektives Diffusionsverfahren eindiffundiert, um eine P-leitende Basisschicht 21 mit einer Konzentration von

so 5· 10¹⁸/cm³ zu bilden. Ein Teil eines Siliciumdioxydfilms 22, der sich auf der oberen Oberfläche des Substrats bei der Diffusion ausbildete, wird durch Photoätzung entfernt (F i g. 4A). Dann wird Phosphor in Form von Ionen unter Anlegen einer Beschleunigungsspannung von 10 kV in die Basisschicht 21 durch den entfernten Abschnitt des Films 22 eingetrieben oder eingeimpft, um eine N-leitende Schicht 23 mit einer Konzentration von 1 · 10¹⁵/cm³zu bilden (Fig.4B). Dann wird das Substrat 20 in einer Argongasatmosphäre, die 20Mol-% trockenen Sauerstoff enthält, auf eine Temperatur von 1050⁰C gebracht und während 10 Minuten belassen, um einen Siliciumdioxydfilm 24 auf der N-leitenden, durch Implantation von Phosphorionen erzeugten Schicht 23 auszubilden und um die Verunreinigung einzudiffundieren, ro daß eine N-leitende Emitterschicht 25 entsteht (F i g. 4C). Damit ergibt sich in beträchtlicher Tiefe von der Oberfläche des Substrats aus ein PN-Übergang 26. An das so erhaltene N PN-Transistorelement werden

Elektroden nach einem bekannten Verfahren angebracht Der Meßwert des Stromverstärkungsfaktors des soweit beschriebenen Transistors beträgt 50.

Dazu im Gegensatz weist ein nach bekannten Verführen hergestellter N PN-Transistor, bei dem ein Substrat mit einer N-Ieitenden Schicht durch dieselbe Phosphorimplantationstechnik versehen und bei 300 bis 800° C in Argonatmosphäre in 20 Minuten wärmebehandelt wird, nur einen Stromverstärkungsfaktor von 4 bis 7 auf.

Beispiel 2

Ein N-Ieitendes Siliciumsubstrat mit einem spezifischen Widerstand von 1 Ω cm wird vorbereitet, und Bor wird in das Substrat durch ein selektives Diffusionsverfahren eindiffundjert, um eine P-Ieitende Basisschicht mit einer Konzentration von 1 · lO'Vcm³ zu erzeugen. Dann werden unter Verwendung einer Siliciumdioxydmaske bei einer Beschleunigungsspannung von 20 kV Antimonionen in die Basisschicht eindiffundiert, um eine N-leitende Emitterschicht mit einer Konzentration von 1 · lO'Vcm³ zu erzeugen. Obgleich ein solches Verfahren der Ionenimplantation nicht immer erforderlich ist, kann auch die sogenannte heiße Ionenimplantation angewendet werden, bei der das Substrat auf eine Temperatur von 300 bis 900⁰C während der Ionenimplantationsstufe erwärmt wird. Dann wird das Substrat in einer Argonatmosphäre mit einem Gehalt von 20 Mol-% trockenen Sauerstoffs bei einer Temperatur von 1050°C während 5 Minuten wärmebehandelt. Der Atmosphäre wird Wasser zugesetzt, um eine feuchte Sauerstoff-Argongas-Atmosphäre zu erzeugen, und das Substrat wird in dieser letztgenannten Atmosphäre während 3 Minuten weiter wärmebehandelt, um einen Siliciumdioxydfilm und eine darunterliegende N-leitende Emitterschicht in gleicher Weise wie im vorhergehenden Beispiel auszubilden.

Der so hergestellte N PN-Transistor weist einen Stromverstärkungsfaktor von 40 auf und ist für Anwendungsbereiche im Hochfrequenzband bei 2 GHz geeignet

Im Gegensatz dazu weist ein nach bekannten Verfahren hergestellter NPN-Transistor, bei dem Antimon durch Ionenimplantation in die Basisschicht eingeimpft wird und das Substrat anschließend im Vakuum bei einer Temperatur von 700° C während 20 Minuten wärmebehandelt wird, einen Stromverstärkungsfaktor von nur 0,1 auf. Bei diesem bekannten Verfahren ist es außerdem schwierig, die Emitterelektrode wegen der geringen Dicke der Emitterschicht in befriedigendem Maße zu befestigen.

Beispiel 3

Unter Bezug auf die F i g. 5A bis 5C wird nachfolgend ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Diode beschrieben.

