DE2011630C3 - Integrierte Halbleiterschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf integrierte Schaltungen mit einem Halbleiterkörper eines ersten Leitungstyps, der mit einem die Lebensdauer der Ladungsträger vermindernden Material dotiert ist und

in dessen einer Hauptfläche mindestens eine hochdotierte η-Zone zur Absorption des die Lebensdauer der Ladungsträger vermindernden Materials angeordnet ist.

Bei Halbleiterbauelementen wie Transistoren oder Dioden mit einem pn-Übergang oder Grenzschichten und Minoritätsträgerinjektion vom pn-Übergang her wird eine zeitliche Verzögerung in der Signalübertragung durch die Minoritätsträger verursacht, die in den

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an den pn-übergang angrenzenden Ilalhleiierzonen gespeichert sind, wenn das bauelement beispielsweise als Schaltelement arbeitet. Weiterhin wird die Wellenform der Signale deformiert. Der durch die Speicherung der Minoritätsträger bedingte Effekt wird Speichereffekt genannt, während die zeitliche Verzögerung der Signalübertragung mit Speicherzeit bezeichnet wird.

Es ist auch bei plauaren Halbleiterbauelementen bekannt, den Einfluß eines solchen Speichereffekts dadurch zu vermindern, daß man ein die Lebensdauer der Ladungsträger verminderndes Material einbaut, d. h. einen Fremdstoff, der in der Lage ist, im Halbleiterkristall als Rekombinationszentrum zu wirken, wie beispielsweise Gold, Platin oder Eisen, um so die Lebensdauer der Minoritätstrüger zu verringern, vgl. z. R. »Solid State Electronics« Bd. 9 (1966), Seite 143/168 und deutsche Auslegeschrift 1 182 752. In diesem Zusammenhang ist es auch bekannt, daß diese Rekombinationszentren durch eine im Halbleiterkörper gebildete, hochdotierte, n-Ieitende Zone absorbiert werden können, wobei diese Zone mit -Phosphor dotiert .sein kann. Allerdings wird bei Verwendung eines solchen Materials in der Spannungs-Strom-Kcnnlinie des pn-Uberganges in Sperrichtung eine merkliche Zunahme des Sperrstromes in Nähe der Durchbruchspannung gefunden. Dieser sogenannte weiche Sperrspannungsziisaminenbiuch ist von Nachteil, da er zu einer Abnahme der Durchbruchspannung und einer Zunahme ihrer Schwankung von einem Bauelement zum anderen führt.

Wt.i .er diffundiert Gold in einem Halbleiterkristall, wie b nipielsweise in Silicium, oberhalb etwa W(V C viel rascher als die den Leitungstyp bestimmenden Fremdstoffe aus der III. und V. Gruppe des Periodensystems. Es ist daher äußerst schwierig, da, wo die Schaltelementzonen der integrierten Halbleiterschaltung durch in Sperrichtuni; gepolle pn-fJbergänge elektrisch getrennt sind, Gold unter Aussparung einiger Schaltet.mentzonen selektiv in das Halbleitermaterial eindiffundicren zu lassen. Um einen solchen selektiven Hinbau von Gold zu erreichen, muß der Abstand zwischen den Schaltelementzonen genügend groß sein, was jedoch den Anforderungen von hoher Qualität und Verdichtung des Schaltelcmentes zuwiderläuft.

Bei integrierten Schaltungen mit mehreren im Halbleiterkörper gebildeten Transistoren bes'ehen große Unterschiede im Stromverstärkungsfaktor zwischen den Transistoren unterschiedlicher Struktur. Dadurch ist man in der freien Wahl von Aufbau.und Verwendung einer integrierten Schaltung beschränkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine integrierte Schaltung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Durchbruchspannung von pn-Übergängen in Gold-dotierten integrierten Schallungen, bei denen Schaltelemente mit in Sperrichtung gepolten pn-Übergängen aneinandergrenzen, erhöht wird, daß die Wirkung von in den Halbleiterkörpern eingebrachtem Gold lokalisiert, d. h. auf einen engen Bereich begrenzt wird, ohne daß der kompakte Integrationsgrad beeinträchtigt wird, daß die integrierte Schaltung eine Mehrzahl von Transistoren enthalten kann, deren Stromverstärkungsfaktoren vereinheitlicht, d.h. auf einen definierten, zulässigen Bereich beschränkt werden können, und daß die integrierte Schaltung mit hoher Anbeute und hoher Qualität herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird bei integrierten Schaltungen der eingangs genannten Art erfindungsgemäß alternativ auf zwei verschiedene Arten gelöst; die eine Lösung besteht darin, daß in dieser Hauptfläche des

