DE2124764C3 - Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, bei dem ein Halbleiterkörper mit einer Grenzfläche zwischen einem höher dotierten Gebiet und einem niedriger dotierten Gebiet auf einer Temperatur gehalten wird, bei der eine Diffusion über die Grenzfläche aus dem höher dotierten Gebiet in das niedriger dotierte Gebiet auftritt.

Ein solches Verfahren ist aus der US-PS 34 49 643 bekannt.

In der Halbleitertechnik ist die Bildung von Gebieten verschiedener Leitfähigkeit und/oder verschiedenen l.eitfähigkeitsups in einem Halbleiterkoi pci durch Diffnsii..:. Epitaxie und lonenlieschul.¹. cntweH'¹ . nzein oiler in Kombination, bekannt, liei \ lelen Anwendungen werden diese Techniken auf einer ebenen Oberlläehe durchgeführt: eine epiiaktische Sctucht wird /. H. auf einer ebenen Oberfläche ciiws Siihor:(iui*hi«'ii>>. niorii'r.

geschlagen: die Dotierungsdilfusion wire! in einem Teil einer ebenen Oberfläche durchgeführt, der (lurch eine Öffnung in einer Isolierschicht auf der Oberfläche Irei gelegt ist; während der umbau durch ionenbeschuß in einem Teil einer ebenen Oberfläche durchgeführt wird, der durch eine Öffnung in einer Maskierung-.schicht an der Oberfläche definiert ist. In vielen I allen wird dadurch eine sich /u einem grollen Teil praktisch parallel zu der ebenen Oberfläche ersireckende Grenzfläche zwischen zwei Gebieten verschiedener Leitfähigkeit und/oder verschiedenen Leiifähigkeiistyps erhalten. Wenn es wünschenswert ist. die Gebiete mit einer derartigen Grenzfläche zu bilden, dall verschiedene Teile in verschiedenen Abständen von der ebenen Oberfläche liegen, können die Herstellungsschritte besonders kompliziert werden.

Ein anderes sich häufig ergebendes Problem besteht darin, daß es. wenn nach der Bildung eines höher dotierten Gebietes und eines niedriger dolierten Gebietes in einem Halbleiterkörper mit einer derartig zwischenliegcndcn Grenzfläche, daß sich das höher dotierte weiter als das niedriger dotierte Gebiet von der Oberfläche erstreckt, erwünscht sein kann, daß die Dotierungskonzentration in diesen Gebieten dadurch wiedcrverteilt wird, daß eine Dotierungsdiffusion über die Grenzfläche von dem höher dotierten Gebiet in das niedriger dotierte Gebiet in Richtung auf die erwähnte Oberfläche durchgeführt wird. Zu diesem Zweck kann eine Wärmebehandlung durchgeführt werden, durch die die Dotierungsdiffusion aus dem höher dolierten Gebiet in das niedriger doiiertc Gebiet herbeigeführt wird; in vielen Fällen ist dies aber nicht befriedigend, weil eine unerwünschte Wiederverteilung der Dolierungssloffe ii. einem anderen Teil des Halbleiterkörper·! aultreten kann, in dem eine Grenzfläche zwischen einem höher dotierten Gebiet und einem niedriger dotierten Gebiet vorhanden iit.

Ferner ist es durch die Anwendung einer derartigen Wärmebehandlung kaum möglich, die sclekthe Diffusion über nur einen Teil der Grenzfläche zwischen dem höher dotierten Gebiet und dem niedriger dotierten Gebiet herbeizuführen. Fine derartige selektive Diffusion kann fur bestimmte Anwendungen erwünscht sein. z. B. bei der Herstellung eines planaren bipolaren Transistors mit einer niedrigen Basis-Kollektor-Übergangskapazität, wobei es erforderlich ist. die Dotierungskonzentration in einem hochdotierten Teil des Kollektorgebietcs in nur einem Teil dieses Gebietes einzustellen, wobei sich der erwähnte Teil unmittelbar unterhalb des F-mittcrgcbietes befindet. Fine andere Anwendung, bei der eine derartige selektive Diffusion erwünscht ist, ist die Herstellung einer integrierten Halbleiterschaltung, wobei die Dolierungsdiffusion durchgeführt wird, um eine eine Insel in einer epitaktischen Schicht umgebende Wand zu definieren, wobei die erwähnte Wand und die epitaktische Schicht verschiedene Leitfähigkeitstype aufweisen. Als Beispiel sei eine integrierte Halbleiterschaltung mit üblicher pn-Übergangsisolierung erwähnt, bei der eine epitaktische Schicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp auf einem höher dotierten Substrat vom zweiten Leitfähigkeitstyp niedergeschlagen wird und Inseln vom ersten Leiifähigkeitstyp in der epitaktischen Schicht dadurch gebildet werden, daß ein den vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp bewirkender Dotierungsstoff in Teile der epitaktischen Schicht eindiffundiert wird, wodurch Isolierwände vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp gebildet werden. Bei der Bildung der Isolierwände zwischen dem Substrat und der epitaktischen Schien wäre es wünschenswert, eine selektive Diffusion eine·· den entgegengesetzten Leiifähigkeitstyp bewirkender Dolierungssloffes aus dem Substrat in die Schicht über

■"> Teile der Grenzfläche zwischen der epilakiischet Schicht und dem Substrat fluchirechi /u den Gebieiei /ti erhalten, an denen der DotierungsMoff in die epitaktische Schicht hineindiffundicrt wird. Aiii diese Weise konnten lange Diffusions/eilcn bei höhet

κι Temperaturen vermieden werden, weil Diffusion in die epitaktische Schicht zur Bildung der Isolierbinde voi einander gegenüberliegenden Seilen der Schicht her ir entgegengesetzten Richtungen stattfinden würde. Au ähnliche Weise wäre es bei einer integrierten Halb leitersch.illung mil einer sogenannten »KoNeklorbot tich«-lsolierung. in der vergrabene Gebiete vom erstci Leiifähigkeitstyp zwischen einem Subsiratgebiel und einer epitaktischen Schicht vom entgegengeset/tei Leiifähigkeitstyp liegen und in der Wände vom erstci Leiifähigkeitstyp, die sich zwischen der Oberfläche der epitaktischen Schicht und den vergrabenen Gebieten erstrecken, durch Diffusion eines den ersten Leitfähig keilstyp bewirkenden Dotierungsstoffes in Teile der Oberfläche der epitaktischen Schichi gebildet werden erwünscht, eine selektive Diffusion in die epitaktische Schicht aus dem zu den erwähnten !eilen der Oberfläche der epitaktischen Schichi fliichtrcchten Tei des vergrabenen Gebietes zu erhalten. Auf diese Weise würden die Wände in der epitaktischen Schicht durct Diffusion um einander gegenüberliegenden Seiler dieser Schichi her in entgegengesetzten Richtungen gebildet werden, wobei eine lange Diffusions/cil be hoher Temperatur wiederum nicht notwendig w are.

Aus der C H-PS 4 74 15x isi ein Verfahren zur

3"> Herstellung einer Halbleiteranordnung bekannt, he dem ein Halbleiterkörper mit einer Grenzfläche /wischen einem höher dotierten Gebiet und einen niedriger dotierten Gebiet einem Beschüß mit beschleu nigten Teilchen oder Ionen unterworfen wird, die auf die Grenzfläche gerichtet werden, wobei der Beschüß vor der Seite der Grenzfläche her erfolgt, auf der sich da? niedriger doiiertc Gebiet befindet. Fine Diffusion au dem höher dotierten Gebiet in das niedriger doiiertc Gebiet tritt dabei nicht auf.

Aus der US-PS 28 17 613 isl ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung bekannt, bc dem der Halbleiterkörper zur Frhöhung der Diffusion mit Teilchen einer derartigen Fnergic beschossen wird das Beschädigungen der inneren Kristallstruktur aiiftrc-

i(i ten, und bei dem der Halbleiterkörper anschließend auf eine Temperatur gebracht wird, bei der eine erhöhte Diffusion in den beschossenen Bereichen auftritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, bei dem. ausgehend von einem

^Γ·ί höher dotierten Halbleitergebiet, auf dem sich ein niedriger dotiertes Halbleitergebiet befindet, das hochdotierte Gebiet, gegebenenfalls nur stellenweise über seine Grenzfläche in das niedriger dotierte Gebiel hineindiffundiert, ohne daß dabei die Doticrungsvcrtci·

h" lung an anderen Stellen im Halbleiterkörper in erheblichem Maße beeinflußt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß der Halbleiterkörper zur Erhöhung dieser Diffusior von der Seite der Grenzfläche her, auf der sich das

<■■· niedriger dotierte Gebiet befindet, mit Teilchen oder Ionen einer derartigen Energie beschossen wird, daß sich Beschädigungen der Kristallstruktur in der Nähe der Grenzfläche bilden, und daß der Halbleiterkörpci

während des Beschüsses auf einer Temperatur gehalten wird, bei der eine erhöhte Diffusion von Dotierungsstoffen über die Grenzfläche aus dem höher dotierten (iebiet in den Hereich des niedriger dauerten Gebietes mil beschädigter Kristallstruktur auftritt.

Bei gcw isseii nachstehend zu beschreibenden Anwendungen weist dieses Verfahren verschiedene Vorteile ;;uf. aber grundsätzlich hai dieses Verfahren den Vorteil, daß die erhöhte Dotierstoffdiffusion, die durch den Beschüß induziert wird, sich bei einer Temperatur gut durchführen läßt, bei der die Verteilung der Isolierstoffe in anderen Teilen des Halbleiterkörper nicht in erheblichem Maße gestört wird und auf nur einen Teil der Grenzfläche durch geeignete Steuerung des !Einschlags der bombardierenden Teilchen oder Ionen auf den Halbleiterkörper beschränkt werden kann.

Die Beschädigung der inneren Krislallstruktur wird durch die bombardierenden leuchen oder Ionen herbeigeführt, die in der Nähe der Grenzfläche Zwischcngitterlcerstellenpaare bilden. Diese Leerstellen werden migrieren. Wenn der Halbleiterkörper während des Beschüsses auf einer höheren Temperatur gehalten w ird, trill eine erhöhte DoticrungsdiffiiMon aus dem höher dotierten (iebiet in die Leerstellen in dem niedriger dotierten Gebiet auf.

Die Wahl der beschleunigten Teilchen oder Ionen hängt unter anderem von dem gewählten Herstellungsverfahren ab. Gemäß Weiterbildungen der Erfindung wird der Beschuß mit Protonen oder mit Neutronen durchgeführt.

Protonen sind aber besonders geeignet, weil Protonen mil Hnergien. die mit üblichen Apparaturen leicht erzeugbar sind, e^;nc mittlere Lindringtiefe in ein Halbleitermaterial. /. Ii. Silicium aufweisen, die genügend groß ist. um die Beschädigung der inneren Kristallstruktur an einer vorher bestimmlen Stelle in dem Körper, wo eine derartige Beschädigung verlangt u ird. herbeizuführen. Andere anwendbare Teilchen sind /. Ii. !Elektronen oder Gammastrahlen, obwohl in vielen I allen ein Beschuß mil Protonen wegen der für eine bestimmte Dosis herbeigeführten größeren Beschädigungen bevorzug! wird.