Ein N-leitendes Siliciumsubstrat 30 mit einem Widerstand von 0,5 Ω - cm wird vorbereitet und ein Siliciumdioxydfilm 31 wird auf der Oberfläche ausgebildet. Durch Photoätzung wird ein Teil des Films 31 entfernt, um einen Abschnitt des Substrats 30 freizulegen (Fig.5A). In den freigelegten Abschnitt des Substrats 30 werden Aluminiumionen unter Anwendung einer Beschleunigungsspannung von 20 kV eingeimpft, um eine P-Ieitende implantierte Schicht 32 mit einer Dicke von etwa 2 Mikron zu erzeugen (Fig.5B). Das Substrat wird dann in einer Argongasatmosphäre mit einem Gehalt von 10 Mol-% trockenen Sauerstoffs bei einer Temperatur von 1100°C 10 Minuten wärmebehandelt, um eine Siliciumdioxydschicht über der P-Ieitenden Schicht auszubilden und um das Aluminium einzudiffundieren, um die Tiefe der P-Ieitenden Schicht 32 zu vergrößern(Fig. 5C).

Die Tiefe des zwischen dem Substrat 30 und der P-Ieitenden Schicht 32 erzeugten PN-Übergangs 34 erzeugten PN-Übergangs 34 beträgt 7 Mikron.

BeispieU

Mit Bezug auf die Fig.6A bis 6D wird ein N+ -leitendes monokristallines Siliciumsubstrat 40 vorbereitet und eine N-leitende Schicht 34 mit einem Widerstand von 1 Ω · cm wird auf der Substratoberfläehe durch ein bekanntes Epitaxial-Wachstumsverfahren erzeugt. Durch Diffusion oder durch bekannte Ionenimplantation wird im Oberflächenabschnitt der N-leitenden Schicht 41 eine P-leitende Basisschicht 42 ausgebildet Dann wird die obere Oberfläche der Basisschicht 42 mit einer Siliciumdioxydschicht 43 abgedeckt (Fig.6A). Die Siliciumdioxydschicht kann auch durch einen Metallfilm, etwa einen Molybdänfilm, ersetzt sein. Ein geeigneter Photolack, beispielsweise der unter dem Namen KPR bekannte Lack, wird dann auf die obere Oberfläche des Films 43 aufgebracht, und ein ringförmiger Abschnitt oder zwei Streifenabschnitte des Films 43 werden durch Photoätzung entfernt, um einen Teil oder Teile der Oberfläche der Basisschicht 42 freizulegen. Dann werden Borionen in die Basisschicht 42 durch diese(n) freigelegten) Abschnitte) bei Raumtemperatur durch Ionenimplantation eingeimpft um einen P⁺-Ieitenden Ring oder eine Implantationsschicht 44 oder zwei Streifenschichten auszubilden (Fig.6B). Ionenimplantation erfolgt bei einer lonenkonzentration von 1 · lO'Vcm² und einer Beschleunigungsspannung von 30 kV. Dann wird die Siliciumdioxydschicht 43 von der Basisschicht 42 vollständig entfernt, und es wird ein neuer Siliciumdioxydfilm 45 auf die Basisschicht 42 und die implantierte Schicht 44 aufgebracht. Ein Teil des Films 45 an einer von der Schicht 44 umgebenen Stelle wird nach dem oben beschrieben Verfahren entfernt um einen Teil der Basisschicht 42 freizulegen. In diesen freigelegten Abschnitt wird dann bei Raumtemperatur Arsen nach dem bekannten Ionenimplantationsverfahren eingeimpft um eine N-leitende implantierte Schicht 46 auszubilden (Fig.6C). Die Implantationsbedingungen sind wie folgt: Die Konzentration an Arsen liegt bei 1 - lO'Vcm² und die Beschleunigungsspannung beträgt

so 30 kV. Das Substrat wird dann erwärmt um die in den Schichten 44 und 46 enthaltenen Störstellen einzudiffundieren, um eine P+-leitende Schicht 47 mit tiefliegendem PN-Übergang auszubilden (Fig.6D). Mit der Schicht 47 wird eine nicht gezeigte Basiselektrode verbunden. Die Wärmebeh-'^idlung erfolgt in zwei Stufen: In der ersten Stufe erfolgte eine Wärmebehandlung in einer Argonatmosphäre bei einer Temperatur von HOO⁰C während etwa 10 Minuten, während die zweite Stufe der Wärmebehandlung in einer Argonat-

U) mosphäre nut einem Gehalt von 5% trockenem Sauerstoff bei einer Temperatur von 1150° C während etwa 60 Minuten vorgenommen wird. Da der Diffusionskoeffizient von Bor größer ist als der von Arsen, diffundiert die Bor enthaltende implantierte Schicht 44, wie aus F i g. 6D ersichtlich ist, tiefer ein als die Arsen enthaltende implantierte Schicht 46 bei gleichen Wärmebehandlungsbedingungen, wodurch sich ein aufgepropfter Basisaufbau ergibt Durch die Wärmebe-

handlung wird auf der Oberfläche der Emitterschicht ein Siliciumdioxydfilm 48 gebildet. Dieser Film wird anschließend vollständig oder teilweise entfernt. An der Schicht 49 wird anschließend eine Emitterlektrode nach einem bekannten Verfahren und eine nicht gezeigte Basiselektrode mit dem oberen Abschnitt der P⁺-leitenden Schicht 47 verbunden, die durch Entfernung des darüberliegenden Oxydfilms freigelegt wird, um so einen Transistor zu erhalten.

