DE1564423B2

DE1564423B2 - Verfahren zum herstellen eines doppeltdiffundierten transistor sowie nach diesem verfahren hergestellter transistor

Info

Publication number: DE1564423B2
Application number: DE19661564423
Authority: DE
Inventors: Jack Stewart Watford Hertfordshire Lamming (Grossbritannien)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1965-07-30
Filing date: 1966-07-27
Publication date: 1973-03-01
Also published as: DE1564423A1; US3852127A; GB1145121A; BE684752A; SE340128B; NL6610401A; AT278093B; DE1564423C3; ES329618A1; CH464358A

Description

und Basiszonen nacheinander dadurch hergestellt werden, daß in einen ersten freigelegten Teil einer flachen Oberfläche des Halbleiterkörpers vom ersten Leitungstyp ein für den ersten Leitungstyp charakteristischer Dotierungsstoff eindiffundiert wird, der im Halbleitermaterial des Körpers eine verhältnismäßig niedrige Diffusionsgeschwindigkeit hat und eine verhältnismäßig hohe Konzentration liefert, und daß dann in einem zweiten freigelegten Teil der einen flachen Oberfläche des Körpers, welcher einen größeren Flächeninhalt als der erste Teil hat und diesen einschließt, ein für den entgegengesetzten Leitungstyp charakteristischer Dotierungsstoff eindiffundiert wird, der eine verhältnismäßig hohe Diffusionsgeschwindigkeit im Material des Halbleiterkörpers aufweist und der in demjenigen Teil des Körpers, der den vorher eindiffundierten, für den einen Leitungstyp charakteristischen Dotierungsstoff enthält, selektiv verzögert wird.

Die gewünschte Gestaltung der Basiszone ergibt sich durch die selektive Verzögerung der Diffusion des für den entgegengesetzten Leitungstyp charakteristischen Dotierungsstoffes. Während dieser Diffusion werden die Lage des Emitter-Basis-Uberganges und die Lage des Kollektor-Basis-Überganges gleichzeitig bestimmt, und es werden gleichzeitig ein unterhalb der Emitterzone liegender verhältnismäßig dünner Teil der Basiszone und ein dickerer Teil der Basiszone, der sich bis zur erwähnten Oberfläche erstreckt und von dieser Oberfläche her gerechnet tiefer im Körper liegt als der unmittelbar unterhalb der Emitterzone liegende dünne Teil, erhalten. Auf diese Weise ist es möglich, mittels eines Diffusionsverfahrens, bei dem im Gegensatz zur üblichen Herstellung eines doppeltdiffundierten Transistors die Emitterdiffusion von der Basisdiffusion erfolgt, einen dünnen Basiszonenteil unterhalb der Emitterzone, was für eine für Hochfrequenzbetrieb geeignete Vorrichtung erwünscht ist, sowie einen sich bis zur Oberfläche und tiefer im Halbleiterkörper erstreckenden dicken Teil, wodurch sich ein niedriger Basisreihenwiderstand ergibt, zu erhalten.

Der obenerwähnte Nachteil, daß der Basis-Kollektor-Übergang örtlich durch die Diffusion des Emitterdotierungsstoffes aus ihrer Anfangslange vorgeschoben wird, tritt beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht auf, vielmehr wird der Basisvorschubeffekt umgekehrt.

Der Halbleiterkörper kann aus Silizium, Germanium oder einer III-V-Halbleiterverbindung, wie Galliumarsenid, bestehen. Der Aufbau eines durch das Verfahren nach der Erfindung hergestellten Transistors wird unter anderem durch den Wert des im Halbleitermaterial des Körpers erzielbaren Diffusionsverzögerungseffektes bestimmt. Bei diesen drei Materialien ist der Diffusionsverzögerungseffekt im allgemeinen am stärksten im Galliumarsenid und am schwächsten im Germanium. Der Verzögerungseffekt ist stark, wenn einer der Dotierungsstoffe in einem Teil des Körpers in einer erheblich größeren Menge als sowohl die Konzentration des anderen Dotierungsstoffes als auch die spezifische Ladungsträgerkonzentration n_t vorhanden ist. Bei typischen Diffusionstemperaturen gilt:

Ge (700 bis 900° C) n_t = 3 · 10¹⁸ bis 10¹⁹ cm"', Si (1000 bis 1200° C) n, = 3 ■ 10¹⁸ bis 10^lfl cm-»,

GaAs (700 bis 900° C) /ι,- = 2 · 10¹⁶ bis 10¹⁷ cm-^;'.

Die zur Erzielung eines starken Diffusionsverzögerungseffekts erforderliche Dotierungsstoffkonzentration ist in Germanium nicht leicht erreichbar.

Wenn hier von der Bildung der Emitterzone durch die erste Diffusion des für den ersten Leitungstyp charakteristischen Dotierungsstoffes die Rede ist, muß darunter eine derartige Diffusion des Stoffes verstanden werden, daß sich eine geeignete Emitterdotierungsstoffkonzentration in dem Teil des Körpers ergibt, in dem sich am Ende des Verfahrens der Emitter befindet und dessen Grenze, d. h. der Emitter-Basis-Übergang, durch die nachfolgende Diffusion des für den entgegengesetzten Leitungstyp charakteristischen Dotierungsstoffes bestimmt wird.

Der Diffusionskoeffizient des für den entgegengesetzten Leitungstyp charakteristischen Dotierungsstoffes im Material des Halbleiterkörpers vom ersten Leitungstyp kann bei den betreffenden Diffusionstemperaturen mindestens das Fünffache des Diffusionskoeffizienten des für den ersten Leitungstyp charakteristischen Dotierungsstoffes im Material des Halbleiterkörpers vom ersten Leitungstyp sein. Die Eigenschaften des herzustellenden Transistors werden unter anderem durch den Unterschied zwischen den Diffusionskoeffizienten der beiden Dotierungsstoffe bestimmt, und für eine optimale Leistung muß der Unterschied möglichst groß sein. Die Wahl der jeweils zu benutzenden Dotierungsstoffe wird jedoch auch durch deren physikalische Eigenschaften in bezug auf auf das Material des Halbleiterkörpers und auf andere bei der Herstellung angewandte Materialien bestimmt.

