DE2728845A1

DE2728845A1 - Verfahren zum herstellen eines hochfrequenztransistors

Info

Publication number: DE2728845A1
Application number: DE19772728845
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr Phil Schwabe
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1977-06-27
Filing date: 1977-06-27
Publication date: 1979-01-18
Also published as: JPS5411683A; IT7824720A0; IT1108801B; US4175983A; DE2728845C2; FR2396411B2; GB1577405A; FR2396411A2

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen

Berlin und München VPA 77 P 1 O 7 2 BRD

Verfahren zum Herstellen eines Hochfrequenztransistors Zusatz zum Patent (Patentanm. P 26 05 641.7-33)

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Hochfrequenztransistors, insbesondere in einer integrierten Schaltung, der in einem Halbleiterkörper von benachbarten Halbleiterbauelementen durch Isolierschichten elektrisch isoliert ist, bei dem die Basiszone aus zwei unterschiedlich dotierten Bereichen besteht, von denen der eine Bereich die effektive Emitterbreite festlegt und durch Ionenimplantation hergestellt ist, nach Patent (Patentanmeldung P 26 05 641.7-33).

Um einen möglichst hohen Integrationsgrad bei integrierten Schaltungen zu erreichen, werden vielfach Hochfrequenztransistoren mit geringer Emitterbreite und kleinem Basisbahnwiderstand benötigt. Gewöhnlich wird die minimale Emitterbreite durch die mit der Fotolack- und Ätztechnik erzielbaren unteren Grenzwerte bestimmt. Weiterhin kann der Basisbahnwiderstand durch Implantation eines Stufenprofiles verringert werden (IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. ED 21, No. 4, April 1974).

Bekanntlich hat die Oxidisolationstechnik den Vorteil, daß keine Isolationswannen mit seitlichen Isolationsdiffusionen benötigt werden, um ein Bauelement elektrisch von einem benachbarten Bauelement zu trennen. Mit der Oxidisolationstechnik ist also ein höherer Integrationsgrad erzielbar.

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Um einen Hochfrequenztransistor mit möglichst geringer Emitterbreite und kleinem Basisbahnwiderstand anzugeben, der die Vorteile der Oxidisolationstechnik und der Fotolack- und Ätztechnik ausnützt, wurde bereits vorgeschlagen (vergleiche DT-OS 26 05 641), die Basiszone aus zwei unterschiedlich dotierten Bereichen herzustellen, von denen der eine die effektive Emitterbreite festlegt. Dabei kann der die effektive Emitterbreite festlegende Bereich aus einem Gebiet zwischen einer Oxidschicht und dem anderen Bereich der Basiszone bestehen.

Die Basiszone wird also in einem vorzugsweise p-dotierten aktiven Basisbereich und einem vorzugsweise p⁺-hochdotierten inaktiven Basisbereich verlegt. Der inaktive Basisbereich wird durch das "schnabelförmige" Gebiet begrenzt, das sich während der Oxy dation der isolierenden Oxidschichten gebildet hat. In diesem Gebiet verläuft nämlich der zur Basiszone entgegengesetzt dotierte Bereich schräg nach oben zur Oberfläche des Halbleiterkörpers. Zwischen dem inaktiven hochdotierten Basisbereich und der Oxidschicht ist also ein entgegengesetzt dotiertes Gebiet vorhanden, dessen Breite die effektive Emitterbreite darstellt. Damit können unabhängig von fototechnischen Prozessen Emitterbreiten von 0,1 bis 0,5 /um erzeugt werden. Außerdem verringert der inaktive Basisbereich den Basisbahnwiderstand.

Bei dem herkömmlichen Verfahren wird nach Diffusion des inaktiven Basisbereiches das Emitterfenster geöffnet und der aktive Basisbereich durch Ionenimplantation hergestellt. Dieser aktive Basisbereich wird dann einerseits durch die Oxidschicht und andererseits durch den inaktiven Basisbereich begrenzt, wodurch eine Selbstjustierung gegeben ist.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, dieses herkömmliche Verfahren weiter zu verbessern, so daß es weniger Verfahrensschritte aufweist und damit für eine Massenproduktion besser geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auch der andere Bereich der Basiszone zusammen mit dem einen Bereich durch Ionenimplantation hergestellt wird.

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Vorzugsweise wird eine Maskierungsschicht über den anderen Bereich während der Ionenimplantation vorgesehen.