I lalbleiterkörpers eine Mehrzahl von ersten Halbleiterzonen eines zweiten Leitungstyps voneinander entfernt angeordnet ist, daß in jeder der ersten Halbleiterzonen je eine zweite Halbleiterzone angeordnet ist, daß wenigstens eine der ersten Halbleiterzonen mit dem die Lebensdauer der Ladungsträger verminderndem Material dotiert ist, daß eine in dieser Hauptfläche zwischen den ersten Halbleiterzonen angeordnete und mit diesen in dieser Hauptfläche endende pn-Übergänge bildende Isolationszone des ersten Lei-

>s tungstyps vorgesehen ist und daß in der Isolationszone die hochdotierte η-Zone oder mehrere solche Zonen zur Absorption des die Lebensdauer der Ladungsträger vermindernden Materials so angeordnet und ausgebildet sind, daß sie wenigstens eine der zweiten Halbleiterzonen an dieser Hauptf^che umgeben.

Die andere Lösung besteht darin, daß in dieser Hauptfläche des Halbleiterkörpers eine Mehrzahl von ersten Halbleiterzonen eines zweiten Leitungstyps voneinander entfernt angeordnet ist, daß in mehreren

*5 der ersten Halbleiterzonen weitere Zonen zur Bildung wenigstens je eines Bipolartransistors angeordnet sind, daß alle ersten Halbleiterzonen mit dem die Lebensdauer der Ladungsträger vermindernden Material dotiert sind, daß eine in dieser Kauptfläche zwisehen den ersten Halbleiterzonen angeordnete und mit diesen an dieser Hauptfläche endende pn-Übergänge bildende Isolationszone des ersten Leitungstyps vorgesehen ist und daß die hochdotierte η-Zone oder eine Mehrzahl solcher Zonen zur Absorption des die Lebensdauer der Ladungsträger vermindernden Materials im Halbleiterkörper derart angeordnet und ausgebildet sind, daß sie sämtliche Basiszonen der Bipolartransistoren an dieser Hauptfläche völlig bzw. nahezu völlig umgeben.

Nach beiden Lösungen verhindert die Anordnung der η * -Zone bzw. -Zonen in einem Isolationsbereich, der die Bauelemente der integrierten Schaltung voneinander trennt, die Verminderung des Integrationsgrades, und die Durchbruchspannung der in Sperrich-

tung gepoltcn pn-Ubergänge aneinandergrenzender Bauelemente ist erhöht. Gleichzeitig läßt sich durch die Gestaltung der η'-Zone bzw. -Zonen die Verteilung und lokale Wirkung des eingeführten Goldes im Halbleiterkörper gut kontrollieren.

Weitere Ausgestaltungen der beiden Lösungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet und zusammen mi{ diesen Lösungen an Hand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher ei läutert; darin zeigt:

Fig. 1 eine DTL-Schaltung (logische Dioden-Transistor-Schaltung),

Fig. 2 einen Teil des Schnitts durch eine integrierte Schaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

F i g. 3 ein Schaltbild für eine integrierte Schaltung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fi g. 4 a und 4 b Aufsichten auf Halbleiterplättchen mit bzw. für integrierte Schaltungen gemäß einem anderen Ausführungs'jflispief der Erfindung in unterschiedlichen Fertigungsstufen,

Fig. 5a bis 5c und 6 Schnittdarstellungen der in den Fig. 4a und 4b gezeigten Halbleiterplättchen in

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verschiedenen Fertigungsstufen, und

Fig. 7a und 7b den Verlauf des Basisstroms von innerhalb einer integrierten Schaltung hergestellten Transistoren.

Ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand von Fig. 1 und 2 erläutert:

Fig. 1 zeigt eine DTL-Schaltung (logische Transistor-Schaltung), bei der D₁, D₁ und D, Tor-Dioden. D₄ eine: Pcgelverschiebungs-Diode (üblicherweise wird eine Mehrzahl solcher Dioden in Reihe angeordnet). Tr ist ein Umkehrtransistor, R₁ ist ein Torwiderstand und R₂ ein Lastwiderstand. Zur Verminderung der zeitlichen Verzögerung des Ausgangssignals gegenüber dem Eingangssignal und zur Verhinderung einer Veränderung bzw. Verzerrung der Wellenform des Signals ist es wünschenswert, die Speicherzeit der Tor-Dioden D₁ bis D, und des Umkehrtransistors Tr zu senken. Es ist daher zweckmäßig, bei diesen Schaltelementen ein die Lebensdauer der Ladungsträger verminderndes Material einzubauen. Auf der anderen Seite hat die Diode D₄ die Funktion, die Erholung des Umkehrtransistors Tr durch zwangsweise Nullstellung des Basispotentials oder Umpolung durch die in der Diode D₄ gespeicherte elektrische Ladung zu beschleunigen. Die Einführung eines solchen Materials in die Diode D₄ zur Verminderung der Speicherladung ist daher nicht erforderlich bzw. ungünstig.

Gemäß diesem Ausführungsbeispie! wird die vorstehend angegebene Schaltung in einem Halbleiterkörper 20 als integrierte Schaltung verwirklicht, wie es in Fig. 2 gezeigt wird, bei der der Teil 21 Tor-Diode D₁. D₂ oder D, ist, 22 ist die Pegelverschiebungs-Diode D₄ und 23 der Umkehrtransistor Tr.

Diese Bauelementgruppe wir in folgender Weise erhalten: Zunächst wird ein p-leitender Siliciumkörpcr 24 hergestellt. In die Hauptfläche des Körpers 24 wird selektiv Antimon eindiffundiert, um die inneren η'-Zonen 26 und 27 zu bilden.

Durch Epitaxialwachstum wird auf der Hauptf lache eine η-leitende Silicium-Epitaxialschicht 25 gebildet. In diese wird selektiv Bor eindiffundiert zur Bildung einer bis zur Substratoberfläche reichenden Isolationszone 28 vom p-Typ, durch die (jeweils) eine Mehrzahl von η-leitenden Halbleiterzonen 29 bis 31 elektrisch voneinander isoliert werden.

Danach wird zur Bildung p-Ieitender Zonen 32 bis 34 mit Hilfe von Siliciumoxydfiimen 38 als Maskierung ein einen Fremdstoff wie Boroxyd enthaltendes Material örtlich begrenzt auf der Oberfläche der Epitaxialschicht 25 abgeschieden und Bor von der Oberfläche her in die Epitaxialschicht 25 eindiffundiert. Das (restliche) abgeschiedene Boroxyd wird durch Abätzen mit HF entfernt und danach wird Gold auf der gegenüberliegenden Hauptfläche des Halbleiterkörpers 24 abgeschieden. Der Halbleiterkörper 24 wird in einer wasserdampfhaltigen, oxydierenden Atmosphäre aufgeheizt, wobei in der Oberfläche der Epitaxialschicht 25 enthaltenes Bor eindiffundiert und p-Zonen 32 bis 34 gebildet werden. Zur gleichen Zeit wird Gold in den Halbleiterkörper eindiffundiert und während dieser Wärmebehandlung erneut ein Oxydfilm auf der Epitaxialschicht 25 gebildet.

Danach wird durch selektive Diffusion eine hohe Phosphorkonzentration (10²ⁿ bis 5 X 10^:l Atome/cm³) in die p-Zonen 32 und 34 sowie in die die n-Zone 30 umgebende Isolationszone 28 unter Bildung der η ' -Zonen 35 bis 37 eingebracht.

In diesem Fall können gleichzeitig η'-Zonen 45 und 46 zur Sicherstellung eines guten ohmschen Kontakteserzeugt werden. Da die n' -Zone 36 gleichzeitig mit der Emitterzone (n'-Zone) 37 gebildet wird, isl für ihre Erzeugung kein gesonderter Verfahrensschrilt erforderlich.

Schließlich werden als Elektroden oder Verdrahtung dienende Metallschichten gebildet, die an vorbestimmten Stellen durch den passivierenden Oxydfilm 38 hindurchgehen. Obgleich die n'-Zone bei diesem Beispiel ringförmig ist, kann ihre Gestalt auch winkelförmig oder viereckig sein.

Da die Pegelverschiebungs-Diode 22 bei der vorstehenden Ausführungsform von der η' ■ Zone 36 umgeben wird, während dies für die Diode 21 nicht der

'5 Fall ist, wirkt das in den Siliciumkörper eingebrachte Gold nur hei der Tor-Diode 21 und dem Umkehrtranssistor 23. nicht jedoch bei der Diode 22. Durch die Anwesenheit der η'-Zone ?6 wird die Wirkung des Goldes in einem definierten engen Bereich des Halblcitermaterials beseitigt. Demgemäß Vynn der Integralionsgrad verbessert werden, und zwar der Integrationsgrad der Schaltung bzw. die räumliche Verdichtung der Bauelemente.