Gemäß einer Weiterbildung der !Erfindung kann der Beschüß mit Dotierionen durchgeführt werden, die in den Halbleiterkörper eingebaut werden und nicht nur Beschädigungen im Innern der Kristallstruktur herbeiführen, sondern auch die Leitfähigkeit und/oder den l.eitfähigkeitstyp eines Gebietes des Körpers bestimmen.

Die erhöhte Temperatur, auf der der Halbleiterkörper während des Beschüsses gehalten wird, wird je nach der Art der bombardierenden Teilchen oder Ionen bestimmt: z. B. wird bei einem Beschuß mit gewissen Teilchen durch die Temperaturerhöhung des I lalblciterkörpcrs. die durch die bombardierenden Teilchen herbeigeführt wird, eine äußere iirhilzungsqucllc entbehrlich sein.

Bei Anwendung eines Beschüsses mit Protonen wird der Halbleiterkörper beispielsweise auf eine Temperatur im Bereich von 500—700^DC durch eine äußere Erhiizungsquelle erhitzt.

Der [Einschlag der bombardierenden Teilchen oder Ionen auf den Halbleiterkörper kann, gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, derartig sein, daß Kanalbildung in dem Kristallgitter durch die erwähnten Teilchen oder Ionen herbeigeführt wird.

Dies ist aber keine wesentliche Bedingung für den Beschuß und die Anwendung von Kanalbildung kann von dem Abstand abhängig sein, über den die Teilchen dor Innen in den Halbleiterkörper eindringen müssen, um die I imgebting der Grenzfläche /wischen dem hoher dotierten Gebiet und dem niedriger dotierten Gebiet zu erreichen. Bei Silicium /.. B. haben Protonen mit einer [Energie von 15(1 keV eine mittlere lEindriiigtiefc von etwa 1,3 (im und wenn sich also die Grenzfläche in einem Abstand von 4 um von der dem Beschuß ausgesetzten Oberfläche befindet, wird infolge der

to Diffusion der Leerstellen, die durch die Protonen gebildet sind, eine beträchtliche Anzahl von Leerstellen in der Nähe der Grenzfläche vorhanden sein. IEs wird eine erhöhte Diffusion von Verunreinigungen aus dem höher dotierten Gebiet in die Leerstellen stattfinden. Da die Protonen eine praktisch Gaußsche Verteilung in dem Siliciumkörpcr aulweisen, wird die Beschädigung dann über einen erheblichen Abstand auftreten. Wenn der Einschlag der Protonen derartig ist, daß Kanalbildung auftritt, ist die mittlere lEindringlicfc in Silicium von Protonen mit einer !Energie von 150 keV etwa 10 μηι. Wenn der Siliciumkörpcr ein niedriger dotiertes Obcrflächengebicl mit einer Dicke von z. B. 4 μΐη auf einem höher dotierten Gebiet enthält, werden die kanalbildenden Protonen in das niedriger dotierte Gebiet eindringen und ein wesentlicher Teil dieser Protonen wird ihre !Energie in der Nähe der Grenzfläche verlieren, wo eine Kollisionskaskadc auftreten und eine erhebliche Beschädigung herbeigeführt werden wird. Dies ist für eine vollkommene Kanalbildimg des Kristallgitters nicht wesentlich, weil das wichtigste Kriterium darin besteht, daß bei Anwendung der Kanalbildung ein großer Teil der kanalbildenden Protonen ihre (Energie in der Nähe der Grenzfläche verlieren muß.

Gemäß einer Weiterbildung der !Erfindung werden für das höher dotierte Gebiet und das niedriger dotierte Ciebict der gleiche l.eitfähigkeitstyp oder verschiedene Leitfähigkeitstypen gewählt.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der !Erfindung kann als Grenzfläche praktisch eine Grenzfläche zwischen einem Substralgebiet des Körpers und einer epitaktischen darauf befindlichen Schicht verwendet werden. Gemäß einer Weiterbildung der (Erfindung kann das höher dotierte (iebiet im wesentlichen in das .Substratgebiet und das niedriger dotierte Gebiet im wesentlichen in die epitaktische Schicht gelegt werden.

Gemäß einer Weiterbildung der !Erfindung wird der !Einschlag der Teilchen oder Ionen auf den Halbleiterkörper auf der Seite der Grenzfläche, auf der das niedriger dotierte Gebiet liegt, derart beschränkt, daß die durch den Beschuß bewirkte erhöhte Diffusion von Dotierungssioffen aus dem höher dotierten Gebicl in das niedriger dotierte Gebiet über nur einen Teil des Gebietes der Grenzfläche stattfindet.

Diese Weiterbildung läßt sich z. B. besonders vorteilhaii bei Je! Herstellung eines planarcn bipolaren Transistors anwenden, wobei es erwünscht ist, einen höher dotierten Teil des Kollektorgcbictes zu profilieren; sie eignet sich auch zur Anwendung bei der

bo Herstellung einer integrierten Halbleiterschaltung, wobei es erwünscht ist, eine isolierende Grenzwand zu bilden, die sich durch eine epitaktische Schicht erstreckt, ohne eine viel Zeit beanspruchende Diffusion bei hoher Temperatur durchzuführen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der der Einschlag der bombardierenden Teilchen oder Ionen auf den Halbleiterkörper beschränkt ist, kann der Beschuß in

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Gegenwart einer Maske auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers durchgeführt werden, wobei die durch den Beschüß bewirkte erhöhte Diffusion von Ootierungsstoffen über einen Teil der Grenzfläche stattfindet, der durch die Öffnung in der Maske definiert ist.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird im Halbleiterkörper zusätzlich ein weiteres höher dotiertes Gebiet als Oberflächengebiet angebracht und ebenfalls beschossen, so daß zwei erhöhte Diffusionen in entgegengesetzter Richtung in das niedriger dotierte Gebiet stattfinden.

Diese gleichzeitig erhaltene erhöhte Diffusion von Dolierungsstoffen in entgegengesetzten Richtungen kann für verschiedene Zwecke angewandt werden; die erhöhte Diffusion von Dotierungssloffen aus dem weiteren höher dotierten Gebiet in ein niedriger dotiertes Gebiet kann z. B. dadurch erhalten werden, daß sich in dem Körper ein pn-Übergang zwischen dem weiteren höher dotierten Gebiet und einem niedriger dotierten Gebiet fortgesetzt, wobei das weitere höher dotierte Gebiet zuvor z. B. durch Diffusion als Oberflächengebiet angebracht wird und dieses Oberflächengcbiet dem Beschüß mit Teilchen oder Ionen ausgesetzt wird.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird für die beiden höher dotierten Gebiete der gleiche erste Leitfähigkeitstyp gewählt, und sie durch ein gemeinsames niedriger dotiertes Gebiet voneinander getrennt, und die gleichzeitig durchgeführten durch den Beschüß bewirkten erhöhten Diffusionen in entgegengesetzten Richtungen werden verwendet, um ein ununterbrochenes Gebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp zwischen den höher dotierten Gebieten zu erhalten.

Diese Ausbildung läßt sich z. B. bei der Herstellung einer integrierten Halbleiterschaltung zur Bildung einer sich durch eine epitaktische Schicht hin erstreckende Grenzwand oder /ur Bildung eines Transistorkollektorkontaktgebietes verwenden, das sich durch eine epitaktische Schicht hin zu einem vergrabenen Gebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp erstreckt, welche Verfall ren nachstehend im Detail beschrieben werden.

Eine Weiterbildung der Erfindung kann bei der Herstellung eines planaren bipolaren Transistors darin bestehen, daß die durch Beschüß bewirkte erhöhte Diffusion durchgeführt wird, um den Umfang und die Dotierung eines Teils des Kollektorgebietes zu definieren. Dabei kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung die durch den Beschüß bewirkte erhöhte Diffusion durchgeführt werden, um den Umfang und die Dotierung eines Teils des Kollektorgebietes, der sich unmittelbar unterhalb des Emittergebieles befindet, zu definieren.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Transistor gebildet, der ein Kollektorgebiet mit einem hochdotierten Gebiet enthält, das sich unterhalb des Kollektor-Basis-Überganges befindet und einen ersten direkt unterhalb des Emittergebietes liegenden Teil und einen sich daran anschließenden zweiten Teil enthält, und wird ein Gebiet der gemeinsamen Oberfläche, an der die Transistorübergänge enden, beschossen, das in bezug auf Größe und Lage praktisch dem Gebiet der erwähnten Oberfläche entspricht, das von dem Emittergebiet eingenommen wird, so daß der erste Teil des hochdotierten Gebietes durch die erhöhte Diffusion einen kleineren Abstand als der angrenzende zweite Teil von der gemeinsamen Oberfläche erhält.

Ein Transistor mit einer derartigen Konfiguration kann mit einer sehr niedrigen Kollekior-Hasis-Übergangskapazilät gebildet werden. Die Anwendung der durch Beschüß induzierten erhöhten Diffusion zur Bildung einer derartigen Konfiguration des hochdouerten Teils des Kolkktorgebietes schlifft ein besonders einfaches Verfahren zur sogenannten Profiüerung -Ac-. Kollektors. Bisher wurden komplizierte epitaktische Ablagci ¹UtIgS- und/oder Diffusionsschritte zum Erhalten einer derartigen Profiüerung des Kollektors durchgeführt. Ferner ist es bei den erwähnten bereits angewandten Verfahren nach dem Anbringen der erwähnten Profilicriing des hochdiitn.-rien Teils der Kollektorgebiete erforderlich, den erwähnten ersten Teil zum Durchführen des anschließenden Emiiierdiffusionsschrilles mit großer Genauigkeit anzubringen, wobei Jiese Lokalisierung erforderlich ist um /ii sichern, daß der Emitter diiekt unterhalb des erwähnten ersten Teils liegt.

Mit einer Weiterbildung des Verfahrens nach der Erfindung kann dieser Lokalisierungsschritt vermk-'.ien werden, indem der Beschüß auf einem Gebiet der gemeinsamen Oberfläche durchgeführt wird, das durch eine öffnung in der Maskierungsschicht auf der gemeinsamen Oberfläche freigelegt ist. wobei die öffnung dann zur Einführung der Emitterdotierungskonzentration in den Körper verwendet wird. Auf diese Weise kann die Lokalisierung des Emitters über den erwähnten ersten Teil des erwähnten hochdotierten Teils des Kollektorgebietcs mit sehr großer Genauigkeit erfolgen.