Die Erfindung betrifft auch einen Transistor, hergestellt nach einem Verfahren nach der Erfindung und ist dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Halbleiterkörper besteht, der eine diffundierte Emitterzone vom ersten Leitungstyp, die sich bis zu einer flachen Oberfläche des Körpers erstreckt und im Körper innerhalb einer diffundierten Basiszone vom entgegengesetzten Leitungstyp liegt, und eine Kollektorzone vom ersten Leitungstyp enthält, wobei der unmittelbar unterhalb der Emitterzone- liegende Teil der Basiszone in einer Tiefe im Körper von der einen Oberfläche her liegt, die geringer als die Tiefe des sich bis zur einen Oberfläche erstreckenden benachbarten Teiles der Basiszone ist.

Dadurch, daß ein Teil der Basiszone tiefer im Körper liegt als der unterhalb des Emitters liegende dünne Teil, ergibt sich ein Transistor, der sich zur Verwendung bei selbsttätigen Verstärkungsregelungsschaltungen eignet, weil bei einer Zunahme des Emitterstromes die Injektion von Minoritätsträgern in die Basiszone mehr an den Seiten der Emitterzone konzentriert wird, so daß die aus diesen Teilen der Emitterzone injizierten Minoritätsträger einen dickeren Teil der Basiszone durchwandern, wodurch die Laufzeit in dieser Zone zunimmt. Deshalb nimmt bei Zunahme des Emitterstromes der Frequenzgang ab, so daß die Leistungsverstärkung auch abnimmt.

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

F i g. 1 eine graphische Darstellung der Dotierungsstoffkonzentrationen,

Fig. 2 bis 18 aufeinanderfolgende Stufen eines Verfahrens zum Herstellen eines doppeltdiffundierten Siliziumepitaxialplanartransistors nach der Erfindung, Fig. 2 bis 5 und 19 bis 23 aufeinanderfolgende

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Stufen der Herstellung eines doppeltdiffundierten den die Isolierschicht undurchlässig ist, in den ersten Siliziumepitaxialmesatransistors nach der Erfindung. in dieser Weise freigelegten Oberflächenteil eindiffun-In F i g. 1 sind die Konzentrationen c der Dotie- diert, und anschließend wird in der gleichen Isolierrungsstoffe in einem Halbleiterkörper oder -körperteil schicht eine zweite Öffnung hergestellt, um den zweiin logarithmischem Maßstab auf der Ordinatenachse 5 ten Oberflächenteil freizulegen und dann ein für den und der Abstand von der Oberfläche in linearem entgegengesetzten Leitungstyp charakteristischer Do-Maßstab auf der Abszissenachse aufgetragen. Der tierungsstoff, für den die Isolierschicht undurchlässig Deutlichkeit halber wird anfangs von einem η-leiten- ist, in den auf diese Weise freigelegten zweiten Oberden Körper oder Körperteil ausgegangen, wobei der flächenteil eindiffundiert, so daß sich gleichzeitig der erste eindiffundierte Dotierungsstoff ein Donator mit io Basis-Kollektor-Übergang und der Emitter-Basisverhältnismäßig niedrigem Diffusionskoeffizienten im Übergang ergeben, die sich beide bis zu der einen Material des Körpers oder Körperteiles und der Oberfläche erstrecken.

zweite eindiffundierte Dotierungsstoff ein Akzeptor Bei diesem Verfahren kann während oder nach der

mit verhältnismäßig hohem Diffusionskoeffizienten Diffusion des für den entgegengesetzten Leitungstyp im Material des Körpers oder Körperteiles ist. Die 15 charakteristischen Dotierungsstoffes in den zweiten Akzeptordiffusion wird dargestellt für die Zone des Teil eine neue haftende isolierende Schutzschicht auf Körpers, die die vorher eindiffundierte Donatorkon- dem zweiten Oberfiächenteil gebildet werden, die sich zentration enthält und in der die Diffusion selektiv an die vorher gebildeten Isolierschicht anschließt, verzögert wird, und für die angrenzende Zone, in der wonach weitere Öffnungen in der Isolierschicht herdie Diffusion unbehindert ist. Der Einfachheit halber 20 gestellt werden, um die Emitter- und Basiszonen an wird die Akzeptoroberflächenkonzentration für beide den Stellen freizulegen, an denen sie sich bis zu einer Zonen als die gleiche dargestellt. Der spezifische Oberfläche erstrecken, worauf auf den so freigelegten Schichtwiderstand der ungestörten Akzeptorvertei- Emitter- und Basiszonen ohmsche Kontakte dadurch rung in der p-leitenden Basiszone zu den Seiten der hergestellt werden, daß ohmsches Kontaktmaterial in η-leitenden Emitterzone ist viel geringer als der spe- 25 diesen weiteren Öffnungen angebracht wird, während zifische Lagerwiderstand des Teiles der p-leitenden die Isolierschicht, welche die sich bis zur einen Ober-Basiszone, der unterhalb der die verzögerte Akzeptor- fläche erstreckenden Teile des Emitter-Basis-Überverteilung enthaltenden Emitterzone liegt. Deshalb ganges und des Basis-Kollektor-Überganges bedeckt, ist für einen bestimmten spezifischen Schichtwider- unversehrt bleibt. Der Halbleiterkörper kann aus stand in der wirksamen Basiszone, d.h. dem Teil der 30 Silizium und die haftende isolierende Schutzschicht Basiszone, der unter der Emitterzone liegt, der ge- aus Siliziumoxyd bestehen. Der Halbleiterkörper samte Basiswiderstand des Transistors niedriger als in bzw. die epitaktische Halbleiterschicht kann ureinem doppeltdiffundierten Transistor, der dadurch sprünglich aus η-leitendem Silizium bestehen, wähhergestellt ist, daß zunächst zur Bildung der Basis- rend der zuerst eindiffundierte für den einen Leitungszone der Akzeptordotierungsstoff und dann zur BiI- 35 typ charakteristische Dotierungsstoff Arsen ist und dung der Emitterzone der Donatordotierungsstoff der nachher eindiffundierte für den entgegengesetzten eindiffundiert wird. Für eine bestimmte Akzeptor- Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff Bor ist. konzentration beim Emitter-Basis-Ubergang ist der Obgleich der Unterschied zwischen den Diffusions-