Die η'-Zonen 36 können im Halbleiterkörper getrennt von den η ' -Zonen 45 und 46 erzeugt werden. Hei der vorstehenden Ausführungsform hat die Isola- !i-'nszone 28 eine gewisse Ausdehnung, uml die n' Zone J6 wird wirksam in dieser gebildet, und es isl so kein gesonderter Bereich für die Bildung der n ' Zone 36 erforderlich. Es erfolgt also weder eine Abnahme des Integrationsgrades noch eine Zunahme der Isolationssperrschicht kapazität.

Weiter können, wie in Verbindung mil der Pcgclverschiehungs-Diode erklärt wird, die Kenngrößen wie Durchhruchspannung und Reststrom von spezicl len Schaltelementen und ihre Änderung von einem Element zum anderen verbessert werden. Demgemäß werden die Kenngrößen insgesamt und die Ausbeute bzw. der Wirkungsgrad der integrierten Schaltungen verbessert.

Da die Verfahren zum Eindiffundicrcn von Fremdstoffen allgemein bekannt sind, kann die Baueiemcntgruppe vom Fachmann leicht hergestellt werden. Die Zeit für die Einführung von Gold in den Siliciumkörper 20 ist nicht kritisch. Die Fertigungsdauer wird also praktisch nicht erhöht.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Fig. 3. 4a. 4b, 5 a bis 5 c und 6 erläutert:

Bei der Erzeugung mehrerer Transistoren in einem kristallinen Halbleiterkörper war die Fertigung und Verwendung von integrierten Schaltungen bislang durch starke Unterschiede der Stromverstärkung je nach Transistortyp sehr begrenzt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden alle in einem Halbleiterkörper gebildeten Transistoren von stark dotierten η' -Zonen nahezu völlig umgeben, wodurch der Stromverstärkungsfaktor innerhalb eines bestimmten Bereichs gehalten wird.

Fig. 3 zeigt ein Schaltbild für eine integrierte Schaltung. Diese Schaltung besteht aus einem Mehrfachemittertransistor 7",,, einem Phasenteiler T₁₂, in Darlington-Konfiguration verbundenen Transistoren 7",3 und T₁₄, einem Umkehrtransistor T₁₅, einer Mehrzahl von mit den Emittern des Mehrfachemittertransistors T₁₁ verbundenen Dioden D und Widerständen R₁₁ und R₁₅.

Fie. 4b zeigt eine Aufsicht auf einen Halbleiter-

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körper 51, bei dem die in Fig. 3 gezeigte Schaltung in integrierter Form verwirklicht ist. Gemäß dieser Figur ist die Zone 56 die Kollektor-Zone des Mehrfachemittertransistors 7',, und die Zone 57 die Kollektor-Zone des Transistors T_n und beide Zonen 56 und 57 werden vollständig von der stark dotierten η'-Zone 91 umgeben. Die Zone 58 ist der gemeinsam Kollektor für die Transistoren T_n und T_u. Die Basiszonen 65 und 66 werden praktisch vollständig von hochdotierten η⁺-Zonen 89 für die Bildung des nhmschen Koniakte« der Kollektorel-iiUrode und einer weiteren solchen hochdotierten η'-Zone 92 zur Absorption des die Lebensdauer der Ladungsträger vermindernden Materials umgeben. Die Zone 59 ist 'lic Kollektorzonc des Umkehrtransistor« 7'_1V Die hochdotierte η' -Zone 83 zur Absorption des die Lebensdauer der Ladungsträger vermindernden Matcnals wird in der Kollektorzonc 59 derart erzeugt, daß Sic '^iC !1ΐ£!5ΖΟ!ΐ£ 67 Viiüi

Fig. 4a zeigt den Halbleiterkörper 51 in Aufsicht vor der Bildung der Emitterzonen und anderen n'-Zonen iiulier Fremdstoffkonzentration.

