DE2019450B2

DE2019450B2 - Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung

Info

Publication number: DE2019450B2
Application number: DE2019450A
Authority: DE
Inventors: Juan Caen Calvados Encinas (Frankreich)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1969-05-08
Filing date: 1970-04-22
Publication date: 1979-09-06
Also published as: DE2019450C3; CH513515A; BE750088A; FR2041710B1; GB1308013A; AU455243B1; DE2019450A1; JPS4940106B1; FR2041710A1; SE365902B; US3759760A; NL7006245A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches Verfahren ist aus der FR-PS 14 22 157 bekannt

Bei diesem bekannten Verfahren dient die Unterbrechung zwischen dem Niederschlagen und der ersten und der zweiten epitaktischen Schicht vom gleichem Leitungstyp dazu, in die erste epitaktische Schidit örtlich Dotierstoff vom anderen Leitungstyp einzubringen.

Das bekannte Verfahren weist einen wesentlichen Nachteil auf. Bei der Temperatur, bei der die epitaktische Schicht niedergeschlagen wird, verbreiten sich Dotierstoffe, die von dem hochdotierten Gebiet herrühren, in die epitaktische Apparatur und es wild eine gewiäse Dotierstoffmenge gleichzeitig mit der epitaktischen Schicht wiederum niedergeschlagen und bildet darin eine Dotierung, die den Widerstand herabsetzt Dadurch erhält die epitaktische Schicht nicht die gewünschte Qualität, die sich beim Fehlen einer vergrabenen Schicht erwarten ließe. Aus dor GB-PS 9 86 403 ist es bereits bekannt, zur Herstellung von PN-Übergängen auf einem hochdotierten Substrat eine epitaktische Schicht vom gleichen Leitungstyp und darauf eine epitaktische Schicht vom entgegengesetzten Leitungstyp niederzuschlagen, wobei dazwischen gespült wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestal-

ten, daß die Dotierung der zweiten epitaktischen

Schicht nicht durch DotierstofF aus der hochdotierten

vergrabenen Schicht nachteilig beeinflußt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durc'; die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen

to Merkmale gelöst

Durch das Verfahren nach der Erfindung werden auf z. B. arsenhaltigen Gebiet niedergeschlagene epitaktische Schichten erhalten, von denen die zweite Schicht, in der nachher aktive und passive Elemente gebildet werden, einen ausgezeichneten Widerstand aufweist

Die Dicke der ersten epitiiktischen Schicht kann mindestens gleich 1 μΐη gewählt werdea Außerdem kann für die epitaktischen Schichten die gleiche Dicke gewählt werden.

Vorzugsweise wird nach dem Niederschlagen der ersten und vor dem Niederschlagen der zweiten Schicht die Oberfläche der ersten Schicht geätzt Beim Ätzen der ersten Schicht werden an der Oberfläche vorhandene Verunreinigungen entfernt Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 3 kann sich das Diffusionsgebiet praktisch fiber die gxuize Dicke der ersten epitaktischen Schicht erstrecken. Durch die Wärmebehandlung kann die Dicke einer vergrabenen Schicht bestimmt werden; insbesondere kann eine dicke vergrabene Schicht gebildet werden. Dabei kann es günstig sein, wenn die

Dicke der ersten epitaktischen Schicht größer gewählt

wird als zur Vermeidung von Ausdiffusion erforderlich wäre.

Wenn das Substrat P-Ieitend, und die epitaktische

Schicht N-leitend ist und das Diffuisionsgebiet mit dem Dotierstoff vom einen Leitungstyp eine N⁺-leitende vergrabene Schicht aufweist, die als Dotierstoff z. B. Arsen enthält, können laterale PNP-Transistoren als integrierte monolithische Schaltungen ausgeführt werden, wobei die Trenndiffusionsgebiete die lateralen Transistoren begrenzen.