Emitterwirkungsgrad jedoch niedriger, weil es in der koeffizienten der Dotierungsstoffe Arsen und Bor η-leitenden Emitterzone eine höhere Akzeptorkon- 4° nicht so groß ist wie z. B. der Unterschied zwischen zentration gibt. Deshalb muß bei. der Herstellung denen von Arsen und Gallium, werden dennoch die eines Transistors nach dem erfindungsgemäßen Ver- Dotierungsstoffe Arsen und Bor gewählt, weil Sill· fahren die Diffusion der beiden Dotierungsstoffe so ziumoxyd undurchdringlich für die Diffusion dieser geregelt werden, daß sich ein geeigneter Kompromiß beiden Dotierungsstoffe ist. Ein zweites Dotierungszwischen Emitterwirkungsgrad und Basiswiderstand 45 stoffpaar, das sich ebenfalls für dieses Verfahren zur ergibt. Herstellung eines npn-Siliziumplanartransistors eignet,

Der für den einen Leitungstyp charakteristische besteht aus Antimon und Bor, deren Diffusion gleich-Dotierungsstoff kann in einen ersten Oberflächenteil falls wirksam vom Siliziumoxyd maskiert wird, der bestimmten Oberfläche eindiffundiert werden, der Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform

durch eine Öffnung in einer anhaftenden isolierenden 5° des Verfahrens wird bei der Herstellung eines soge-Schutzschicht, die wenigstens auf dieser flachen Ober- nannten Mesatransistor der für den einen Leitungsfläche des Halbleiterkörpers angebracht ist und un- typ charakteristische Dotierungsstoff in den ersten durchlässig für diesen Dotierungsstoff ist, freigelegt Oberflächenteil der einen Oberfläche eindiffundiert, worden ist. Die Diffusion des für den entgegengesetz- der durch eine erste Öffnung in einer anhaftenden ten Leitungstyp charakteristischen Dotierungsstoffes 55 isolierenden Schutzschicht auf der einen Oberfläche, kann anschließend auf mehrere Weisen erfolgen, je die für den diffundierten für den einen Leitungstyp nach der Art des herzustellenden Transistors, der charakteristischen Dotierungsstoff undurchdringlich z. B. ein Mesatransistor oder ein Planartransistor sein ist, freigelegt worden ist, wonach die Isolierschicht kann. entfernt und anschließend der für den entgegenge-

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Ver- 6° setzten Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff fahrens wird bei der Herstellung eines Planartransi- auf der ganzen einen Oberfläche eindiffundiert wird, stors eine haftende isolierende Schutzschicht auf we- Der Halbleiterkörper bzw. die epitaktische HaIbnigstens der einen flachen Oberfläche des Halbleiter- leiterschicht kann aus Silizium und die anhaftende körpers bzw. der epitaktischen Halbleiterschicht ge- isolierende Schutzschicht aus Siliziumoxyd bestehen, bildet, wonach in der maskierenden Schicht eine 65 Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Mesaerste Öffnung hergestellt wird, um den ersten Ober- transistors besteht der Halbleiterkörper bzw. die epiflächenteil freizulegen, dann wird ein für den einen taktische Halbleiterschicht anfangs aus n-leitendem Leitungstyp charakteristischen Dotierungsstoff, für Silizium, während der zuerst eindiffundierte für den

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feuchtem Sauerstoff mit einer haftenden isolierenden Schutzschicht aus Siliziumoxyd überzogen. Auf einer Oberfläche des Körpers werden Öffnungen so hergestellt, daß sich über die Fläche erstreckende, 0,5 mm 5 breite Streifen zurückbleiben, die im Abstand von 0,5 mm voneinander liegen. Diese Bearbeitung erfolgt unter Anwendung einer photoempfindlichen Abdeckschicht und eines ebenfalls in der Halbleitertechnik üblichen Ätzverfahrens.

Beispiel 1

Eine solche Scheibe wurde zusammen mit einer Arsenmenge in ein entlüftetes und luftdicht vereinen Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff
Arsen und der dann eindiffundierte für den entgegengesetzten Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff Gallium ist. Dieses Paar von Dotierungsstoffen
ist geeignet, weil sich ihre Diffusionskoeffizienten verhältnismäßig stark voneinander unterscheiden und
der durch die Öffnung in der Siliziumoxydschicht eindiffundierte Dotierungsstoff vom einen Leitungstyp,
d. h. Arsen, durch diese Schicht maskiert wird. Ein
solches Verfahren, bei dem das Siliziumoxyd von der 10
Oberfläche entfernt wird, bevor das Gallium eindiffundiert wird, ist manchmal besser als ein Verfahren,
bei dem während der Galliumdiffusion das Siliziumoxyd auf Teilen der Oberfläche noch an Ort und
Stelle ist. Die völlige Entfernung des Siliziumoxyds 15 schlossenes Siliziumrohr gegeben und während vermeidet die Gefahr einer Diffusion von Arsen aus 90 Minuten auf 1000° C erhitzt, so daß Arsen durch dem dotierten Oxyd und gibt eine reine oxydfreie die Öffnungen in der Siliziumoxydschicht in den Fläche, auf der die Galliumdiffusion erfolgt und unter Körper eindiffundierte und in der Nähe der Oberder die Eindringtiefe auf dem Teil, der kein zuvor fläche in den Öffnungen n+-leitende Zonen im Körper eindiffundiertes Arsen enthält, gleichmäßig ist, und 20 entstanden. Diese Behandlung ergab in den Öffnununter der Eindringtiefe und somit auch die Verzöge- gen eine Arzenkonzentration an der Oberfläche von rung auf dem Teil, der das vorher eindiffundierte mehr als 10²¹ Atomen/cm³. Die Siliziumoxydschicht Arsen enthält, gleichmäßig ist. wurde dann durch Lösen in Flußsäure entfernt. Der