Die Fertigungsstufen der integrierten Schaltung gemiiß diesem Ausführung'-heispiel werden unter Bezugnahme auf die Fig. 4a, 4b, 5a, 5 b, 5c und 6 nachfolgend erläutert:

Zunächst wird ein Halbleitersubstrat 52, beispielsweise ein kristallines Silicium vom p-Typ hergestellt. Mit Donatoren hochdotierte Zonen 95, 96 und 98 werden in vorbestimmten Bereichen der llauploberfli'iie des Substrates 52 gebildet, wie in den Fig. 5 a und (i gezeigt wird. Durch Wachstum aus der Dampfphase wird eine Epitaxialschicht 53 aus cinkristullincm Silicium auf der Oberfläche des Halbleitersubstrates 52 erzeugt. Diese Epitaxialschicht 53 hat einen Widerstand von etwa 0,2 Ω cm und eine Dicke von etwa 10 |im. Die hochdotierten n⁺-Zonen 95, 96 und 98 sind unter der Epitaxialschicht 53 eingebettet.

Nachfolgend wird nach allgemein bekannten Verfahren der selektiven Diffusion ein Akzeptormaterial an bestimmten Stellen in die Epitaxialschicht 53 durch Locher oder Schlitze in der Maskierungsschicht 97 aus Silit'iumdioxyd eindiffundiert, wobei eine Isolationszone 54. die bis zum p-lcitenden Halbleitersubstrat 52 reicht, in der in Fig. 5a gezeigten Art gebildet wird. Die Epitaxialschicht 53 wird so durch die Isolationszonc 54 in eine Mehrzahl von n-Zoncn 55 bis 62 aufgeteilt, wie in Fig. 4a gezeigt ist.

Ein Akzeptormaterial, wie beispielsweise Bor, wird an vorbestimmten Stellen der Epitaxialschicht 53 durch Löcher und Schlitze in der Maskierungsschicht 97 eindiffundiert, wie in F i g. 5 b angedeutet wird, und zwar unter Verwendung allgemein bekannter Diffusionsmethoden unter Bildung der p-Zonen 63 bis 75, wie in Fig. 4a gezeigt wird. Die p-Zonen 73 haben eine größere Flächenausdehnung als die isolierten n-Zonen 61 und überdecken diese vollständig. Die Fremdstoffdiffusion wird in oxydierender Atmosphäre durchgeführt, so daß die Oberfläche der Epitaxialschicht, die an Löchern oder Schlitzen der Maskierungsschicht 97 zutagetritt, oxydiert und erneut mit einer Siliciumoxydschicht bedeckt wird.

Wie Fig. 5c zeigt, wird ein Donatormaterial, wie beispielsweise Phosphor, durch Löcher oder Schlitze in der Oxydschicht 97 in vorbestimmte Bereiche der Epitaxialschicht 53 eindiffundiert unter Bildung einer Mehrzahl von hochdotierten η⁺-Zonen 76 bis 89, 91 und 92, wie in Fi g. 4b gezeigt ist. Die in der n-Zone 56 oder Kollektorzone des Mehrfachemitlertransistors Ζ',, erzeugte p-Zone 63 bildet die Basis des Transistors, während eine Mehrzahl von in der Basiszone 63 gebildeten η'-Zonen 76 als dessen Emitter dienen.

Die hochdotierte η' -Zone 85 wird für die Herstellung eines ohmschen Kontaktes an der Kollektorzonc 56gebildet, die von der in der Isolationszone 54 gebildeten hochdotierten η' -Zone 91 vollständig umgeben

ίο wird. Die hochdotierte η' -Zone 91 hat eine Tiefe von etwa 2 μ und eine Breite von etwa 2 pm. Sie wurde in einem Abstand von etwa 1 um von der Kollektorzone und etwa 25 |im von der Basiszone 63 erzeugt. Es ist erwünscht, daß die Fremdstoffkonzentration dieser n-Zone 91 in der Gegend von 1(P bis 5 x MF'Atomeii/cin' liegt.

In Fig. 4b ist die n-Zunc 57die Kollcktorzone des Phasenteilungslransistors T₁₂. Eine Basiszone 64 vom r» '|',_in «lino >n ₍|_nr I) >■*··■--»* τ .»«· A 1 .>,ι1«·1<Ι.τ(^» Γ7 »-. '. * » — ---.. ~~

ao 77 vom η'-Typ und hochdotierte η'-Zonen 78 und 79 für die Bildung eines ohmschen Kontaktes am Kollektor sind in der Kollektorzone 57 enthalten. Wie der Transistor 7',,. wird auch der 'Transistor 7',, von der in der Isolations/one 54 gebildeten η'-Zone 91 hoher Dotierung zur Absorption des die Lebensdauer der Ladungsträger vermindernden Materials vollständig umgeben. Obgleich dies nicht gezeigt wird, ist unter der Kollcktorzone 57 des Transistors T_{2 eine hochdotierte η ' -Zone eingebettet, wie es für die Zone 95 in Fig. 5c angedeutet wird.