Die erwähnte Profiüerung des hochdotierten Teils des Kollektorgebietes durch die durch Beschüß bewirkte erhöhte Diffusion kann für verschiedene Transistorstrukluren durchgeführt werden. Gemäß

J5 einer Weiterbildung der Erfindung sind für das höher dotierte Gebiet und für das niedriger dotierte Gebiet, zwischen denen die durch Beschüß bewirkte erhöhte Dotierungsdiffusion stattfindet, der gleiche erste Leitfähigkeitstyp wie für das Kollektorgebiet gewählt, und das höher dotierte Gebiet auf dem Oberflächenteil eines Substratgebietes vom ersten Leitfähigkeitstyp angeordnet, während das niedriger dotierte Gebiet in einer epitaktischen Schicht vom ersten Leitfähigkeitstyp auf dem Subsiratgebict angeordnet ist. Durch diese Weiterbildung der Erfindung kann also eine epitaktische planare Transistorstruktur mit der erwähnten Profiüerung des hochdotierten Teils des Kollektorgebieies gebildet werden. Auch kann ein Transistor in einer integrierten Halbleiterschaltung mit der erwähnten

so Kollektorprofiüerung gebildet werden, der nachstehend beschrieben wird.

Bei der Herstellung einer integrierten Halbleiterschallung kann die durch Beschüß induzierte erhöhte Diffusion z. B. durchgeführt werden, um eine eine Insel in der epitaktischen Schicht umgebende Wand wenigstens teilweise zu definieren, wobei die erwähnte Wand und die epitaktische Schicht verschiedene Leitfähigkeitstypen aufweisen. Diese Ausführungsform des Verfahrens kann bei üblichen integrierten Schaltungen mit pn-Übergar.gsisolierung verwendet werden, wobei die epitaklische Schicht und das darunterliegende Substratgebiet verschiedene Leitfähigkeitstypen aufweisen, und auch bei integrierten Schaltungen mit sogenannter »Kollektorbottichw-Isolierung, wobei die epitaktische Schicht und das darunterliegende Substratgebiet den gieichen Leitfähigkeitstyp aufweisen.

Eine Ausgestaltung der Erfindung kann bei der Herstellung einer integrierten Halbleiterschaltung darin

bestehen, daß eine epitaktisihc Schicht vom er¹.ten l.eitfähigkcitst>p auf einem SiibMratgehiei vom entgegengesetzten I.eitfär>igkeiist>p angeordnet 'ai;J, daß an der Cireii/.ridcin¹ das Substniigebiei hciiLr als die L'pitaktische Schicht dotiert wird, und ti iß ein dci .ι; liger Teil der Oberfläche der epiuktischen Schicht beschossen wird, daß die durch den Iksc'h,'.' he". ^lrkte erhöhte Diffusion von Dotierungsstoffen νι,πι cnlgcg.-ngesei/ ten l.eitfähigkeitsiyp über einen Teil der erwähnten Grenzfläche aus dem Sublratgcbiet in die epitaktische to Sch-'h' wenij»Men.> teilweise jüü- VV₁KiJ *;;:ii entgsyr'i gesetzten Leitlähigkeiisiyp erzeugt, die sich von dem Subtratgebiet zu der Oberfläche der epitaklischen Schicht erstreckt und eine Insel vom ersten l.eitfähigkeitstyp in der epitaktischen Schuht umgibt. Hei diesem Verfahren kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, vor der Durchführung des Beschüsses ein Oberflächengebiet vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp auf den zu beschießenden Teil der Oberflache der epitaktischen Schicht gebildet werden, welches Gebiet sich in. aber nicht durch die epitaktische Schicht hin erstreckt, wobei die durch den Beschüß bewirkte erhöhte Diffusion eine ununterbrochene Wand vom entgegengesetzten l.eitfähigkeitstyp /wischen dem Oberflächengebiet vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp und dem Substralgebiet bildet.

Zugleich mit der Wand können gemäß einer Weiterbildung der Erfindung auch der Umfang und die Dotierung eines Teils des Kollektorgebietes eines in der Insel in der epitaktischen Schicht /u bildenden Transistors durch die durch den Beschüß bewirkte erhöhte Diffusion aus einer hochdotierten vergrabenen Schicht an der Grenzfläche zwischen dem .Substratgebiet und der epilaklischen Schicht erzeugt werden. Gemäß einer Weiterbildung der Krfindung kann der durch die durch den Beschüß bewirkte erhöhte Diffusion erzeugte Teil des Kollektorgebietes unmittelbar unterhalb des Eniittergebietes angeordnet werden.

Die genannte Wand kann, gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, als der Teil des Kollektorgebietes, der sich zwischen der vergrabenen Schicht und der Oberfläche der epitaktischen Schicht erstreckt und einen Weg niedrigen Widerslands bildet, verwendet werden.

Gemäß einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer integrierten Halbleiterschaltung wird eine vergrabene Schicht vom ersten l.eitfähigkeitstyp zwischen einem .Substratgebiet vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp und einer epitaktischen Schicht vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp angeordnet, wobei die epilaktische Schicht eine niedrigere Dotierung als die vergrabene Schicht an der zwischenliegenden Grenzfläche aufweist, und ein derartiger Teil der Oberfläche der epitaktischen Schicht beschossen werden, daß die durch den Beschüß bewirkte erhöhte Diffusion aus dem vergrabenen Gebiet in die epitaktische Schicht wenigstens teilweise eine Wand vom ersten Leitfähigkeitstyp definiert, die sich von der vergrabenen Schicht bis zu der Oberfläche der epitaktischen Schicht erstreckt und eine Insel vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp in der epitaktischen Schicht umgibt.

Die Wand und das vergrabene Gebiet können zusammen das Kollektorgebiet eines Transistors bilden, wobei der Emitter und die Basis in der Insel vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp gebildet werden, die von der erwähnten Wand und dem vergrabenen Gebiet umgeben wird.

Bei diesem Verfahren kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vor der Durchführung des Bc.chusses auf dem zu beschießenden Teil der Oberfläche der epiiakiisc'hen Schicht ein Oberflächengebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp gebildet werden, das sich in, aber nicht durch die epilaktisclte Schicht hin erstreckt, und die durch Beschüß bewirkte erhöhte Vcrunreinigiingsdiffusion eine ununterbrochene Wand vom eisten Leilfähigkeitstyp /wischen dein Oberflächengebiet und der vergrabenen Schicht bilden.

Zugleich mit der Wand -öiinen gemäß einer Weiterbildung der Erfindung auch der Umfang und die Dotierung eines unterhalb des Emittergebietes liegenden Teils des Kollektorgebietes des Transistors durch die durch den Beschüß bewirkte erhöhte Diffusion aus dem vergrabenen Gebiet in der Insel definiert werden, wobei das vergrabene Gebiet und die Wand weitere Teile des Koilekioigebicks bilden, während das Emittergebiet und das Basisgebiet in der Insel gebildet werden, die von diesen Gebieten umgeben sind.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann bei der Herstellung einer integrierten Halbleiterschaltung die durch Beschüß bewirkte erhöhte Diffusion an einer Anzahl von Stellen in dem Halbleiterkörper durchgeführt werden, um eine Anzahl von Wänden in der epitaklischen Schicht wenigstens teilweise zu definieren. Ferner kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die durch den Beschüß bewirkte erhöhte Diffusion an einer Anzahl von Stellen in dem Halbleiterkörper durchgeführt werden, um eine Anzahl von Transistor-Kollektortcilen zu erzeugen, wobei die Transistoren in oder im Zusammenhang mit einer oder mehreren Inseln in der epitaktischen Schicht gebildet werden.

Die Wände und die Kollektorgebietsteile können gleichzeitig durch durch Beschüß induzierte erhöhte Diffusion erzeugt werden, wodurch in einem einzigen Bearbeitungsschritt und in verhältnismäßig kurzer Zeit Isolierwände und Kollektorgebietsteile über eine Halbleiterscheibe mit großem Flächeninhalt erzeugt werden können.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 und 2 Schnitte durch einen Halbleiterkörper während aufeinanderfolgender Stufen eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens nach der Erfindung, an Hand der die durch den Beschüß induzierte erhöhte Diffusion über eine Grenzfläche aus einem höher dotierten Gebiet in ein niedriger dotiertes Gebiet erläutert wird,

Fig. 3 bis 8 Schnitte durch einen Halbleiterkörper während aufeinanderfolgender Stufen eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens nach der Erfindung, die sich auf die Herstellung einer integrierten Halbleiterschaltung mit einer üblichen pn-Übergangsisolierung bezieht, wobei die durch den Beschüß bewirkte erhöhte Diffusion durchgeführt wird, um eine Isolierwand, einen hochdotierten Teil des Kollektorgebietes eines Transistors der integrierten Schaltung, sowie ein Kollektorkontaktgebiet des Transistors zu definieren,

Fig.9 bis 12 Schnitte durch einen Halbleiterkörper bei einem dritten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, das sich auf die Herstellung der integrierten Halbleiterschaltung mit einer sogenannten »Kollektorbottichw-Isolierung bezieht, wobei die durch den Beschüß bewirkte erhöhte niffncinn /Hnrohtrnffiii-·

wird, um eine Wand und einen hoch dotierten Teil eines Kollektorgebietes eines Transistor der integrierten Schaltung zu definieren.

Ir den F i g. 1 und 2 wird auf einem mit Bor dotierten p* -Silieiumsubstrat 1 mit einem spezifischen Widerstand von 0,001 Ocm und einer Dicke von etwa 200 μπι eine niedriger dotierte p-leitende epilaktisehe Schicht 2 mit einem spezifischen Widerstand von 5QCm, welche als Akzeptor-Dotierungsmittcl Bor enthält und eine Dicke von 3 μηι aufweist, epitaktisch niedergeschlagen. Die Bordotierung in der epitaktischen Schicht ist praktisch gleichmäßig und hat einen Wert von etwa 1O¹⁶ Atomen/cm^!. Die Orientierung der Oberfläche des Substrats ist <111>. Auf die Oberfläche 3 der epilaktischen Schicht wird durch Oxydation in feuchtem Sauerstoff bei erhöhter Temperatur eine Siliciumoxydschicht 4 mit einer Dicke von 1200 ÄE aufgewachsen. Nach Oxydation wird eine Molybdänschicht 5 mit einer Dicke von etwa 1 μηι auf der Siliciumoxydschicht niedergeschlagen. Durch einen photographischen Ätzschritt wird in der Molybdänschicht 5 und der unterliegenden Siliciumoxydschicht 4 eine Öffnung 6 angebracht, durch die ein Oberflächenteil 7 der epilaktischen Schicht freigelegt wird, wobei die Molybdän- und Siliciumoxydschichten unter Verwendung eines einzigen Maskierungsschrittes definiert werden. Das Molybdän wird mit einem Gemisch von konzentrierter Salpetersäure, konzentrierter Schwefelsäure und Wasser geätzt, wobei das Verhältnis der Bestandteile I : 7 : 1 in der genannten Reihenfolge ist.