Andere für dieses Verfahren zum Herstellen eines Körper wurde neben einer Galliumoxydquelle in npn-Siliziummesatransistors geeignete Dotierungs- 25 einem Ofen angeordnet und 4 Minuten auf 1300° C stoffpaare sind: Arsen und Aluminium, Arsen und erhitzt, während ein Gemisch aus Stickstoff und

Wasserstoff über das Galliumoxyd und dann über den Körper geleitet wurde. Während dieser Erhitzung diffundierte Gallium aus dem Galliumoxyd in die 30 Oberfläche, drang tiefer in den Körper ein als das zuvor eindiffundierte Arsen und wurde in denjenigen Teilen des Körpers, die die vorher eindiffundierte Arsenkonzentration enthielten, verzögert. In diesen Zonen in der Nähe der Oberfläche war die Arsen-

vorzugten Verfahren wird, nachdem auf der ganzen 35 konzentration größer als die Konzentration des eineinen Oberfläche der für den entgegengesetzten Lei- diffundierten Galliums, so daß diese Zonen n-leitend tungstyp charakteristische Dotierungsstoff eindiffun- blieben. Die Galliumdiffusion ergab infolgedessen diert worden ist, auf der einen Oberfläche eine haf- gleichzeitig zwei pn-Ubergänge, während sie durch tende isolierende Schutzschicht gebildet, wonach in die Konzentration des vorher eindiffundierten Arsens dieser Schicht Öffnungen hergestellt werden, um die 40 so stark verzögert wurde, daß der am tiefsten im Emitter- und Basiszonen an den Stellen, an denen sie Körper liegende pn-übergang gestuft ist. F i g. 1 zeigt sich bis zur Oberfläche erstrecken, freizulegen, dann das Muster der Dotierungsstoffverteilung, wie es bei auf den Zonen ohmsche Kontakte dadurch hergestellt einem Verfahren nach der Erfindung erhalten wurde, werden, daß ohmsches Kontaktmaterial in den Öff- In F i g. 1 ist c über χ aufgetragen, wobei c die Donungen angebracht wird, und schließlich der Körper 45 tierungsstoffkonzentration und χ der Abstand von der geätzt wird, um eine Mesastruktur zu erzeugen und Oberfläche der Scheibe ist. Die Linie C₁ bezieht sich die seitliche Ausdehnung der Basiszone und des auf die ursprüngliche Donatorkonzentration in der unterliegenden Kollektor-Basis-Überganges zu be- Ausgangsscheibe, die Kurve α auf den diffundierten schränken. Wenn der Halbleiterkörper aus Silizium Donator, die Kurve b_i auf die ungestörte Akzeptorbesteht, kann die Isolierschicht aus Siliziumoxyd be- 50 diffusion und die Kurve b₂ auf die verzögerte Akzepstehen, das wenigstens auf dem Teil der Oberflächen, tordiffusion. Die in Fig. 1 angegebenen Abmessunin dem sich der Emitter-Basis-Ubergang bis zur Oberfläche erstreckt, ständig erhalten-bleibt.

Im folgenden werden zunächst im Hinblick auf F i g. 1 einige Beispiele gegeben, bei denen nachein- 55 ander ein Donatorstoff und ein Akzeptorstoff in einen η-leitenden Siliziumkörper eindiffundiert werden. Diese Beispiele dienen zur Erläuterung der selektiven Verzögerung des Akzeptorstoffes durch

das Vorhandensein der Konzentration des vorher ein- 60 unter der Stelle liegen, an der zur Durchführung der diffundierten Donatorstoffes. ersten Arsendiffusion das Siliziumoxyd entfernt wor-

Das Ausgangsmaterial ist jeweils ein scheibenförmiger Körper aus η-leitendem Silizium mit den Abmessungen 1 cm X 0,8 cm X 200 μΐη und einem spezifischen Widerstand von 5 Ohm · cm, der gleichmäßig mit 65 Phosphor in einer Konzentration von 10¹⁵ Atomen/cm³ dotiert worden ist. Auf eine in der Halbleitertechnik übliche Weise wird der Körper durch Oxydation in

Bor, Arsen und Indium, Phosphor und Gallium, Antimon und Gallium, Antimon und Aluminium, Antimon und Indium, Antimon und Bor, Phosphor und Aluminium.

Nach der zweiten Diffusion wird eine Mesastruktur gebildet. Es gibt mehrere Verfahren zum Herstellen von Kontakten auf den Emitter- und Basiszonen und zur Durchführung der Mesa-Ätzung. Bei einem be-

gen x_e, x_bl, x_b2, w und d wurden mit Hilfe einer geeigneten Schneide- und Färbetechnik gemessen. Es wurden die folgenden Werte erhalten:

x_e = 2,9 um, x_bl = 4,3 μπι, x„₂ = 4,8 μΐη,
w = 1,4 μπα und d = 0,5 μΐη.