Die η-Zone 58 wirkt als gemeinsamer Kollektor fur die beiden Transistoren 7*_M und T₁₄, die in einem Darlington-Kreis miteinander verbunden sind. In dieser n-Zonc 58 werden die Basiszone 65 vom p-Typ und die Emitterzone 80 vom η ' -Typ des Transistors T₁, und die Basiszone 66 vom p-Typ und die Emitterzonen 81 vom η'-Typ des Transistors T_H gebildet. Die in Gestalt eines Fgebildete hochdotierte η' -Zone 89 dienl zur Bildung eines ohmschen Kontaktes für die gemeinsame Ko'lcktor/.one 58. Eine hochdotierte η ' -Zone 92 zur Absorption des die Lebensdauer dtr Ladungsträger vermindernden Materials in Gestalt eines L existiert in der Isolationszone 54. Obgleich sich die Transistoren T,, und 7"_u von den Transistoren T_n und 7",, dahingehend unterscheiden, daß die hochdotierte η'-Zone 92 die Basiszonen 65 und 66 nicht vollständig umgibt, wird die Umsäumung der Basiszonen 65 durch η' -Zonen durch die Zone 92 zusammen mit der hochdotierten η ' -Zone 89 im wesentlichen vervollständigt.

Die n-Zone 59 wirkt als Kollektorzone des Uml.ehrtransistors T₁₅ und enthält die Basiszone 67 sowie eine Mehrzahl von n-Emitterzonen 82. Der Transistor T₁₅ unterscheidet sich von den Transistoren T₁₁, T₁₂,

T₁₃ und T₁₄ dadurch, daß die hochdotierte n ⁺ -Zone 83 in der Kollektorzone 59 derart gebildet ist, daß sie die Basiszone 67 umgibt. Die ringförmig gebildete Zone 83 dient auch zur Bildung eines ohmschen Kontaktes zur Kollektorzone 59 hin. Der Querschnitt des Transistors T₁₅ wird in Fig. 6 gezeigt.

Die in Fig. 4b gezeigte Zone 62 gehört einem Testelement. Da diese Zone keine direkte Beziehung zur vorliegenden Erfindung hat, ist eine nähere Erläuterung überflüssig.

Eine Mehrzahl von in der n-Zone 60 gebildeten p-Zonen 68 bis 72, wie sie in F i g. 4 a gezeigt werden, bilden die Widerstände A₁₁ bis K₁₅ der in Fig. 3 gezeigten Schaltung. Der Widerstandswert für R₁₁ und

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W₁₄ betrügt 4 ki2. für K₁, l.n k£2, für /?,, I kU und für A₁, M) Ω. Eine Mehrzahl von p-Zonen 73 und ti' -Zonen 84 bilden die in Fig. .1 gezeigten pn-Obergangsdioden t).

Danach wird Gold in dünner Schicht auf die Rückseite des Halbleiterkörper 51 aufgedampft und durch Aufheizen desselben auf etwa 1000" C in ilen Halbleiterkörper eicidiffundiert.

Eine Mehrzahl der so gebildeten Schaltelemente wird durch sich über den Oxydfilm 97 erstreckende Mctiillschichtcn aus beispielsweise Aluminium miteinander verbunden unter Hilduug einer Schaltung, wie sie in Fig. 3 gezeigt wird.

FJf Proben der nach dem vorstehenden Verfahren gefertigten integrierten llalbleitcrsi'hallkreise der gleichen Typen wurden entnommen und geprüft. Die Ergebnisse der Messung des liasisstroms /_/( für die besonderen im Halbleiterkörper 51 gebildeten Tian-MMUiCIi weitien in F⁷ig. 7 b gezeigt, in der die jeweils fiir einen Typ erhaltenen Werte nebeneinander längs der Ordinate aufgetragen sind. Die sich für die einzelnen Typen 'Γ,, bis '/",,(in der AuftragungsreihenfolgeI entsprechenden Werte, also z. B. die jeweils links außen aufgetragenen Punkte aller Punktgruppen geben Daten für jeweils im gleichen Halbleiterkörper gebildete Transistoren. Wie die Figur zeigt, fallen die Werte für den Basisstrom /_/( oiler den Slromversti· kungsfaklor (/),., =/,//,,) bei gleichen Arbeitsbedingungen, beispielsweise einen Emiiterslrom /, - 1 niA und eine Kollektorspannung \'_u ·■- I V, alle in einen bestimmten engen Hereich.