Der Halbleiterkörper wird dann in die Auflreffkammcr eines Protoncnbeschleunigungsapparatcs gesetzt, wobei der freigelegte Oberflächenteil 7 senkrecht auf der Achse des Bündels steht. Der ProtoncnbcschuU wird unter Erhitzung des Halbleiterkörpers auf 700⁰C durchgeführt und die Energie der Protonen beträgt 1 50 keV, während die Dosis 2,0 · ΙΟ"¹ cm·¹ ist. Der Proioncnbcschuß hat den Zweck, Beschädigungen in der inneren Kristallstruktur nur an einer Stelle unterhalb des Obcrfläehcntcils 7 herbeizuführen, während die Molybdänschicht 5 als Maske wirkt. Die Protonen erzeugen Zwischengitterlccrstellcnpaare. Die mittlere Eindringtiefe der Protonen beträgt 0,3 μηι und die Oberfläche, über die Beschädigungen an der Kristallstruktur auftreten, erstreckt sich über gut diesen Abstand, während erhebliche Beschädigungen in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem höher dotierten Substrat und der niedriger dotierten darauf befindlichen epitaktischen Schicht auftreten. Protonen, die Kanäle im Kristallgitter bilden, haben eine viel größere Eindringtiefe und werden durch die epitaktische Schicht in das Substrat 1 eindringen. Beim Erreichen des Substrats 1 werden diese kanalbildcnden Protonen eine Kollisionskaskadc veranlassen und die Grenzfläche in erheblichem Maße beschädigen. Bei der Erhitzungstemperatur von 700"C werden Boratome in dem höher dotierten Substrat I über die Grenzfläche in die Leerstellen cindiffundiercn, die infolge der Beschädigungen in der niedriger dotierten epitaktischen Schicht 2 gebildet sind. Fig. 2 zeigt diesen Schritt, wobei das Protonenbündel schematisch mit 8 bezeichnet ist.

Die ursprüngliche Borkon/.cnlration in der epilaktischen Schicht 2 beträgt H)¹'' Atome/cm'. Die erhöhte Bordiffusion aus dein höher dotierten Substrat 1 in die niedriger dotierte epitaktische Schicht 2 ergibt eine Kontur mit einem Teil 10, der unmittelbar unterhalb des Oberflächenteils 7 liegt, der sich in geringerer Entfernung von der Oberfläche 3 als der angrenzende Teil 11 unter der Molybdänmaskicrungsschicht erstreckt. Zwischen dem Teil 10 und der Grenzfläche zwischen der epilaktischen Schicht und dem Substrat variiert die Borkonzentralion von 10¹⁵ Atomen/cm¹ zu 10^:o Atomen/cm^J. Der Abstand des Teils 10 von der Oberfläche ist etwa 2 μιη. Der Teil 11 erstreckt sich in der epitaktischen Schicht und ist über einen kleinen Abstand von der Grenzfläche zwischen der epitaktischen Schicht und dem Substrat getrennt, weil während der Epitaxie und der anschließenden Erhitzung beim Protonenbeschuß eine kleine Diffusion von Bor von dem Substrat in die epitaktische Schicht an diesen Teilen auftriit.

Dieses Ausführungsbeispiel zeigt die erhöhte Difftision über nur einen Teil einer Grenzfläche /wischen einem höher dotierten Gebiet und einem niedriger dotierten Gebiet, wobei nur ein Teil der Halbleiteroberfläche beschossen wird, der durch eine Öffnung 6 in einer Maskierungsschicht 5 definiert ist. Das Verfahren kann auf entsprechende Weise für ein Substral und eine epitaklischc Schicht, die beide aus n-leiicndein Silicium bestehen, oder auch für ein Substrat und eine epilaktisehe Schicht, die verschiedene l.eitfähigkehstypen aufweisen, durchgeführt werden.

Ein Ausführungsb"ispiel zur Herstellung einer integrierten Halbleiterschaltung mit üblicher pn-l'Jbcrgangsisolierung wird nun an Hand der F i g. 3 bis 8 beschrieben.

Es wird von einem mil Bor dotierten ρ ' -Siliciumsubstrat mit einem spezifischen Widersland von 0,01 iicni und einer Dicke von 200 μπι ausgegangen. Auf einer Oberfläche mit < 111 > -Orientalion wird eine .Siliciumoxydschicht mit einer Dicke von 2000 ÄE durch Oxydation in feuchtem Sauerstoff bei erhöhter Tempc-

J5 ralur angewachsen. Durch einen photographischen Älzschritt werden eine Anzahl von Öffnungen in der Siliciumoxydschicht angebracht. Dann wird Phosphor in die freigelegten Teile des Substrats eindiffundiert, um eine Anzahl hoch dotierter η'-Gebiete mil einer Phosphoroberflächenkonzentration von nahezu 10^:" Atomen/cm' zu bilden. Anschließend wird die Siliciumoxydschicht entfernt und die Oberfläche des Substrats für epitaktische Ablagerung vorbereitet. Eine n-lcitende epilaklische Schicht mit einem spezifischen Widerstand von lOiicm, die gleichmäßig mit Phosphor dotiert ist und eine Dicke von 3 μιη aufweist, wird epitaktisch auf der .Substratoberfläche niedergeschlagen. Diese Schicht vergräbt zuvor diffundierte η' -Gebiete und während der epitaktischen Ablagerung diffundiert ein wenig Phosphor aus diesen vergrabenen Gebieten in das weniger hoch dotierte obenlicgcndc niedergeschlagene Material der η-leitenden epilaktischen Schicht hinein.

Dann wird eine Siliciumoxydschichl mit einer Dicke von 3000 ÄF. auf der Oberfläche der epitaklischen Schicht durch Oxydation in feuchtem Sauerstoff bei erhöhter Temperatur angewachsen. Eine Anzahl von Öffnungen werden in der eben angewachsenen Oxydschicht durch einen photographischen Ätzschritt angebracht, wobei diese Öffnungen fluchtrecht zu Randteilen

t>o der η'-leitenden vergrabenen Gebiete liegen. In diese öffnungen wird Phosphor zur Bildung von n'-Kolleklorkontaktgcbieten eindiffundierl. wobei die Diffusion in zwei Stufen durchgeführt wild;die eiste Stille besieht aus einem l'hosphorniederschlagsschritt zur Bildung

Ί5 eines Oberflächenschicht Widerstands von 20 Ω pro Quadrat und die zweite Stufe bestell! aus einem »Drive-in«-Schrilt während 10 Minuten bei IHK)¹C in feuchtem Sauerstoff. Anschließend wird eine weitere

Oxydation durchgeführt, um die öffnungen, in denen die Phosphordiffusion stattgefunden hat, zu verschließen; zu diesem Zweck wird eine weitere Siliciumoxydschicht mit einer Dicke von etwa 1200 ÄE in feuchtem Sauerstoff bei erhöhter Temperatur angewachsen.

F i g. 3 zeigt einen Teil des rialbleiterkörpers nach dieser Bearbeitungsstufe. Auf einer Oberfläche 22 eines p ⁺ -Substrats 21 befindet sich eine η-leitende epitaktische Schicht 23. Auf der Oberfläche 24 der epitaktischen Schicht 23 liegt eine Siliciumoxydschicht 25 mit einer Dicke von mehr als 3500 ÄE. Ein η+ -Gebiet 26 ist zwischen dem p⁴-Substrat 21 und der n-leitenden epitaktischen Schicht 23 vergraben. Das η ·· -leitende vergrabene Gebiet 26 bildet einen pn-Übergang 27 in dem Substrat. Das η" -leitende vergrabene Gebiet 26 erstreckt sich auch in der niedriger dotierten n-leitenden epitaktischen Schicht 23, während die gestrichelte Linie 28 die Kontur einer Phosphorkonzentration bezeichnet, die der Hintergrunddotierung dieser Schicht entspricht, wobei sich diese Kontur etwa 2 μπι von der Oberfläche 24 erstreckt. Auf der Oberfläche 24 befindet sich ein mit Phosphor diffundiertes n⁴-Kollektorkontaktgcbiet 30, das unmittelbar oberhalb eines Endteils des vergrabenen Gebietes 26 liegt. Die gestrichelte Linie 31 bezeichnet die Kontur einer Phosphorkonzentration, die der Hintergrundkonzentration in der Schicht 23 entsprichi. welche Kontur sich in einem Abstand von höchstens 0,75 μπι von der Oberfläche 24 erstreckt. Ein isolierender Schichtteil 32 aus einem Phosphorsilikatglas, der durch weitere Oxydation verdickt ist, befindet sich in der Öffnung, in der die Diffusion zur Bildung des Gebietes 30 stattgefunden hai.

Der nächste Herstellungsschritt besteht darin, daß weitere Öffnungen in der Siliciumoxydschicht durch einen photographischen Ätzschrit! angebracht werden. Dann wird Bor in diese Öffnungen hincindifftindicri. Die Bordiffusion besteht aus einem Niederschlagsschritt zur Bildung eines Oherflächcnschiehtwiderslands von 30 Ω pro Quadrat und aus einen Diffusionsschritt während 10 Minuten bei 1100"C.

Anschließend werden durch einen weiteren photo graphischen Ätzschritt Öffnungen in der Siliciumoxydschicht angebracht, wobei diese Öffnungen auch die Oberflächenteile umfassen, die von einigen der mit Bor diffundierten Gebiete eingenommen sind. Eine mit Bor dotierte Oxydschicht mit einer Dicke von 0,5 μπι wird dann über die ganze Oberfläche aus einem Gemisch von Diboran (BiHt,) und Silan (S1H4) in Sauerstoff niedergeschlagen. Nach diesem Niederschlag wird eine Molybdänschicht mit einer Dicke von 1,0 μ 111 über die ganze Oberfläche der mit Bor dotierten Oxydschicht niedergeschlagen.

Fig. 4 zeigt den Körper in dieser Bcarbeitungsslule. Der Bordiffusionsschritt ergibt p* -Oberflächengcbiete 34, die zur Definition der Isolierwand dienen müssen, und p⁴ -Oberflächengcbiole 35, die als Basiskontaktleilc dienen müssen. Die p«-Gebiete 34 befinden sich auf Teilen 36 der Oberfläche, während die p ⁺-Gebiete 35 auf Teilen 37 der Oberfläche liegen, wobei die erwähnten Teile 36 und 37 als öffnungen in der Oxydschicht 25 definiert sind. Die mit Bor dotierte Oxydschicht 41 erstreckt vieh in unmittelbarer Berührung mit der Siliciumoberfläche an einer mittleren Öffnung in der thermisch gewachsenen Oxydschicht 25. Die Molvbdänschicht 42 erstreckt sich völlig oberhalb lIl'i mit Bor dotierten Oxydschicht 41.

Durch einen photographischen Al/schritt werden Öffnungen in der Molybdänschicht und in der darunterliegenden mit Bor dotierten Oxydschicht unter Verwendung eines einzigen Maskierungsschrittes angebracht. Durch, die öffnungen werden die Oberflächenteile 36 des Siliciums, auf denen sich die p⁺-Gebicte 34 erstrecken, Oberflächenteile, die sich unmittelbar oberhalb der n ⁺ -Kollektorkontaktgebiete 30 befinden, und weitere Oberflächenteile, die sich je praktisch zentral oberhalb eines vergrabenen Gebietes 36 befinden und deren Abmessung und Lage endgültig für die Diffusion einer Transistor-Emiaerdotierungskonzentration bestimmt ist, freigelegt. Es sei bemerkt, daß in dieser Bearbeitungsstufc die Oberflächenteile 37 oberhalb der ρ⁴-Basiskontaktgebiete 35 nach wie vor mit der mit Bor dotierten Oxydschicht überzogen sind.