Die Breite der schmalen, p-leitenden Zonen, die

den war, ist 1,4 μΐη, und die Galliumdiffusion ist so stark verzögert worden, daß die Stufe im am tiefsten im Körper liegenden pn-übergang 0,5 μπα beträgt.

Beispi el 2

Die Bedingungen entsprechen denen im Beispiel 1, ausgenommen, daß die Galliumdiffusion länger, d. h.

11 12

während 8 Minuten, bei 1300° C durchgeführt wurde. eines doppeltdiffundierten Siliziumepitaxialplanar-Dies ergab die folgenden Werte: transistors und zweitens ein Verfahren zum Herstel

len eines doppeltdiffundierten Siliziumepitaxialmesa-

x_e = 3,2 μπα, x_bl = 5,7 μπα, x_b„ = 6,5 um, transistors, an Hand der Fig. 2 bis 18 bzw. der

w = 2,5 μπα und d = 0,8 μπα. 5 F i g. 2 bis 5 und 19 bis 23 der Zeichnungen.

Ein Verfahren zum Herstellen eines doppelt-

Beispiel 3 diffundierten Siliziumepitaxialplanartransistors wird

jetzt an Hand der Fig. 2 bis 18 beschrieben, die

Die Bedingungen entsprechen denen im Beispiel 1, Schnitte durch einen Teil eines Halbleiterkörpers mit der Ausnahme, daß die Galliumdiffusion wäh- io während aufeinanderfolgender Herstellungsstufen rend 12 Minuten bei 1300° C durchgeführt wurde. zeigen.

Dies ergab die folgenden Werte: Bei der Herstellung wird von einer Scheibe mit

einem Durchmesser von 2,5 cm aus η-leitendem SiIi-

x_e = 3,5 μπα, x_bl = 6,9 μπα, x_b2 — 7,7 μπα, zium mit niedrigem spezifischen Widerstand ausge-

w = 3,4 μπα und d = 0,8 μπα. i5 gangen, in der der Donatordotierungsstoff Phosphor

mit einer Konzentration von 3 X 10¹⁸ Atomen/cm³ ist

Beispiel 4 ^und die auf eine Dicke von 250 μπα geschliffen und

poliert wird, so daß sie eine schadenfreie Kristall-

Die Bedingungen entsprechen denen im Beispiel 1, struktur hat und eine der Grundflächen optisch flach mit der Ausnahme, daß die Galliumdiffusion wäh- 20 ist. Weil das Ausgangsmaterial eine Scheibe mit rend 16 Minuten bei 1300⁰C durchgeführt wurde. einem Durchmesser von 2,5 cm ist, ergeben sich meh-Dies ergab die folgenden Werte: rere Transistoren durch die Durchführung aufeinanderfolgender Herstellungsschritte unter Verwende — 3,8 μπα, Xb₁ = 7,5 μπα, x& ₂ = 8,3 μπα, dung geeigneter Masken, so daß auf der einen Scheibe w = 3,7 'μπα und d = 0,8 μπα. 25 mehrere gesonderte Halbleiteranordnungen entstehen,

die nachher durch Zerschneiden voneinander ge-

Beispiel5 trennt werden, aber das Verfahren wird jetzt mit

Rücksicht auf die Herstellung jeder einzelnen Anord-

In diesem Beispiel war das Ausgangsmaterial das nung geschrieben, wobei angenommen wird, daß, gleiche wie im Beispiel 1, aber es wurde statt einer 30 wenn Maskierungs-Diffusion-, Ätz-und einhergehende ersten Arsendiffusion eine Phosphordiffusion vorge- Herstellungsvorgänge erwähnt werden, diese Vornommen. Der Körper wurde in einem Ofen angeord- gänge gleichzeitig für jede gesonderte Anordnung auf net, in dem Stickstoff bei 210° C über Phosphor- der einen Scheibe vor der Zerschneidung erfolgen,
pentoxyd geleitet wurde und während 10 Minuten Eine 10 μπα dicke Schicht aus η-leitendem Silizium

auf 1000⁰C erhitzt. Der Körper wurde aus dem 35 mit höherem spezifischem Widerstand wird epitak-Rohr genommen, die Siliziumoxydschicht wurde ent- tisch durch Aufdampfen auf der bearbeitenden femt, und anschließend wurde unter den gleichen Fläche der Scheibe erzeugt, wobei die epitaktische Bedingungen wie im Beispiel 3, d. h. während 12 Mi- Schicht den Donator Phosphor in einer Konzentranuten bei 1300° C, Gallium eindiffundiert. Dies ergab tion von 2 X 10¹⁵ Atomen/cm³ enthält. Dann läßt die folgenden Werte: 40 man durch eine 35 Minuten dauernde Behandlung

bei 1200° C in einer feuchten Sauerstoffatmosphäre

x_e = 3,6 μπα, x_bl = 4,7 μπα, x_b2 = 6,4 μΐη, _auf der Oberfläche der epitaktisch aufgebrachten

w — 1,1 μπα und d = 1,7 μΐη. Schicht eine etwa 0,5 μπα dicke Siliziumoxydschicht

wachsen.

Beispielö +5 Eine photoempfindliche Abdeckschicht wird auf

die Oberfläche der auf der epitaktischen Schicht be-

Die Bedingungen entsprachen denen im Beispiel 5, findlichen Siliziumoxydschicht auf gebracht. F i g. 2 mit der Ausnahme, daß die Phosphordiffusion in zeigt einen Teil der Scheibe, die aus einer Unterlage 1 einer kürzeren Zeit, nämlich 5 Minuten, bei 1000° C aus n⁺-leitendem Silizium besteht, auf der sich eine erfolgte. Dies ergab die folgenden Werte: 50 Epitaxialschicht 2 aus η-leitendem Silizium befindet,

die ihrerseits mit einer Siliziumoxydschicht 3 ver-

x_e = 5,0 μπα, x_bl = 7,3 μπα, x_b2 = 8,2 μπα, sehen ist, die mit einer Schicht 4 des Photoabdeck-

w — 2,3 μπι und d = 0,9 μπα. lacks überzogen ist.