In einer anderen Weiterbildung der Erfindung werden der eine und der andere Bereich der Basiszone in zwei Stufen implantiert, wobei die Maskierungsschicht vor der Ionenimplantation der zweiten Stufe aufgetragen wird.

Es ist vorteilhaft, daß als Maskierungsschicht eine Si^N^- Schicht verwendet wird.

Schließlich ist auch noch vorteilhaft, daß die Basiszone erst nach Offnen des Emitterfensters implantiert wird.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch den bereits vorgeschlagenen Transistor nach Ätzen des Emitterfensters und Diffusion der Emitterzone,

Fig. 2-4 Schnitte zur Erläuterung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, und Fig. 5-7 Schnitte zur Erläuterung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen. Verfahrens.

In Fig. 1 ist auf einem p-leitenden Halbleitersubstrat 1 mit einer durch Diffusion hergestellten n⁺-leitenden Kollektorzone 4 eine n⁺-leitende epitaktische Schicht 3 vorgesehen, wobei die Grenze zwischen dem Halbleitersubstrat 1 und der epitaktischen Schicht 3 durch eine Strichlinie 2 angedeutet ist. In der epitaktischen Schicht 3 befindet sich eine durch Ionenimplantation oder Diffusion hergestellte p-leitende Basiszone 5, die ihrerseits eine n⁺-leitende Emitterzone 6 enthält, die durch Diffusion durch ein Emitterfenster 7 hergestellt ist. Das Emitterfen- ster 7 wird einerseits durch eine Siliciumdioxidschicht 8 begrenzt und erstreckt sich andererseits über eine zur Isolierung von benachbarten Bauelementen dienende dicke Siliciumdioxid-

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schicht 9. Die in der Fig. 1 linke Begrenzung des Emitterfensters 7 ist nicht kritisch, so daß beim Ätzen des Emitterfensters 7 in die Siliciumdioxidschicht 8 dort keine genauen Abmessungen eingehalten werden müssen, was durch die Strichlinie 10 angedeutet ist. Das heißt, das Emitterfenster 7 könnte sich auch weniger weit oder noch weiter in der Fig. 1 nach links erstrekken, sofern nur ein benachbartes Bauelement nicht berührt und die Oberfläche der Zone 6 freigelegt wird.

Das Ätzen des Emitterfensters 7 führt nun dazu, daß infolge des Mitätzens der Siliciumdioxidschicht 9 die Basisweite an deren Rand verringert wird, so daß anstelle der eigentlichen Basisweite Wg dort eine verringerte Basisweite Wg' auftritt, die Anlaß zu Kollektor-Emitter-Kurzschlüssen geben kann.

In den Flg. 2 bis 7 sind einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1.

An der Erfindung ist wesentlich, daß die Basiszone 5 erst nach öffnung des Emitterfensters 7 implantiert wird. Die Implantationsenergie wird dabei so gewählt, daß das Dotierungsmaximum der Basiszone 5 unter einer Maskierungsschicht liegt. Da zwischen der Basisimplantation und der Emitterdiffusion kein Ätzschritt stattfindet, wird auch entlang der Siliciumdioxidschicht 9 eine konstante Basisweite erreicht. Diese Prozeßfolge ist sowohl für eine Einstufenbasis als auch für eine Zweistufenbasis anwendbar.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach Diffusion der Kollektorzone 4 und eines p⁺-leitenden Basiskontakt-Anschlußgebietes 11. Außerdem ist auf der Oberfläche der epitaktischen Schicht 3 eine Siliciumnitridschicht 12 vorgesehen. Das p-leitende Halbleitersubstrat 1 hat zum Beispiel einen spezifischen Widerstand von 0,5 0hm cm und ist (100)-orientiert. Die Kollektorzone 4 (buried layer) hat einen Schichtwiderstand von 30 Ohm/o . Die epitaktische Schicht 3 hat zum Beispiel einen spezifischen Widerstand von 0,8 0hm cm und ist 2,0 /um dick. Die durch die Si-

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liciumdioxidschicht 9 ausgefüllten Gräben 13 werden zunächst mit einer Tiefe, von 1,5 /um in die epitaktische Schicht 3 eingebracht. Durch die nachfolgende Oxydation dieser Gräben 13 entsteht die 2,0 /um dicke Slliciumdioxidschicht 9. Die Siliciumnitridschicht 12 wird nach der Diffusion der Kollektorzone 4 und des Basiskontakt-Anschlußgebietes 11 in einer Dicke von 1600 8 aufgebracht.