Durch das Niederschlagen von Halbleitermaterial in zwei Schichten kann der Dotierstoff vom einen Leitungstyp über die ganze Dicke der ersten epitakti-

4^r> sehen Schicht diffundieren, und dank der Reinigung der Apparatur zwischen den Vorgängen zum Niederschlagen der beiden Schichten kann die zweite Schicht von diesem Dotierstoff frei gehalten werden. Dadurch kann einerseits die Konzentration von Arsen an der

'jo Oberfläche der ersten Schicht und andererseits der Widerstand der zweiten Schicht eingestellt werden.

Die Erfindung wird nachstehend für ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt F i g. 1 bis 4 schematisch einen Teil einer durch das

ν. Verfahren nach der Erfindung hergestellten Halbleiteranordnung in aufeinanderfolgenden Herstellungsstufen. Im nachstehenden Beispiel wird die Herstellung eines PNP-Transistors beschrieben. Dus Substrat ist P-Ieitend und die epitaktische Schicht ist N-leitend, aber es

e° versteht sich, daß durch dieses Verfahren auch ein

NPN-Transistor hergestellt werden könnte, wenn das Substrat N-leitend und die epitaktische Schicht P-

leitend wäre.

Es sei bemerkt, daß die Abmessungen in den Figuren,

f>^r> insbesondere ta der Dickenrichtung, nicht maßstäblich dargestellt sind.

Infolge der unterschiedlichen Wärmebehandlungen gebildete Oberflächenschichten aus Oxid sind nicht

dargestellt Die Bildung dieser Schutzschichten wird hier nicht näher beschrieben, weil die Bildung derartiger Schichten und von Fenstern in diesen Schichten an gewünschten Stellen durch übliche Verfahren erfolgt, die dem Diffusionsvorgang vorangehen. Auch wird nicht stets die Ablagerung oder Vordiffusion des einzudiffundierenden Dotierstoffs erwähnt; den Diffusionsvorgängen geht eine Ablagerung eines Dotierstoffes voran.

In den Figuren sind entsprechende Teile mit den iu gleichen Bezugsziffern bezeichnet

Bei der Herstellung einer integrierten Schaltung mit einem lateralen Transistor wird von einem P-leitenden Siliciumsubstrat 1 ausgegangen, auf dessen Oberfläche, die auf geeignete Weise vorbehandelt worden ist, örtliche Gebiete 3a mit einem Dotierstoff vom gleichen Leitungstyp wie das Substrat, z. B. Bor, aber mit einer viel höheren Konzentration, und ein Gebiet 4a mit einem niedrigen Widerstand und mit einem dem Substrat 1 entgegengesetzten z.fl. durch Arsen herbeigeführten Leitungstyp gebildet wenden. Die P+-leitenden Gebiete 3a und das N+-leitende Gebiet 4a, die das Trenndiffusionsgebiet 3 bzw. die vergrabene Schicht 4 bilden werden, werden durch übliche Maskierungstechniken in die gewünschte Form gebracht (siehe F ig. 1).

Auf der Oberfläche 2 des Substrats 1, einschließlich der Gebiete 3a und 4a, wird dann eine erste epitaktische Schicht 5 mit einem dem des Substrats entgegengesetzten Leitungstyp, somit vom N-Leitungstyp mit hohem Widerstand, niedergeschlagen. Durch die geeignete Wärmebehandlungen läßt man die Dotierstoffe aus den Gebieten 3a und 4a diffundieren, bis sie die Oberfläche 6 der ersten epitaktischen Schicht 5 erreichen. Die erhaltene Struktur ist in Fig.2 dargestellt, in der die J5 Gebiete 3a und 4a zu den Formen 36 und Ab entwickelt sind. Nun wird die Apparatur gereinigt wobei das etwa eingeschlossene Arsen entfernt wird.