Mit Hilfe einer Maske wird die Photoabdecklack-

Beispiel7 55 schicht 4 so belichtet, daß ein kreisförmiger Teil mit

einem Durchmesser von 75 μπα gegen die auffallende

In diesem Beispiel wurde zunächst Arsen während Strahlung abgeschirmt ist. Der nicht belichtete Teil 90 Minuten bei 1000° C eindiffundiert. Dann wurde der Abdecklackschicht wird mit einem Entwickler die Siliziumoxydschicht entfernt und während 120 Mi- entfernt, so daß sich in der Abdecklackschicht eine nuten bei 1100⁰C Bor eindiffundiert. Dies ergab die 60 kreisförmige öffnung mit einem Durchmesser von folgenden Werte: 75 μπα ergibt. Die unterliegende Siliziumoxydschicht,

die durch die Öffnung freigelegt wird, wird jetzt mit

x_e — 2,6 μπα, x_bl — 4,9 μπα, x_b2 = 5,8 μπα, einer aus Flußsäure und Ammoniumfluorid bestehen-

w = 2,3 μπα und d = 0,9 μπα. den Flüssigkeit geätzt. Die Ätzbearbeitung wird fort-

65 gesetzt, bis in der Siliziumoxydschicht eine öffnung 5

Nachstehend werden zwei Ausführungsbeispiele mit einem Durchmesser von 75 μπα entstanden ist, wie des Verfahrens zum Herstellen eines Transistors ge- F i g. 3 zeigt,
geben, und zwar erstens ein Verfahren zum Herstellen Die Schicht aus Photoabdecklack wird dann durch

Kochen in einem Gemisch aus Wasserstoffperoxyd und Schwefelsäure vom übrigen Teil der Oberfläche der Siliziumoxydschicht entfernt. Dadurch ergibt sich ein Körperteil nach F i g. 4 mit einer Öffnung 5 in der Siliziumoxydschicht.

Der Körper wird jetzt in einen aus zwei Abteilungen bestehenden Ofen gegeben, und Arsen wird in die durch die Öffnung 5 freigelegte Oberfläche eindiffundiert, so daß sich eine Emitterkonzentration ergibt, die aus einer an die Oberfläche grenzenden n⁺-leitenden Zone mit niedrigem spezifischem Widerstand besteht. Die n+-leitende Zone 6 ist in F i g. 5 als genau abgegrenzt dargestellt, aber in der Praxis nimmt die Donatorkonzentration von der Oberfläche her allmählich mit zunehmendem Abstand von der Oberfläche ab. Die Diffusion erfolgt in einem Ofen mit zwei Abteilungen, wobei eine aus Arsentrioxyd bestehende Arsenquelle in einer Abteilung auf einer Temperatur von 1200° C gehalten und in der anderen Abteilung der Siliziumkörper auf einer Temperatur von 1280° C gehalten wird. Die Diffusion findet dadurch statt, daß Stickstoff über das erhitzte Arsentrioxyd und dann über den Siliziumkörper geleitet wird. Die Diffusionszeit beträgt 4 Minuten, wobei sich in der n+-leitenden Zone eine Oberflächenkonzentration von Arsen von mehr als 10²¹ Atomen/cm³ ergibt.

Der Siliziumkörper wird aus dem Ofen genommen und die betreffende Oberfläche erneut mit einer Photoabdecklackschicht überzogen. F i g. 6 zeigt eine solche Photoabdecklackschicht 7 auf der Oberfläche und in der Öffnung 5. Die Sicht 7 wird jetzt mit Hilfe einer Maske so belichtet, daß ein kreisförmiges Gebiet mit einem Durchmesser von 175 μπι, das auch das Gebiet der zuvor hergestellten öffnung 5 umfaßt, gegen die auffallende Strahlung abgeschirmt wird. Der nicht belichtete Teil der Schicht 7 wird mit einem Entwickler entfernt, so daß sich eine kreisrunde Öffnung mit einem Durchmesser von 175 μηα in der Photoabdecklackschicht ergibt. F i g. 7 zeigt eine derartige Öffnung in der Schicht 7. Es wird \vieder mit dem obenerwähnten Ätzmittel geätzt, so daß in der Siliziumoxydschicht unter der Öffnung in der Photoabdecklackschicht eine entsprechende Öffnung mit einem Durchmesser von 175 μΐη entsteht. F i g. 8 zeigt eine derartige Öffnung 8. Der übrige Teil des Photoabdecklackes auf der Oberfläche wird jetzt durch Kochen in einem Gemisch aus Wasserstoffperoxyd und Schwefelsäure entfernt.