Nach Ätzen des Emitterfensters 7 in die Siliciumnitridschicht und Auftragen einer Fotolackschicht 14 mit einem Fenster 15 wird die Basiszone 5 in die epitaktische Schicht 3 implantiert, was durch Pfeile 16 angedeutet ist (Fig. 3). Die Implantationsenergie wird dabei so gewählt, daß das Dotierungsmaximum der Basiszone 5 unter der Siliciumnitridschicht 12 liegt, um eine Verbindung zwischen dem Basiskontakt-Anschlußgebiet 11 und dem Bereich der nachfolgenden Emitterdiffusion herzustellen. Für die Ionenimplantation dient die Fotolackschicht 14 als Maskierungsschicht.

Die Fig. 4 zeigt den fertig hergestellten Transistor mit einem Kollektorkontakt 17» einem Emitterkontakt 1Θ und einem Basiskontakt 19, die alle aus Metall bestehen. Zuvor wurde noch in die Siliciumnitridschicht 12 ein Fenster 20 zum Basiskontakt-Anschlußgebiet 11 eingebracht.

Die Implantationsenergie beträgt vorzugsweise 150 keV, während für die Implantationsdosis 8,5 . 10 ^ bevorzugt wird.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann der Basisbahnwiderstand durch Implantation eines Stufenprofiles verringert werden. Hierfür ist ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung in den Fig. 5 bis 7 dargestellt. Diese Figuren zeigen die Herstellung eines Transistors zusammen mit einem hochohmigen Widerstand 20, wobei in Fig. 5 der Transistor vor der Beschichtung mit der Siliciumnitridschicht 12 dargestellt ist (in diesem Ausführungsbeispiel wird die Fotolackschicht 14 vor der Siliciumnitridschicht 12 aufgebracht).

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Im einzelnen ist in Fig. 5 rechts vom späteren Transistor eine weitere N⁺-dotierte Zone 24 vorgesehen, die zusammen mit der n^-leitenden Kollektorzone 4 durch Diffusion hergestellt wird. Zusammen mit dem Basiskontakt-Anschlußgebiet 11 werden in die epitaktische Schicht 3 vor Auftragen der Fotolackschicht 14 durch Diffusion p⁺-leitende Widerstandanschluß-Kontaktgebiete und 22 eingebracht.

Nach Implantation der Basiszone 5 (vergleiche die Pfeile 16 in Fig. 5) wird die Siliciumnitridschicht 12 aufgetragen (Fig. 6) und anschließend eine erneute Ionenimplantation durchgeführt, was durch Pfeile 26 angedeutet ist. Dadurch erhöht sich die Dotierungskonzentration der Basiszone 5 an der Oberfläche und entsteht gleichzeitig der hochohmige Widerstand 20. Schließlich werden noch zusätzlich zu den Kontakten 17, 18 und 19 Kontakte 27 und 28 für den hochohmigen Widerstand 20 hergestellt.

5 Patentansprüche
7 Figuren

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e e r s e i t e

Claims

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Patentansprüche

^erfahren zum Herstellen eines Hochfrequenztransistors, insbesondere in einer integrierten Schaltung, der in einem Halbleiterkörper von benachbarten Halbleiterbauelementen durch Isolierschichten elektrisch isoliert ist,

bei dem die Basiszone aus zwei unterschiedlich dotierten Bereichen besteht, von denen der eine Bereich die effektive Emitterbreite festlegt und durch Ionenimplantation hergestellt ist,

nach Patent (Patentanmeldung P 26 05 641.7-33)»

dadurch gekennzeichnet, daß auch der andere Bereich (6) der Basiszone zusammen mit dem einen Bereich (7) durch Ionenimplantation hergestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Maskierungsschicht über dem anderen Bereich (6) während der Ionenimplantation vorgesehen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine und der andere Bereich der Basiszone in zwei Stufen implantiert werden, wobei die Maskierungsschicht vor der Ionenimplantation der zweiten Stufe aufgetragen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Maskierungsschicht eine Si^N^-Schicht verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Basiszone erst nach Öffnen des Emitterfensters implantiert wird.

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