Nach dieser Reinigung wird auf der Oberfläche 6 der epitaktischen Schicht 5, einschließlich der Gebiete 3b und Ab, eine zweite epitaktische Schicht 7 vom gleichen Leitungstyp wie die erste Schicht 5, also vom N-Leitungstyp, abgelagert (siehe F i g. 3).

Über die Oberfläche 8 der Schicht 7 werden P+-Ieitende Gebiete 3c zum Erzeugen der Trenndiffusionsgebiete und 9a zum Erzeugen des Emitters und ein Gebiet 10a vom P-Leitungstyp zum Erzeugen des Kollektors gebildet Die Gebiete 3c und Sa können gleichzeitig gebildet und das Gebiet IGa kann gleichzeitig mit z. B. der Basis eines NPN-Transistors oder mit einem einen Teil derselben integrierten Schaltung bildenden Widerstand angebracht werden.

Durch eine geeignete Wärmebehandlung läßt man die unterschiedlichen Ablagerungen diffundieren, um die endgültige in Fig.4 dargestellte Struktur zu erhalten. Die Gebiete 3c haben sich mit den Gebieten 3b vereinigt und bilden dann das Trenr gebiet 3, während das Gebiet Sa langsam in die vergrabene Schicht 4 eindringt und den Emitter 9 bildet Es sei bemerkt, daß während der zum Erzeugen der zweiten epitaktischen Schicht 7, und der Gebiete 3c, 9a und 10a erforderiichen Wärmebehandlungen sich die Dicke des Gebietes Ab nur wenig ändert, was auf den hohen Widerstand zurückzuführen ist, den die Schicht 7 durch das Ätzen der Oberfläche 6 der Schicht 5 und durch die Reinigung der Apparatur erhält

Die Diffusionstiefe des Gebietes 10a, das den KoIIeI tor bildet, wird als Funktion der Konzentration an ler Oberfläche der vergrabenen Schicht 4 und des Widerstandes der zweiten epitaktischen Schicht 7 berechnet so daß der Abstand zwischen dem Kollektor 10 und der vergrabenen Schicht 3 bis 4 μπι beträgt Die Basis der so gebildeten PNP-Transistoren wird durch den zwischen dem Emitter 9 und dem Kollektor 10 liegenden Teil der Schicht 7 gebildet

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, bei dem auf einer Hauptfläche eines Halbleitersubstrats örtlich ein hochdotiertes Getiiet (vergrabene Schicht) vom einen Leitungstyp gebildet wird, wonach auf dieser Hauptfläche Halbleitermaterial vom gleichen Leitungstyp mit HiUe einer Apparatur epitaktisch niedergeschlagen wird, wobei nach dem Niederschlagen dieser ersten epitaktischen Schicht der Niederschlagungsvorgang unterbrochen und später eine zweite epitaktische Schicht, ebenfalls vom gleichen Leitungstyp, niedergeschlagen wird und schließlich in der zweiten epitaktischen Schicht Schaltungselemente gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die erste epitaktische Schicht (5) mit einer derartigen Dicke niedergeschlagen wird, daß nahezu kein Dotierstoff des hochdotierten Gebietes aus dieser epitaktischen Schicht (Sl mehr verdampfen und sich in der Apparatur verbreiten kann, und daß die zweite epitaktische Schicht (7) in einer anderen oder einer von dem Dotierstoff des hochdotierten Gebieites gereinigten Apparatur niedergeschlagen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Niederschlagen der ersten (5) und vor dem Niederschlagen der zweiten epitaktischen Schicht (7) die Oberfläche (6) öler ersten Schicht geätzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichi:;t, daß nach dem Niederschlagen der ersten (S) und vor dem Niederschlagen der zweiten epitaktischen Schicht (7) das hochdotierte Gebiet (4a) und die erste epitak.isch' Schicht (5) einer Wärmebehandlung unterworfen werden, wobei ein Diffusionsgebiet (4b) des einen Leitungstyps in der ersten Schicht (5) über dem hochdotierten Gebiet (^gebildet wird