Der Körper wird wieder in einem Ofen mit zwei Abteilungen angeordnet, und Bor wird in den durch die öffnung 8 freigelegten Teil der Oberfläche eindiffundiert. Die Bordiffusion wird in der n+-leitenden Zone, d. h. in der eine hohe Konzentration an diffundiertem Arsen enthaltenden Zone, verzögert. Die Konzentration des eindiffundierten Bors ist in der Nähe der Oberfläche niedriger als die des Arsens, so daß sich durch die Bordiffusion gleichzeitig zwei pn-Übergänge ergeben, die sich beide bis zur Oberfläche erstrecken. F i g. 9 zeigt den Körper nach der Bordiffusion mit einer n⁺-leitenden Emitterzone 9, einer p-leitenden Basiszone 10, einer η-leitenden Kollektorzone 11, einem Emitter-Basis-Übergang 12 und einem Kollektor-Basis-Ubergang 13. Infolge der selektiven Verzögerung des Bors befindet sich ein Teil der unter dem Emitter liegenden Basiszone 10 in einer Tiefe von der Oberfläche her, die geringer ist als die Tiefe des angrenzenden, sich bis zur Oberfläche erstreckenden Teiles ist. Die Bordiffusion wird in einem Ofen mit zwei Abteilungen durchgeführt, wobei in einer Abteilung eine aus Bortrioxyd bestehende Borquelle auf einer Temperatur von 920° C und in der anderen Abteilung der Siliziumkörper auf einer Temperatur von 1100° C gehalten wird. Die Diffusion erfolgt dadurch, daß zunächst Stickstoff und dann Wasserstoff über das erhitzte Bortrioxyd und dann über den Siliziumkörper geleitet werden. Die Diffusionsbedingungen werden so eingestellt, daß am Ende der Emitter-Basis-Ubergang in einer Tiefe von 3 um von der Oberfläche liegt, während die beiden Teile der Basiszone in Tiefen von 4 μπι bzw. 5 μπα liegen, d. h., die Breite der Basis unter dem Emitter ist 1 μπι, und die Verzögerung beträgt auch 1 μπι. Die Oberflächenkonzentration des Bors ist von der Größenordnung von 10¹⁸ Atomen/cm³. Während der Bordiffusion wird die Oberfläche des Körpers in der Öffnung 8 mit einer dünnen Schicht Borglas und darunterliegendem Siliziumoxyd überzogen (dies ist in der Figur-nicht dargestellt).

Der Körper wird aus dem Ofen genommen, wonach man in der Öffnung 8 eine weitere Siliziumoxydschicht wachsen läßt, während die auf der Oberfläche zurückgebliebene Siliziumoxydschicht verstärkt wird. Fig. 10 zeigt den Körper mit der neu aufgewachsenen Oxydschicht 16 auf der Oberfläche. Wie Fig. 11 zeigt wird dann auf die Siliziumoxydschicht eine Schicht 17 aus Photoabdecklack aufge- bracht. Mit Hilfe einer Maske wird die Schicht 17 so belichtet, daß zwei Gebiete gegen die auffallende Strahlung abgeschirmt werden, und zwar ein kreisförmiges Gebiet mit einem Durchmesser von 50 μπι, das über der Emitterzone 9 liegt, und ein ringförmiges Gebiet mit einem Innendurchmesser von 100 μΐη und einem Außendurchmesser von 150 μΐη, das über der Stelle liegt, an der sich die Basiszone 10 bis zur Oberfläche erstreckt. Der unbelichtete Teil der Abdecklackschicht 17 wird durch Entwicklung beseitigt, so daß in der Photoabdecklackschicht zwei Öffnungen hergestellt werden, wie Fig. 12 zeigt. Dann wird mit der erwähnten Ätzflüssigkeit geätzt, so daß sich in der Siliziumoxydschicht an Stellen unter den Öffnungen in der Photoabdecklackschicht 17 entsprechende Öffnungen ergeben. Fig. 13 zeigt die öffnungen 18 und 19 in der Schicht 16. Der übrige Teil der Photoabdecklackschicht wird jetzt durch Kochen in einem Gemisch aus Wasserstoffperoxyd und Schwefelsäure entfernt.

Auf die obere Fläche des Körpers wird jetzt Aluminium aufgedampft. F i g. 14 zeigt die Aluminiumschicht 21 in den Öffnungen 18 und 19 und auf der Oberfläche der Siliziumoxydschicht 16. Die Oberfläche wird anschließend mit einem photoempfindliehen Lack überzogen. F i g. 15 zeigt die Lackschicht 22. Der Lack wird mit Hilfe einer Maske so belichtet, daß Gebiete, die die gleichen Abmessungen wie die Öffnungen 18 und 19 aufweisen, der auffallenden Strahlung ausgesetzt werden.

Nicht belichtete Teile der Lackschicht werden dann mit einer, schwachen Kaliumhydroxydlösung entfernt. Es bleiben Teile der Lackschicht auf der Aluminiumschicht 21 an Stellen zurück, die den Stellen der öffnungen 18 und 19 in der Siliziumoxydschicht entsprechen, wie Fig. 16 zeigt. Die nicht durch die Lackschicht geschützten Teile der Aluminiumschicht 21 werden dann in Orthophosphorsäure gelöst, wonach der in Fig. 17 dargestellte Körper entsteht.

i OOt

Der übrige Teil des Lacks wird dann in Azeton gelöst. Es ergibt sich der in F i g. 18 dargestellte Körper, bei dem in den Fenstern 18 und 19 (Fig. 13) in der Siliziumoxydschicht 16 Aluminiumschichtreste 23 bzw. 24 zurückbleiben. Der Körper wird jetzt in einem Ofen während 3 Minuten in einer Stickstoffatmosphäre auf 600° C erhitzt, um die Aluminiumschichten 22 und 24 mit den unterliegenden Oberflächenteilen des Körpers legieren zu lassen, wodurch sich ohmsche Kontakte mit der Basiszone und der Emitterzone ergeben.

Dann wird die Siliziumscheibe in eine Vielzahl gesonderter kleiner Scheiben unterteilt, aus deren jeder ein Transistor hergestellt werden kann.

Ein Verfahren zum Herstellen eines doppeltdiffundierten epitaxialen Siliziummesatransistors wird jetzt an Hand der Fig. 2 bis 5 und 19 bis 23 der Zeichnung beschrieben, die Schnitte durch einen Teil eines Halbleiterkörpers während aufeinanderfolgender Herstellungsstufen darstellen.