Γ i g. 7 a zeigt zum Vergleich die Verteilung des Basiss ^rt>ms oder des Stromverstärkungsfaklors für integrierte Halbleiterschaltkreise ohne die erfindungsgemäß vorgesehene hochdotierte η ' -Zone. Wie man dieser Figur entnimmt, schwankt der Stromverstärkungsfaktor bei einem Halbleiterkörper je nach Transistortyp (und bei einem Transistortyp je nach Halbleiterkörper). Das heißt, die Streubreite des Basisstroms /,, ist relativ groß, was beweist, daß der Stromverstärkun^sfaktor durch Anordnung hochdotierter η ' -Zonen um die im Halbleiterkörper gebildeten Transistoren hinsichtlich der Streubreite verbessert werden kann.

Der Wunsch nach einer möglichst engen Verteilung desStromverstärkungsfaktorsder in den einzelnen integrierten Schaltkreisen gebildeten Transistoren bei gleichzeitiger Fertigung einer Mehrzahl solcher Schaltkreise gleichen Typs kann also durch Anwendung der Erfindung verwirklieht werden.

Insbesondere zeig! der nach herkömmlichen Verfahren gefertigte Mehrfachemitlertransistor starke Schwankungen hinsichtlich lies Hasistroms I_H, wenn die Basiszone nicht von einer η ' -Zone - zur Vermin-

"5 ileriing des Stromverstärkiingsfaklors in seitlicher Richtung - umgeben wird. Noch ungünstiger ist es. daß die Durchbruchspannung zwischen Emitter und Kollektor vermindert ist. was bislang ein 1 lauptgrund fur die 'Verminderung in der Ausbeute bzw. des Wirkuiigsgrades gewesen ist. Diese Verminderung war um so ausgcpiagier, je höher der Gesamtstronncrstarkungslaktot einer integrierten Schaltung war. Hei An Wendung der vorliegenden Erfindung, d. h. bei Umgeben bzw Umsäumen der Basiszone mit einer η -Zone, ist jedoch die Durchbruchspannung hoch, selbst wenn der Sl rom Verstärkungsfaktor groß ist. und es kann ein hoher Wirkungsgrad erreich! werden.

Die Einfangwirkung tier η'-Zone, d.h. die lokale Beseitigung der Wirkung von Gold im Halbleitersubslrat, wird bestimmt durch droße. Gestalt und Fremdstoffkonzentration der η'-Zone und die relative I.age zwischen η ' -Zone und Halbleitergebiet, fur das die Einfangwirkung gewünscht wird. Diese Bedingungen können bei Anwendung der Erfindung willkürlich festgelegt werden. Ferner kann beispielsweise Gold in den Halbleiterkörper zur Kontrolle der Größe der η ' -Zone und mithin zur gezielten, wahlweisen Kontrolle des Stromverstärkiingsfaktors einer Mehrzahl von Transistoren innerhalb eines Halbleiterkorpers auf einen geeigneten Wert eingeführt werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

2 Ol 1 630 Patentansprüche:

1. integrierte Schaltung mit einem Halbleiterkörper eines ersten Leitungstyps, der mit einem die Lebensdauer der Ladungsträger verminderndem Material dotiert ist und in dessen einer Hauptfläche mindestens eine hochdotierte n-Zone zur Absorption des die Lebensdauer der Ladungsträger vermindernden Materials angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dieser Hauptfläche des Halbieiterkörpers (24) eine Mehrzahl von ersten Halbleitcrzonen (29, 30, 31) eines zweiten Leitungstyps voneinander entfernt angeordnet ist, daß in jeder der ersten Halbleiterzone je eine zweite Halhleitcrzone (32, 33, 34) angeordnet ist, daß wenigstens eine der ersten Halbleiterzonen (29,30,31) mit dem die Lebensdauer der Ladungsträger verminderndem Material dotiert ist, «Saß eine in dieser Hauptfläche zwischen den ersten Halnleiterzonen (29, 30, 31) angeordnete und mit diesen in dieser Hauptflädie endende pn-Ühergange bildende Isolationszone (28) des ersten Leitungstyps vorgesehen ist und daß in der Isolationszone (28) die hochdotierte n-Zonc (36) oder mehrere solche Zonen zur Absorption des die Lebensdauer der Ladungsträger vermindernden Materials so angeordnet und ausgebildet sind, daß sie wenigstens eine der zweiten Halbleilcr/.onen (32, 33, 34) an dieser Hauptfläche umgeben (Fig. 2).