Der Halbleiterkörper wird dann einem Protoncnbeschuß bei 700⁰C unter genau den gleichen Bedingungen in bezug auf Orientierung, Energie und Dosis wie in dem obenbeschriebenen Ausführungsbeispiel unterworfen.

F i g. 5 zeigt den Körper nach dem Protonenbeschuß und dem Erhitzungsschritt. Auf Teilen der Oberfläche 24 befinden sich Teile der Siliciumoxydschicht 25, die mit der mit Bor dotierten Oxydschicht 41 überzogen ist, während auf anderen Teilen der Oberfläche 24 die mit Bor dotierte Oxydschicht 41 in unmittelbarem Kontakt mit dem Silicium ist. Auf allen Teilen der Schicht 41 sind Molybdänschichtteile 42 vorhanden. Durch öffnungen 43 in der Molybdänschicht 42 und in den darunterliegenden Oxydschichtteilen 41 und 25 werden die Oberflächenteile 36 freigelegt. Eine öffnung 44 zeigt den Oberflächenteil, an dem Phosphordiffusion zur Bildung des n¹ -Kollcktorkoniaktgcbictcs 30 stattgefunden hat. Eine weitere Öffnung 45 ist praktisch zentral oberhalb des vergrabenen Gebietes 25 angebracht. Der Protonenbeschuß an diesen Öffnungen und die Erhitzung auf 700"C während des Prolonenbcschusses ergeben die in Fig. 5 dargestellte Struktur. Der Beschüß in den Öffnungen führt beschädigungen in der Nähe der Grenzfläche zwischen der epitaktischen Schicht 23 und dem Substrat 21 herbei, während bei der Erhitzungstempcratur von 700"C eine erhöhte Diffusion von Bor aus dem höher dotierten Substrat 21 in die niedriger dotierte epitaktische Schicht 23 an Stellen auftritt, die sich unmittelbar unterhalb der öffnungen 43 befinden. Weiter bewirken der Beschüß und die Erhitzung, daß die anfänglich diffundierten Borkonzentrationen in den p* -Gebieten 34 sich weiter in der epitaktischen Schicht erstrecken. Dies ergibt die Bildung von p+-Isolicrwändcn 51, die sich zwischen der Oberfläche der epitiikiischen Schicht und dem Substrat 21 erstrecken. An der Stelle der Öffnungen 41 führt der Protonenbeschiiß Beschädigungen an den unterliegenden Teilen der cpitakt;sehen Schicht in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem n-lcitcnden Material der epitaktischen Schicht und dem η' -leitenden vergrabenen Gebiet herbei, während bei der Erhitzungstemperatur von 700"C erhöhte Diffusion von Phosphor aus dem höher dotierten vergrabenen Gebiet 26 in die niedriger dotierte epitaktische Schicht 23 an einer unmittelbar unterhalb der öffnung 44 liegenden Stelle auftritt. Der Proloncnbeschuß an der Stelle der Öffnung 44 führt auch Beschädigungen an dem Teil der epitaktischen Schicht herbei, der sich unmittelbar unterhalb des zuvor diffundierten η ' -Gebietes 30 befindet, während bei der Erhit/ungsicmperatur von 700"C erhöhte Diffusion von Phosphor in den unterliegenden Teil der epitaktischen Schicht aus dem 11 •'-Gebiet 30 auftritt. Die gleichzeitig durchgeführte erhöhte Diffusion von Phosphor in entgegengesetzten Richtungen veranlaßt die Bildung

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eines ununterbrochenen η+-Gebietes 52, das sich zwischen der Oberfläche der epitaktischen Schicht und der Öffnung 44 in dem η+-leitenden vergrabenen Gebiet 26 erstreckt, wobei das erwähnte Gebiet 52 einen Verbindungsweg niedrigen Widerstands zwischen der Oberfläche, auf der ein Kollektorkontakt angebracht werden muß, und dem vergrabenen Gebiet 26 bildet. Der Protonenbeschuß des Oberflächenteils an der Öffnung 45 führt Beschädigungen an den darunterliegenden Teilen der η-leitenden epitaktischen Schicht in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem n-leitenden Material der Schicht und dem η + -leitenden vergrabenen Gebiet 26 herbei, während bei der Erhitzungstemperatur von 700°C eine erhöhte Diffusion von Phosphor aus dem höher dotierten η+-leitenden vergrabenen Gebiet 26 in die niedriger dotierte η+ -leitende epitaktische Schicht an einer unmittelbar unterhalb der Öffnung 45 liegenden Stelle auftritt. Dadurch wird ein höher dotierter η+ -Teil 53 gebildet, der sich unmittelbar unterhalb der Öffnung 45 erstreckt, wobei mit der gestrichelten Linie 54 die eben gebildete Kontur der Phosphorkonzentration angedeutet wird, die der Hintergrundkonzentration in der epitaktischen Schicht entspricht.

Aus obenstehendem geht hervor, daß durch den Protonenbeschuß und den Erhitzungsschritt eine erhöhte Diffusion über Grenzflächen zwischen höher und niedriger dotierten Gebieten an drei verschiedenen Stellen auftritt, die durch Öffnungen 43, 44 und 45 bestimmt sind, wobei diese erhöhte Diffusion gleichzeitig durchgeführt wird und die p + -lsolierwände 51 der integrierten Schaltung, die η ♦ -Kollektorkonlaktgebiete 52 von Transistoren, die in Inseln gebildet werden müssen, die in der epitaktischeh Schicht durch die Isolierwände 51 definiert sind, und die η * -Kollektorgebietsteile 53 der erwähnten Transistoren, die sich unmittelbar unterhalb der Emittergebiele dieser Transistoren erstrecken müssen, auf zweckmäßige Weise definiert werden, wobei die erwähnten Etnittcrgebiete durch einen anschließenden Diffusionsschritt gebildet werden. Danach werden die Molybdänschichtteile 42 entfernt. Anschließend wird ein Erhitzungsschritt bei 950⁰C durchgeführt, um Bor in das unterliegende Silicium aus mit Bor dotierten Oxydschichtlcilen hineinzudiffundieren, die in unmittelbarem Kontakt mit der Siliciumoberfläche stehen. An den Stellen, an denen die mit Bor dotierten Oxydschichtteile auf Teilen der thermisch angewachsenen Oxydschicht 25 liegen, dringt kein Bor in das unterliegende Silicium ein, weil diese Teile der Schicht 25 als Maske dienen. Dann wird ein Emitterdiffusionsschritt durchgeführt. Die Phosphorquelle für diese Emitterdiffusion ist Phosphingas in Stickstoff in einem Verhältnis von 100 ppm. Dieses Gemisch wird mit Sauerstoff in einem Diffusionsofen gemischt, wonach in einer ähnlichen Atmosphäre bei 900°C während 10 Minuten erhitzt wird. Dadurch wird erreicht, daß der in die Öffnungen 43, 44 und 45 hineindiffundierte Phosphor in der Siliciumoxydschicht nach Entfernung der Molybdänmaskierungsschicht zurückbleibt. An der Öffnung 45 wird eine η ^f -Emittergebietkonzentration von Phosphor 57 (F i g. 6) erhalten, wobei die gestrichelte Linie 58 die Kontur bezeichnet, und wobei die diffundierte Phosphorkon/entraiion gleich der Mintergrundkonzcntration in der epitaktischen Schicht ist. In den Öffnungen 43 werden η'-Gebiete 59 gebildet, die für die Herstellung nicht wesentlich sind; das Hauptmerkmal dieses Schrittes ist aber, daß die F.mittergebietkonzenlration 57 nach dem Protonenbeschuß gebildet wird, ohne daß ein weiterer Maskierungsschritt durchgeführt werden muß. Ferner wird der Phosphor auch in den Oberflächenteil eindiffundiert, der auch durch die Öffnung 44 freigelegt > ist, wobei die Oberflächenkonzeniration des η+ -Kollektorkontaktgebietes 52 erhöht wird. Die zuvor aus den. Teilen der mit Bor dotierten Oxydschicht 41 in die unmittelbar unterliegenden Siliciumoberflächenteile durchgeführte Diffusion hat zum Zweck, ein p-leitendes

i» Oberflächengebiet 60 zu definieren, dessen Außenumfang durch die ρ+ -Gebiete 35 begrenzt wird und dessen Innenumfang sich unterhalb des Endes des η ⁺ -Gebietes 57 befindet.

Der nächste Bearbeitungsschritt besteht aus dem

r> Niederschlagen einer Aluminiummaskierungsschicht mit einer Dicke von 1 μηι auf der ganzen Oberfläche, einschließlich der restlichen Teile der Oxydschicht 41 und der Phosphorglasschichten, die während des vorangehenden Diffusionsschrittes in den Öffnungen 43,

-'s» 44 und 45 gebildet sind. Durch einen photographischen Ätzschritt werden Öffnungen in der Aluminiumschicht gebildet, wobei die erwähnten Öffnungen nahezu den von den Transistorbasisgebieten einzunehmenden Gebieten entsprechen. Eine genaue Lokalisierung dieser

->> Öffnungen ist nicht notwendig; das wesentliche Kriterium besteht darin, daß die Öffnungen in der Schicht 41, wo die η+ -Gebiete 57 bis zu der Oberfläche reichen, frei von Aluminium sind, während die Öffnungen in der Schicht 25—41, wo die η · -Kollektor-

s<i kontaktgebiete 52 bis zu der Oberfläche reichen, durch das Aluminium maskiert werden.

F i g. 7 zeigt die Aluminiumschicht 62 mit einer darin angebrachten Öffnung 63, wobei die Öffnung 63 das Gebiet der Oberfläche umfaßt, auf dem sich die zuvor

ii diffundierten ρ' -Basiskontaktgebiete 35 und die p-leilende Oberflächenschicht 60 erstrecken. Das verbleibende Phosphorglas in der zuvor gebildeten Öffnung 45, wo die n + 'F-mittergebietkonzentration 57 diffundiert ist, wird durch eine einfache leichte Ätzbehandlung

»ι entfernt.