Während nach der oben beschriebenen Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung zunächst Borionen und dann Arsenionen eingeimpft wurden, kann die Aufeinanderfolge des Implantationsvorgangs auch umgekehrt werden.

Das oben beschriebene Beispiel des Verfahrens nach der Erfindung weist folgende Vorteile auf;

1. Es ist möglich, der Basisschicht eine geringe Breite zu geben. Dadurch läßt sich der Widerstand des der Basisschicht zugeordneten Abschnitts unmittelbar unter dem Emitter verändern.

2. Die Basis- und Emitterschicht können gleichzeitig bei einer Wärmebehandlung ausgebildet werden. Zusätzlich zu diesen Vorteilen weist der Transistor mit aufgepfropfter Basis folgende Vorteile auf:

3. Es ist möglich, die wirksame Kapazität pro Flächeneinheit zu vermindern.

4. Es ist möglich, den Schichtwiderstand des äußeren Basisbereichs zu erniedrigen.

5. Der Elektrodenkontakt- oder Übergangswiderstand im Emitter- und Basiskontaktbereich kann vermindert werden.

Aus diesen Gründen lassen sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Transistoren mit verbesserten Hochfrequenzeigenschaften herstellen.

Beispiel 5

Es wird auf die F i g. 7 A bis 7 D Bezug genommen. Ein N+-leitendes Siliciumsubstrat 50 wird vorbereitet und eine N-leitende Kollektorschicht 51 wird auf der oberen Oberfläche des Substrats durch epitaxiales Wachstum erzeugt Dann wird auf die Kollektorschicht 51 ein Siliciumdioxydfilm 52 in einer auf hoher Temperatur stehenden oxydierenden Atmosphäre durch ein Oxydationswachstumsverfahren aufgebracht (F i g. 7A). Dazu alternativ kann auch ein Siliciumnitridfilm (Si₃N₄)

verwendet werden, der durch pyrolytische Zersetzung einer Mischung aus Silanen und Ammoniak bei niedrigen Temperaturen aufgebracht wird. Ein Teil dieses Films wird dann entfernt, um einen Abschnitt der N-leitenden Kollektorschicht 51 freizulegen. Ionen

ίο einer N-Verunreinigung, z. B. Arsen und Phosphor, werden dann in den freigelegten Bereich unter Anlegen einer Beschleunigungsspannung von 30 kV eingeimpft, um eine erste Impfschicht 53 auszubilden (F i g. 7B). Der durch Entfernung eines Abschnitts des Siliciumdioxyd-

films 52 freigelegte Bereich des Substrats wird vergrößert, und eine P-Verunreinigung, z. B. Bor und Gallium, wird in das Substrat in dem vergrößerten Bereich eingeimpft, um eine zweite Impf- oder Implantationsschicht 54 herzustellen, die die erste Impfschicht 53 umgibt (Fig.7C). Schließlich wird das Substrat 50 in einer oxydierenden Atmosphäre bei einer Temperatur von 1100° C während 15 Minuten wärmebehandelt, um die in der ersten und zweiten Schicht 53 und 54 enthaltenen Verunreinigungen einzudiffundieren, um eine Emitterschicht 55 und eine Basisschicht 56 auszubilden (F i g. 7D). Die N-leitende Verunreinigung, die für die Emitterschicht verwendet wird, sollte einen kleinen Diffusionskoeffizienten aufweisen als die P-leitende Verunreinigung für die Basisschicht In ähnlicher Weise wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispielen wird ein Siliciumdioxydfilm 57 über die Emitterschicht 55 und die Basisschicht 56 gelegt

Obgleich beim obigen Ausführungsbeispiel für die Basisschicht eine P-leitende Verunreinigung und für die Emitterschicht eine N-Ieitende Verunreinigung verwendet wird, ist es für den Fachmann offensichtlich, daß der Leitungstyp der jeweiligen Verunreinigung umgekehrt werden muß, wenn die Basisschicht P-leitend ist Weiterhin ist klar, daß die Reihenfolge der Herstellung der implantierten Dotierungsschicht für die Emitterschicht (zuerst eingeimpfte Schicht) und der implantierten Dotierungsschicht, die die Basisschicht bildet (zweite eingeimpfte Schicht) umgekehrt werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung, bei dem in einem Halbleitersubstrat durch Implantation von dotierend wirkenden Ionen eine Dotierungsschicht ausgebildet und das Halbleitersubstrat mit der Dotierungsschicht anschließend wärmebehandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung bei einer Temperatur im Bereich von 900⁰C bis 1300⁰C und wenigstens während eines Teils der Wärmebehandlung in einer oxidierenden Atmosphäre erfolgt