2. Integrierte Schaltung mit einem Halbleiterkörper eines ersten Leitungstyps, der mit einem die Lebensdauer der Ladungsträger vermindernden Material dotiert ist und in uessen einer Hauptfläche mindestens ein hochdotierte η-Zone zur Absorption des die Lebensdauer der Ladungsträger vermindernden Materials angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dieser Hauptflächc des Halbleiterkörpers (51) eine Mehrzahl von ersten Halbleiterzonen (56,57,58,59) eines zweiten Leitungstyps voneinander entfernt angeordnet isl, daß in mehreren der ersten Halbleitcrzuncn weitere Zonen zur Bildung wenigstens je eines Bipolartransistors angeordnet sind, daß alle ersten Halbleiterzonen (56,57, 58, 59) mit dem die Lebensdauer der Ladungsträger vermindernden Material dotiert sind, daß eine in dieser Hauptfläche zwischen den ersten Halbleiterzonen (56, 57, 58, 59) angeordnete und mit diesen an dieser Hauptfläche endende pn-Übergänge bildende Isolationszone (54) des ersten Leitungstyps vorgesehen ist und daß die hochdotierte n-Zone oder eine Mehrzahl solcher Zonen (91, 89, 92, 83) zur Absorption des die Lebensdauer der Ladungsträger vermindernden Materials im Halbleiterkörper derart angeordnet und ausgebildet sind, daß sie sämtliche Basiszonen der Bipolartransistoren an dieser Hauptfläche völlig bzw. nahezu völlig umgeben (Fig. 4 bis 6).

3. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine (31) der ersten Halbleiterzonen (29, 30, 31) eine Basiszone (34) des ersten Leitungstyps und eine in der Basiszone gebildete Emitterzone (37) des zweiten Leitungstyps unter Bildung eines Transistors (23) einschließt und daß die hochdotierten η-Zonen die Basiszone (34) des Transistors (23)

in der gemeinsamen lluuptflachc umgeben,

4. Integrierte Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der ersten Halbltiter/.onen (29, 30, 31) Basiszonen des zweiten Leitungstyps und inden Basiszonen gebildete Emitterzonen des ersten Leitungstyps unter Bildung einer Mehrzahl von Transistoren aufweisen und daß eine Mehrzahl von hochdotierten η-Zonen vorgesehen ist, die in der Isolationszone (28) und in zumindest einer der ersten HaIbleiterzonen derart gebildet sind, daß sie alle Basiszonen der Transistoren in der gemeinsamen Hauptflächc umgeben.

5. Integrierte Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dall der Halbleiterkörper (51) eine sich zur Hatiptflache erstreckende Kollektorzone (56) eines ersten Leitungstyps sowie eine in der Kollektorzone gebildete, sich zur Ilaupifläche erstreckende Basiszone (63) eines /.weiten Leitungstyps und eine Mehrzahl von in tier Basiszone gebildeten, sich zur Haupifläche erstreckenden hochdotierten Emitterzonen (76) vom ersten Leitungstyp enthält und daß die hochdotierte η-Zone (91) die Basiszone vollständig umgibt.

6. Integrierte Schaltung nach Anspruch I, 3 eitler 4, dadurcü gekennzeichnet, daß der erste Leitungstyp eine Lörherlcilung und der zweite Leitungstyp eine Elektronenleitung ist und daß die hochdotierten n-Zoncn (36) eine weitere in einer der ersten Halbleiterzoncn (29, 30, 31) gebildete und von den zweiten Halbleiterzoncn (32. 33, 34) entfernte hochdotierte n-Zonc (26) umfassen und daß die hochdotierten n-Zonen (36, 26) insgesamt so ungeordnet sind, daß sie die eine der ersten I lalbleiter/oncn (3(M im wesentlichen vollständig umgehen.

7. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß der erste Leitungstyp eine Löcherleitung und der /.weite eine Elektronenleitung ist.

H. Integrierte Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das die Lebensdauer der Ladungsträger vermindernde Material Gold und die hochdotierte n-Zonc (36; 91) mit Phosphor dotiert ist.

9. Integrierte Schallung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichneI₁ daß die Phosphor-Frcmdstoffkonzentralion in der hochdotierten n-Zone (36; 91) von K)²" bis 5 X K)²¹ Atomc/cm' reicht.