Der Halbleiterkörper wird dann in die Auftreffkammer eines Borionenimplantationsapparates gesetzt. Die Implantation zum Definieren von Teilen der Transistorbasisgebietc, die unmittelbar unterhalb der zuvor

■π diffundierten Emittergebietkonzentration 57 liegen müssen, wird mit Borionen mit einer Energie von 100 keV und einer Dosis von I 10¹⁴/cm² durchgeführt. Diese Implantation und die anschließende Ausglühbehandlung führen zu der Struktur nach F i g. 7. Die Lage

'.ii des Emitter-Basis-Übergangs 65 und die Lage des direkt unterhalb dieses Übergangs liegenden Teils des Kollektor-Basis-Übcrgangs 66 werden gleichzeitig durch diese Borioncnimplantation bestimmt, wobei die Borionen nur über ein bestimmtes Gebiet der

>^r> Oberfläche in der Öffnung in der Siliciumoxydschicht 41 in den Halbleiterkörper durch Beschüß eingebaut werden, welches Gebiet sich oberhalb der zuvor diffundierten Emittergebietkonzentration 57 erstreckt. An dieser Stelle dringen die Borionen direkt in das

M) Silicium ein und werden durch das erwähnte Gebiet mit der diffundierten Emittergebietkonzentration hin implantiert. Über die mit Bor dotierte Oxydschicht 41, die auf der Oberfläche in der Öffnung 63 verbleib!, triit praktisch keine Implantation auf. Der Emitter-Basis-

ii) Übergang 65 und der Kollektor-BasK Übergang M). :ie gleichzeitig definiert werden, erstrecken sich in Abständen von 0.3 μιη Iv.w. 0.5 (im von der Oberflaehe in der Nahe des Emittergebietes 57. Das Kollektorge

biet des Transistors enthält den verbleibenden n-leitenden Teil der Insel in der η-leitenden epitaktischen Schicht und das hoch dotierte Gebiet 26, 53, 52. Diese Konfiguration des Kollektorgebietes schafft einen Transistor mit einer sehr niedrigen Kollektor-Basis-Übergangskapazität und einem niedrigen Kollektorreihenwiderstand. Der niedrige Kollektor-Basis-Übergangswiderstand ist darauf zurückzuführen, daß die zu dem Kollektor-Basis-Übergang 66 gehörige Erschöpfungsschicht sich an Stellen außerhalb des Emittergebie- m tes über einen großen Abstand in dem in der ursprünglichen epitaktischen Schicht gebildeten n-leitenden Kollektorteil erstrecken kann. Wenn der Teil 53 des η+ -Teils des Kollektorgebietes, der sich in geringerer Entfernung von der Oberfläche erstreckt, ι "■ nur rings um das Emittergebict angebracht wird, wird ein niedriger Kollektorreihenwiderstand erhalten.

Die verbleibenden Teile der Aluminiumschicht 62 werden entfernt, bevor der erwähnte Erhitzungsschriti bei 800⁰C während 30 Minuten durchgeführt wird. .>u

Durch einen weiteren photographischen Ätzschritt werden öffnungen in den verbleibenden Teilen der zusammengesetzten Isolierschicht 25, 41 angebracht, durch die die ρ+ -Basiskontaktgebiete 35 und die η+ -Kollektorkontaktgebiete 52 freigelegt werden. Eine :·ί metallene Kontaktschicht wird dann auf der ganzen Oberfläche niedergeschlagen; diese Schicht besteht aus einer dünnen Titanschicht mit einer Dicke voi z.B. 1000 ÄE auf der Siliciumoberfläche und aus einer Aluminiumschicht mit einer Dicke von 0,6 μηι auf der in Titanschicht. Durch den photographischen Ätzschriu wird die Titan/Aluminiumkontaktschicht definiert zur Bildung der in Fig. 8 dargestellten Kontaktstruktur, in der das Emittergebiet 57 mittels eines Titan/Aluminiumteils 67 kontaktiert ist, die p + -Basiskonlaktgebiete r> mittels Titan/Aluminiumschichttcile 68 kontaktiert werden, und das η *-Kollektorkontaktgebiet mittels eines Titan/Aluminiumschichlteils 69 kontaktiert wird. Diese Kontaktteile dcrTitan/Aluniiniumschicht erstrekken sich weiter über die Siliciumoxydschicht 25, 41 in w Kontakt mit anderen Schallungsclementen der integrierten Schaltung und bilden zusammen ein Verbindungsmuster mit Endteilen der Anschlußleiter. An der gegenüberliegenden Oberfläche des Halbleiterkörpern wird eine metallene Kontaktschicht zur Bildung eines r. Kontaktes niedrigen Widerstandes mit dem ρ · Substrat 21 niedergeschlagen.

Dann wird der Körper während 15 Minuten auf 500⁰C erhitzt, um den Kontakt /wischen d:n Titanschichtteilen und der Siliciumoberfläche zu verbessern, -c

Es dürfte einleuchten, daß unter gewissen Bedingungen die Aluminiumschicht 62. die während des Borioncniinplanlalionsschrittcs als Maske verwendet wird, nicht erforderlich ist. Dies trifft zu, wenn die Eindringliefe der Borionen derartig ist, daß In.planta- Vi tion nicht über die isolierenden .Schichtteile 25, 41 auf der Oberfläche auftreten kann, und wenn der freigelegte Oberflächenteil, auf dem sich das η ♦ -Kollektorkontaktgebiet 52 erstreckt, genügend hoch mit Donatordotierungsstoff dotiert ist, um Überdotierung durch Borionen hu zu vermeiden, die an dieser Stelle implantiert werden, wenn eine derartige Aluminiummaskierungsschicht nicht vorhanden ist

Nachstellend wird an Hand der Hj.'. 4-12 ein Ausführungsbeispiel zur Herstellung einer integrierten ■·■· Halbleiterschaltung mit einer sogenannten »kollektorbotticho-lsolierting beschrieben. Es wird \on einem ρ --Siliciumsubsirat ausgegangen, das gleichmäßig mn Bor in einer Konzentration von 5 ■ 10^M Atomen/cm³ dotiert ist. Eine Siliciumoxydschicht mit einer Dicke von 2000 ÄE wird auf der Substratoberfläche durch Oxydation in feuchtem Sauerstoff bei erhöhter Temperatur angewachsen. Durch einen photographischen Ätzschritt werden eine Anzahl von öffnungen in der Siliciumoxydschicht gebildet, welche Anzahl der Anzahl in einer in einer späteren Herstellungsstufe anzubringenden epitaktischen Schicht zu bildender Inseln entspricht. Danach wird in den öffnungen ein Diffusionsschritt zur Bildung von η+ -Oberflächengebieten in dem Substrat durchgeführt, wobei die Oberflächenkonzentration 5 · 10²⁰ Atome/cm³ beträgt. Anschließend wird die Siliciumoxydschicht entfernt und die Substratoberfläche für epitaktische Ablagerung vorbereitet Eine p'-Siliciumschicht mit einer Dicke von 2 μηι, die eine gleichmäßige Borkonzentration von 5 · 10'⁴ Atomen/cm^J enthält, wird dann epitaktisch auf der Substratoberfläche niedergeschlagen. Diese Schicht vergräbt die mit Phosphor dotierten η+ -Gebiete, und während des Niederschiagens tritt Diffusion von Phosphor aus den hochdotierten η+ -Gebieten in die oberliegenden Teile des leichtdotierten Materials der epitaktischen Schicht auf.

Eine Siliciumoxydschicht mit einer Dicke von 3000 ÄE wird dann auf der Oberfläche der epitaktischen Schicht durch Oxydation in feuchtem Sauerstoff bei erhöhter Temperatur angewachsen. Durch einen photographischen Ätzschritl werden Öffnungen in der Siliciumoxydschicht gebildet, und zwar an Stellen, die unmittelbar oberhalb der Randteile der vergrabenen η+-Gebiete befindlich sind. Dann wird ein Phosphordiffusionsschritt in den freigelegten Oberflächenteilen zur Bildung von η+ -Oberflächengebieten durchgeführt, die anschließend bei der Definition von η'-Wänden verwendet werden müssen, die sich durch die epitaktische Schicht hin von der Oberfläche zu den η + -leitenden vergrabenen Gebieten erstrecken.

Durch einen weiteren photographischen Ätzschritt werden weitere Öffnungen in der Oxydschicht angebracht und wird Bor in den freigelegten Oberflächenteil eindiffundiert, um ρ + -Oberflächengebiete zu definieren, die dann p + -Basiskontaktgebicte niedrigen Widerstandes bilden müssen.

Fig. 9 zeigt einen Teil des Halbleiterkörpers nach diesem Herstellungsschritt. Der Körper enthält ein p--Si!iciumsubstrat 81 mit einer Oberfläche 82, auf der eine ρ -leitende epitaktische Siliciumschicht 83 mit einer Dicke von 3 μηι befindlich ist. Auf der Oberfläche 84 der ρ -leitenden epitaktischen Schicht 83 befindet sich eine Siliciumoxydschicht 85. Ein vergrabenes η+ -Gebiet 86 erstreckt sich an der Substratoberfläche und in dem oberliegenden Teil der epitaktischen Schicht 83, wobei das Gebiet 83 durch die erste Phosphordiffusion in das Substrat 81 und die anschließende Diffusion von Phosphor in die epitaktische Schicht 83 während der Ablagerung dieser Schicht gebildet wird. An der Oberfläche der epitaktischen Schicht erstreckt sich ein η * -leitendes diffundiertes Gebiet oberhalb des Außenumfangs des vergrabenen η+ -Gebietes 86, wahrend sich zwei p + -Basiskontaktgebiete 88 oberhalb des vergrabenen η+ -Gebietes 86 erstrecken.

Anschließend werden öffnungen in der Siliciumowdschicht angebracht, welche öffnungen die Oberflächen· teile, die von den ρ'-Gebieten 88 ^"^,.Mommen werden, mit umfassen. Eine mit Bor dotierte Siliciumoxydi'chicht mit einer Dicke von (V> μηι wird (hum über die ganze Oberfläche aus einem Gemisch von Diboran

(EMHb) und Silan (S1H4) in Sauerstoff niedergeschlagen. Nach diesem Niederschlagvorgang wird eine Molybdänschicht mit einer Dicke von 1 μπι auf der ganzen Oberfläche der mit Bor dotierten Oxydschicht 89 niedergeschlagen. Durch einen photographischen Anschnitt werden Öffnungen in die Molybdänschicht und in den unterliegenden Siliciumoxydschichtteilen angebracht, durch die die Oberflächenteile, die von den η '-Gebieten 87 eingenommen werden, und weitere Oberflächenteile, die praktisch in der Mitte oberhalb der vergrabenen Gebiete 86 liegen, freigelegt werden, wobei sich die letzteren Oberflächenteile an den Stellen befinden, wo Transistor-Emitter gebildet werden müssen. In dieser Bearbeitungsstufe sind die p^J-Basiskontaktoberflächengebiete 88 nach wie vor mit der mit Bor dotierten Siliciumoxydschicht 89 und der darauf liegenden Molybdänmaskierungsschicht 90 überzogen.

Der Halbleiterkörper wird dann einem Proionenbeschuß bei 700^DC unter genau den gleichen Bedingungen in bezug auf Energie, Dosis und Orientierung wie in den vorangehenden Ausführungsformen unterworfen.

Fig. 10 zeigt einen Teil des Körpers nach diesem Protonenbesehuß und nach diesem Erhitzungssehritt.

Die Molybdänschicht 90 wirkl während des Protoncnbeschusscs als Maske. An der Stelle der Öffnung 91 führen Protonen, die auf den freigelegten Oberflächenteil fallen, innere Beschädigungen an der unterliegenden Kristallstruktur in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem ρ -Material der epilaktischen Schicht 83 und dem höher dotierten η ' -Gebiet 86 herbei. Bei iler Erhitzungstcmperatur von 700' C tritt eine erhöhte Diffusion von Phosphor über diese Grenzfläche aus dem höher dotierten n^! -Gebiet 81 in das niedriger dortie· te ρ -Gebiet der epitaktischen Schicht auf, wobei ein η⁴ -Teil 95, der sich von dem vergrabenen Gebiet 86 her erstreckt, gebildet wird. Der η—Teil 95 befindet sich genau fluchtrecht zu der Öffnung 91, wobei der pn-Übergang zwischen dem η⁴-Gebiet 95 und der ρ -leitenden epitaktischen Schicht sich in einem Abstand von etwa 1 μηι von der Oberfläche erstreckt. Ander Stelle der Öffnung 92. wo das η ' -Oberflächengebiei87(fi g. 9) freigelegt ist. führt der Protonenbeschuß innere Beschädigungen an der Kristallstruktur in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem ρ -Material der epitaktischen Schicht 83 und dem hoch dotierten η'-Gebiet 86 herbei. Bei der Erhitzungstemperatur von 700"C tritt eine erhöhte Diffusion von Phosphor über diese Grenzfläche aus dem höher dotierten η · -Gebiet 86 in da¹- niedriger dotierte ρ -Gebiet der epitaktischen Schicht auf. Weitere erhöhte Diffusion von Phosphor in entgegengesetzter Richtung tritt \on dem zuvor angebrachten ti'-Gebiet 87 in die unterliegende epitaktischc Schicht auf. Diese gleichzeitig durchgeführten erhöhten Diffusionen in entgegengesetzten Richtungen veranlassen die Bildung einer π+ -Wand 94, die sich zwischen der Oberfläche der epitaktischen Schicht und dem η+ -leitenden vergrabenen Gebiet 86 erstreckt. Diese Wand 94 definiert eine ρ--Insel in der epitaktischen Schicht. Das sogenannte »Bottich«-n + Gebiet, das durch die Wand 94 und das vergrabene Gebiet 86, 95 gebildet wird, bildet ein Kollektorgebiet eines Transistors, wobei die Emitter- und Basis-Gebiete anschließend in der Insel definiert werden. Isolierung des Transistors wird erhalten, wenn der Obergang zwischen dem n⁺-Bottichgebiet und dem p--Substrat und darauf liegenden epitaktischen Schichtteilen in der Sperrichtung vorgespannt ist. Durch die besonders niedrige Dotierung des p~-Substrats 81 und der Schicht 83 hat dieser Isolierungsübergang eine besonder niedrige Kapazität.

Der nächste Bearbcitungsschriti besteht aus de Entfernung der Molybdänmaskierungsschichtieile 9C Dann wird der Erhitzungsschritt bei 950¹ C während 31 Minuten durchgeführt, um Bor in Teile der Siliciumober fläche, auf denen die mit Bor diffundierten Oxydschicht teile 89 liegen, einzudiffunoieren. An den Stellen, ai denen die Schichtteile 89 auf den thermisch angewach senen Oxydschichtteilen 85 liegen, tritt keine Bordiffu sion in das Silicium auf, weil die unterliegendei Schichtteile als Maske wirken. Dies hat zur Eolgc. dal ein p-leitendes Oberflächengebiet unmittelbar unter halb der Teile der dotierten Oxydschichi 89 in direkten Kontakt mit der Oberfläche gebildet wird. Anschließen! wird ein Phosphordiffusionsschritt zur Bildung eine Emittergebietkonzentration von Phosphor in de öffnung 91 durchgeführt, welche Öffnung in de Siliciumoxydschichi 89 beibehalten \\ lid. Phosphor kam auch in die öffnung 92 eindiffundiert werden, die in de Siliciumoxydschicht 89 oberhalb der 11' -Wand 9' beibehalten wird, aber diese Diffusion hat nur dct Zweck, die Oberflächenkonzcniration an dieser Stell* etwas zu erhöhen.

Eine Aluminiumniaskierungsschicht mit einer Dicke von 1 μηι wird dann auf der ganzen Oberfläche niedergeschlagen. Durch einen weiteren photograph! sehen Älzschritl werden eine Anzahl von Öffnungen it der Aluminiumsehicht definiert, welche Öffnungen siel oberhalb ρ -Inseln befinden, die in der cpitaktischet Schicht durch die Kollekti>r-»Boltiche« 94, 86, 9' definiert werden. In dem Teil der in der Figur gc/eigtcr Schallung wird die Phosphorglasschichl, die in dei Dünung 91 in der mit Bor dotierten Siliciumoxuisehich 89 während der Phosphor-Emiiterdiifusion gebildet ist durch eine einfache leichte Ätzbehandlung entfernt.

Anschließend wird ein Borioncnimplantatioiisschrit mit Hilfe einer als Maske dienenden Aluminiumschieh durchgeführt. Dieser Honiiiplanialionsschritt wire durchgeführt, um einen Teil des Basisgebietes zi definieren, der unmittelbar unterhalb des Emittergebic tes in den Inseln, in denen Transistoren gebildet werdei müssen, liegen muß. Wie im vorangehenden Ausfüh rungsbeispicl kann die Aluminiummaskicrungsschich unter gewissen Bedingungen weggelassen werden vorausgesetzt, daß die η ' -Wandteile 51 an den Stellen an denen sie bis zu der Oberfläche reichen, eint genügend hohe Donatordotierung aufweisen, un Überdotierung durch die Borionen zu verhindern, die ai diesen Stellen implantiert werden, wenn eine solche Aluminiummaskierungsschicht nicht vorhanden ist.

Es sei bemerkt, daß in gewissen Inseln, die in dei ρ -leitenden epitaktischen Schicht durch n'-Wände 9< und vergrabene η' -Gebiete 86 definiert sind, andere Schaltungselemente als Transistoren, z. B. Widerstände gebildet werden können. In diesen Inseln wird die Emitterdiffusion nicht durchgeführt, und es ist nich erforderlich, daß in diesen Inseln das η+ -Gebiet 9! angebracht und die durch den Beschüß bewirkte erhöhte Diffusion durchgeführt wird. Implantation wire mit Borionen mit einer Energie von 100 keV und eine Dosis von 1 · 10'Vcm² durchgeführt. Diese Implanta tion ergibt die Struktur nach Fig. 11, bei der die endgültige Lage der Transistorgebiete und der Über gänge, wie in der Figur dargestellt, durch einer anschließenden Erhitzungsschritt definiert wird. F i g. 11 zeigt die mit Bor dotierten Stliciumoxydschichtteile 8* mit einer darauf liegenden Aluminiummaskierungs

schicht 97. IZine Öffnung 98 befindet sich in der Aluminiumschicht 97 oberhalb der Insel in ck-i epitaktischen Schicht. Die mit Bor dotierte Siliciumoxydschicht 89 bedeckt die Siliciumoberfläche in dieser öffnung, mit Ausnahme der zuvor gebildeten Öffnung 41 für f-Yotonenbeschuß und Emitterdiffusion. Implantation von Borionen wird nur in dem Teil der Insel durchgeführt, der unterhalb der öffnung in der Siliciumoxydschicht 89 liegt, wobei die Βυποηοι praktisch nicht über die mit Bor dotierte Siliciumoxydschicht 89 an dem übrigen Teil der Öffnung 98 in das Silicium implantiert werden. Borionen, die unterhalb der öffnung 91 implantiert werden, dringen durch die zuvor diffundierte Emitterkonzentration von Phosphor ein. Diese Bonmplantation definiert den Emitter-Basis-Übergang 99 und einen hochdotierten Teil 100 des Basisgebietes unmittelbar unterhalb des Emittergebietes, welcher Teil eine Fortsetzung der hochdotierten p-leitenden Oberflächenzone bildet, die durch Diffusion von Bor aus der mit Bor dotierten Oxydschicht 89 gebildet ist. Der übrige ρ -Teil der Insel in der ρ -leitenden epiiaktischen Schicht bildet auch einen Teil eines Basisgebietes, wobei der Busis-Kollektor-Übergang der Übergang zwischen diesem ρ -Teil und dem η ■-Gebiet ist, welch letzteres Gebiet durch die Wand 94 und das vergrabene Gebiet 86, 95 gebildet wird. Diese Transistorkonfiguration hat eine niedrige Basis-Koilektor-Übergangskapazität, weil die zu diesem Übergang gehörige Erschöpfungsschicht sich über einen großen Abstand in dem ρ--Teil des Basisgebietes erstrecken kann. Der Transistor weist infolge der Anbringung der n⁴-Kollektorstruktur 95, 86, 94 auch einen niedrigen Kollektorrcihenwidersland auf. Die integrierte Schaltung hat eine niedrige Isolierungsübcrgangskapazität. weil die zu dem Isolierungs-Übergang gehörige Erschöpfungsschicht sich über einen großen Abstand in dem ρ -Substrat und der epilaktischen Schicht erstrecken kann.

Die nächste Bearbeitungsstufe besteht aus der Entfernung der verbleibenden Teile der Aluminiumschicht 97. Dann wird der Halbleiterkörper einer Ausglühbehandlung bei 800C während 30 Minuten unterworfen.

Durch einen weiteren photographischen Ätzschritt werden öffnungen in der zusammengesetzten Isolierschicht 85, 89 angebracht, durch die die p'-Basiskonlaktteile 88 freigelegt werden. Metallene Kontaktschichten aus Than/Aluminium werden anschließend angebracht, gleich wie in dem vorangehenden Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, welche Schichten durch einen photographischen Ätzschritt definiert werden, so daß die Struktur nach Fig. 12 erhalten wird. Das η * -Emittergebiet wird mit Hilfe des Titan-Aluminiumtcils 103 kontaktiert: die p ⁺ -Basiskontaktgebiete werden mit Hilfe eines Titan-Aluminiumteils 104 kontaktiert, und die η+ -Wand 94 des Kollektors wird mittels eines Titan-Aluminiumteils 105 kontaktiert.

Dann wird der Körper 15 Minuten lang auf 500°C erhiti-.t. um den Kontakt zwischen der Siliciumoberfläche und den Titanschichtteilen zu verbessern.

Die Transistor-Emitter- und -Basisgebiete können in einer integrierten Schaltung durch übliche Diffusionstechniken gebildet werden, denen der Protonenbeschuß vorangeht. Bei Anwendung von Ionenimplantation zur Einführung der Basisdotierung kann diese Implantation auch vor der Einführung der Emitterdotierung durchgeführt werden. Der Protonenbeschuß zur Profilierung der hochdotierten Kollektorgebiete kann derart durchgeführt werden, daß diese Profilierung an nur einigen der Transistorstellen in der Schaltung erfolgt. Bei Abarten des dritten Ausführungsbeispiels kann die p-leitende Borbasisimplantation in gewissen Fällen fortgelassen werden. In anderen Fällen kann die Diffusion von Bor aus einer mit Bor dotierten Glasschicht weggelassen werden.

Das Verfahren kann auch bei der Herstellung anderer Halbieiteranordnungen. insbesondere bei der Herstellung von Anordnungen verwendet werden, bei denen Diffusion von Dotierungsstoffen über eine Grenzfläche aus einem hochdotierten Gebiet in ein darüberliegendes niedrigdotiertes Gebiet in Richtung auf eine Oberfläche des Halbleiterkörpers stattfinden soll, auf der die Bearbeitungsschritte durchgeführt werden, z. B. bei der Herstellung einer Kapazitätsdiode.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, bei dem ein Halbleiterkörper mit einer Grenzfläche zwischen einem höher dotierten Gebiet und einem niedriger dotierten Gebiet auf einer Temperatur gehalten wird, bei der eine Diffusion über die Grenzfläche aus dem höher dotierten Gebiet in das niedriger dotierte Gebiet auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper zur Erhöhung dieser Diffusion von der Seite der Grenzfläche her, auf der sich das niedriger dotierte Gebiet befindet, mit Teilchen oder Ionen einer derartigen Energie beschossen wird, daß sich Beschädigungen der Kristallstruktur in der Nähe der Grenzfläche bilden, und daß der Halbleiterkörper während des Beschüsses auf einer Temperatur gehalten wird, bei der eine erhöhte Diffusion von Dotierungsstoffen über die Grenzfläche aus dem höher dotierten Gebiet in den Bereich des niedriger dotierten Gebietes mit beschädigter Kristallstruktur auftritt.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschüß mit Protonen durchge führt wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschüß mit Neutronen durchgeführt wird.

   4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschüß mit Dotierionen durchgeführt wird, die in den Halbleiterkörper eingebaut werden und nicht nur Beschädigungen im Innern der Kristallstruktur herbeiführen, sondern auch die Leitfähigkeil und/oder den Leitfähigkeitstyp eines Gebietes des Körpers bestimmen.

   5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einschlag der bombardierenden Teilchen oder Ionen auf den Halbleiterkörper derartig ist, daß Kanalbüdung in dem Kristallgitter durch die erwähnten Teilchen oder Ionen herbeigeführt wird.

   6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für das höher dotierte Gebiet und für das niedriger dotierte Gebiet der gleiche Leitfähigkeitstyp gewählt wird.

   7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für das höher dotierte Gebiet und für das niedriger dotierte Gebiet verschiedene Leitfähigkeitstypen gewählt werden.

   8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Grenzfläche eine Grenzfläche zwischen einem Substratgebiet des Körpers und einer epitaktischen darauf befindlichen Schicht verwendet wird.

   9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das höher dotierte Gebiet im wesentlichen in das Substratgebiet und das niedriger dotierte Gebiet im wesentlichen in die epitaktische Schicht gelegt werden.

   10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Einschlag der Teilchen oder Ionen auf den Halbleiterkörper auf der Seite tier Grenzflache, auf der das niedriger dotierte Gebiet liegt, derart beschrankt wird, daß die durch den Beschüß bewirkte erhöhte Diflusion von Dotierungsstoffen ,his dem höher dotierten Gebiet in das niedriger dotierte Gebiet über nur einen Teil

   des Gebietes der Grenzfläche stattfindet.

   U. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschüß in Gegenwart einer Maske (5) auf der Oberfläche des Halbleiter^ri körpers durchgeführt wird, wobei die durch den Beschüß bewirkte erhöhte Diffusion von Dotierungsstoffen über einen Teil der Grenzfläche stattfindet, der durch eine Öffnung in der Maske definiert ist.

   to 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11,

   dadurch gekennzeichnet, daß im Halbleiterkörper zusätzlich ein weiteres höher dotiertes Gebiet als Oberflächengebiet angebracht und ebenfalls beschossen wird, so daß zwei erhöhte Diffusionen in

   is entgegengesetzter Richtung in das niedriger dotierte Gebiet stattfinden.

   13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß für die beiden höher dotierten Gebiete der gleiche erste Leitfähigkeitstyp gewählt

   2» wird, daß sie durch ein gemeinsames niedriger dotiertes Gebiet voneinander getrennt werden und daß die gleichzeitig durchgeführten, durch den Beschüß bewirkten erhöhten Diffusionen in entgegengesetzten Richtungen verwendet werden, um ein - 25 ununterbrochenes Gebiet vom ersten Leilfähigkeitstyp zwischen den höher dotierten Gebieten zu erhalten.

   14. Verfanren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, zur Herstellung eines planaren bipolaren Transistors, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Beschüß bewirkte erhöhte Diffusion durchgeführt wird, um den Umfang und die Dotierung eines Teils des Kollektorgcbietes zu definieren.

   15. Verfahren nach Anspruch 14. dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Beschüß bewirkte erhöhte Diffusion durchgeführt wird, um den Umfang und die Dotierung eines Teils des Kollektorgebietes, der sich unmittelbar unterhalb des Emittergebietes befindet, zu definieren.

   16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Transistor gebildet wird, der ein Kollektorgebiet mit einem hochdotierten Gebiet enthält, das sich unterhalb des Kollektor-Basis-Überganges befindet und einen ersten direkt unterhalb des Emittergebictes liegenden Teil und einen sich daran anschließenden zweiten Teil enthält, und daß ein Gebiet der gemeinsamen Oberfläche, an der die Transistorübergänge enden, beschossen wird, das in bezug auf Größe und Lage praktisch dem Gebiet der erwähnten Oberfläche entspricht, das von dem Emittergebiet eingenommen wird, so daß der erste Teil des hochdotierten Gebietes durch die erhöhte Diffusion einen kleineren Absland als der angrenzende zweite Teil von der gemeinsamen Oberfläche erhält.

   17. Verfahren nach Anspruch Ib, dadurch gekennzeichnet, daß tier Beschüß auf einem Gebiet der gemeinsamen Oberfläche durchgeführt wird, das durch eine Öffnung (45) in der Maskicrungsschicht auf der gemeinsamen Oberfläche Ireigelegt ist, wobei die Öffnung (45) anschließend zur Einführung der Emiücrdotierungskonzentration (57) in den Korper verwendet wird.

   18. Verfahren nach Anspruch lh otter 17. tladun Ί gekennzeichnet, daß fur this hohe· dotierte GcHk (2b) und tür das niedriger dotierte Geriet, zwischen denen die durch den Beschul! bewirkte erhöhte Dotierungsdiffusion stattfindet, tier gleiche eiste

   Leitfähigkeitstyp wie für das Kollektorgebiet gewählt wird und daß das höher dotierte Gebiet auf dem Oberflächenteil eines Substratgebietes vom ersten Leitfähigkeitstyp angeordnet wire-, während das niedriger dotierte Gebiet in einer epitaktischen Schicht (23) vom ersten Leitfähigkeitstyp auf dem Substratgebiet angeordnet wird.

   19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zur Herstellung einer integrierten Halbleiterschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß eine epitaktische Schicht vom ersten Leitfähigkeitstyp auf einem Substratgebiet vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp angeordnet wird, daß an der Grenzfläche das Substratgebiet höher als die epitaktische Schicht dotiert wird, und daß ein derartiger Teil der Oberfläche der epitaktischen Schicht beschossen wird, daß die durch den Beschüß bewirkte erhöhte Diffusion von Dotierungsstoffen vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp über einen Teil der erwähnten Grenzfläche aus dem Substratgebie! in die epitaktische Schicht wenigstens teilweise eine Wand vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp erzeugt, die sich von dem Substratgebiet zu der Oberfläche der epitaktischen Schicht erstreckt und eine Insel vom ersten Leitfähigkeitstyp in der epitaktischen Schicht umgibt.

   20. Verfahren nach Anspruch 19, daciirch gekennzeichnet, daß vor der Durchführung des Beschüsses ein Oberflächengcbiet vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp auf dem zu beschießenden Teil der Oberfläche der epitaktischen Schicht gebildet wird, welches Gebiet sich in, aber nicht durch die epitaktische Schicht hin erstreckt, und daß die durch den Beschüß bewirkte erhöhte Diffusion eine ununterbrochene Wand vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp zwischen dem Oberflächengebiet vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp und dem Substratgebiet bildet.

   21. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß zugleich mit der Wand der Umfang und die Dotierung eines Teils des Kollektorgebietes eines in der Insel in der epitaktischen Schicht zu bildenden Transistors durch die durch den Beschüß bewirkte ei höhte Diffusion aus einer hochdotierten vergrabenen Schicht an der Grenzfläche zwischen dem Substratgebiet und der epitaktischen Schicht erzeugt werden.

   22. Verfahrer, nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die durch den Beschüß bewirkte erhöhte Diffusion erzeugte Teil des Kollektorgebiets unmittelbar unterhalb des Emittergebietes angeordnet wird.

   23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand als der Teil des Kollektorgebietes, der sich zwischen der vergrabenen Schicht und der Oberfläche der epitaktischen Schicht erstreckt und einen Weg niedrigen Widerstands bildet, verwendet wird.

   24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zur Herstellung einer integrierten Halbleiterschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß eine vergrabene Schicht (86) vom ersten l.eitfähigkeiistyp /wischen einem Substrat^ biet (81) vom entgegengesetzten I utlahigkcitst\p und einer epitaktischen Schicht (83) w)ni entgegengesetzten l.eilfähigkeilslsp angeordnet wi;ü\ wobei die epu.iktischc Schicht (8!) eine niedrigere Dotierung .ils '.!it. M.Tgrah'vie Schicht (86) an tier /w ischm¹¹. L'eniVn Grenzfläche aufweist.

   und daß ein derartiger Teil (92) der Oberfläche der epitaktischen Schicht beschossen wird, daß die durch den Beschüß bewirkte erhöhte Diffusion aus dem vergrabenen Gebiet (56) in die epitaktische Schicht (83) wenigstens teilweise eine Wand (94) vom ersten Leiifähigkeitiityp definiert, die sich von der vergrabenen Schicht (86) bis zu der Oberfläche der epitaktischen Schicht (83) erstreckt, und eine Insel vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp in der tu epitaktischen Schicht umgibt.

   25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß, vor der Durchführung des Beschüsses, auf dem zu beschießenden Teil der Oberfläche der epitaktischen Schicht ein Oberflächengebiet (87) vom ersten Leitfähigkeitstyp gebildet wird, das sich in, aber nicht durch die epitaktische Schicht hin erstreckt, und daß die durch den Beschüß bewirkte erhöhte Diffusion eine ununterbrochene Wand vom ersten Leitfähigkeitstyp zwischen dem Oberflächengebiet (87) und der vergrabenen Schicht (86) bildet.

   26. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß zugleich mit der Wand der Umfang und die Dotierung eines unterhalb des

   2'i Emittergebietes liegenden Teils des Kollektorgebietes (95) des Transistors durch die durch den Beschüß bewirkte eihöhte Diffusion aus dem vergrabenen Gebiet in der Insel definiert werden, wobei das vergrabene Gebiet (86) und die Wand (94) weitere

   in Teile des Kollektorgebietes bilden, während das Emittergebiet und das Basisgebiet in der Insel gebildet werden, die von diesen Gebieten umgeben sind.

   27. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 26, i-"> dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Beschüß bewirkte erhöhte Diffusion an einer Anzahl von Stellen in dem Halbleiterkörper durchgeführt wird, um eine Anzahl von Wänden in der epitaktischen Schicht wenigstens teilweise zu definieren.

   in 28. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 26,

   dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Beschüß bewirkte erhöhte Diffusion an einer Anzahl von Stellen in dem Halbleiterkörper durchgeführt wird, um eine Anzahl von Transistor-Kollektorteilen zu

   ■r> erzeugen, wobei die Transistoren in oder im Zusammenhang mit einer der Inseln in der epitaktischen Schicht gebildet werden.