Der erste Teil des Verfahrens, bis einschließlich der an Hand der F i g. 2 bis 5 beschriebenen Arsendiffusion, ist identisch mit dem im vorstehenden geschilderten Verfahren. Anschließend wird die auf der Oberfläche zurückgebliebene Siliziumoxydschicht 3 durch Auflösung in Flußsäure beseitigt. Der Körper wird in einen Ofen mit zwei Abteilungen gegeben und Gallium wird über die ganze Oberfläche eindiffundiert, so daß sich der in Fig. 19 dargestellte Aufbau ergibt. Die Galliumdiffusion wird ähnlich wie die im vorstehenden beschriebene Bordiffusion verzögert. Fig. 19 zeigt denn auch eine n+-leitende Emitterzone-29, eine p-leitende Basiszone 30, eine n-leitende Kollektorzone 31, einen sich bis zur Oberfläche erstreckenden Emitter-Basis-Ubergang 32 und einen sich quer durch den Körper erstreckenden Kollektor-Basis-Übergang 33. Die Galliumdiffusion erfolgt in einem Ofen mit zwei Abteilungen, wobei die aus GaI-liumtrioxyd bestehende Galliumquelle in einer Abteilung auf einer Temperatur von 1200° C und der Siliziumkörper in der anderen Abteilung auf einer Temperatur von 250° G gehalten wird. Der Gasstrom ist ein Gemisch aus Stickstoff und Wasserstoff. Die Diffusionsbedingungen werden so eingestellt, daß die Breite und Tiefe der Basis nahezu gleich den beim vorstehenden Verfahren erhaltenen Werten sind. Während der Diffusion bildet sich auf der Oberfläche

ίο eine Glasschicht, die nachher in Flußsäure aufgelöst wird.

Man läßt wieder eine Siliziumoxydschicht 35 auf der Oberfläche wachsen, wonach auf diese Schicht 35 eine Schicht 36 aus Photoabdecklack aufgebracht wird. Mit Hilfe der oben beschriebenen Verfahren werden in der Siliziumoxydschicht 35 an Stellen, die der Lage der Emitter- und Basiszonen auf der Oberfläche entsprechen, Öffnungen 37 und 38 hergestellt. F i g. 20 zeigt die Öffnungen 37 und 38 in der Oxydschicht 35 mit den zurückgebliebenen Teilen der Photoabdecklackschicht 36 auf der Siliziumoxydschicht. Diese Teile der Schicht 36 werden dann beseitigt. Anschließend wird Aluminium auf die ganze Oberfläche aufgedampft, und mit Hilfe der vorstehend beschriebenen photographischen und Ätzverfahren werden in den Öffnungen 37 und 38 Aluminiumschichten 39 bzw. 40 vorgesehen, wie F i g. 21 zeigt. Nachdem das Aluminium mit dem unterliegenden Teil des Körpers legiert worden ist, wird eine Schicht aus einer photoempfindlichen Abdeckschicht auf der Oberfläche angebracht und dann durch photographische Verfahren selektiv entfernt, so daß sich die in Fig. 22 dargestellte Schicht 41 ergibt.

Der Körper wird jetzt mit Hilfe eines Gemisches aus Flußsäure, Salpetersäure und Essigsäure so geätzt, daß ein Mesaaufbau entsteht. Der erhaltene Körper ist in Fig. 23 dargestellt. Die Scheibe wird dann in einzelnen Transistoranordnungen unterteilt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

309 509/342

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines doppeltdiffundierten Transistors mit einem Halbleiterkörper bzw. einer epitaktischen Halbleiterschicht, der bzw. die eine diffundierte Emitterzone vom einen Leitungstyp aufweist, die sich bis zu der einen flachen Oberfläche des Körpers erstreckt und innerhalb einer diffundierten Basiszone vom entgegengesetzten Leitungstyp liegt, bei dem die Planartechnik angewendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter- und Basiszonen nacheinander dadurch hergestellt werden, daß in einen ersten freigelegten Teil einer flachen Oberfläche des Halbleiterkörpers bzw. der epitaktischen Halbleiterschicht vom ersten Leitungstyp ein für den ersten Leitungstyp charakteristischer Dotierungsstoff eindiffundiert wird, der im Halbleitermaterial des Körpers bzw. der epitaktischen Schicht eine verhältnismäßig niedrige Diffusionsgeschwindigkeit hat und eine verhältnismäßig hohe Konzentration liefert, und daß dann in einen zweiten freigelegten Teil der einen flachen Oberfläche des Körpers bzw. der epitaktischen Schicht, welcher einen größeren Flächeninhalt als der erste Teil hat und diesen einschließt, ein für den entgegengesetzten Leitungstyp charakteristischer Dotierungsstoff eindiffundiert wird, der eine verhältnismäßig hohe Diffusionsgeschwindigkeit im Halbleitermaterial des Körpers bzw. der epitaktischen Schicht aufweist und der in demjenigen Teil des Körpers bzw. der epitaktischen Schicht, der den vorher eindiffundierten für den einen Leitungstyp charakteristischen Dotierungsstoff enthält, selektiv verzögert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei den angewendeten Diffusionstemperaturen der Diffusionskoeffizient des für den entgegengesetzten Leitungstyp charakteristischen Dotierungsstoffs im Material des Halbleiterkörpers bzw. der epitaktischen Schicht vom ersten Leitungstyp wenigstens das Fünffache des Diffusionskoeffizienten des für den ersten Leitungstyp charakteristischen Dotierungsstoffs im Material des Halbleiterkörpers bzw. der epitaktischen Schicht vom ersten Leitungstyp beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper bzw. die epitaktische Halbleiterschicht aus Silizium besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper bzw. die epitaktische Halbleiterschicht aus η-leitendem Silizium besteht, der zuerst eindiffundierte für den ersten Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff Arsen ist und der danach eindiffundierte, für den entgegengesetzten Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff Bor ist.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper bzw. die epitaktische Halbleiterschicht aus η-leitendem Silizium besteht, der zuerst eindiffundierte für den ersten Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff Antimon ist und der danach eindiffundierte für den entgegengesetzten Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff Bor ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der für den ersten Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff in den durch eine erste Öffnung in einer isolierenden Schutzschicht auf der einen Oberfläche, welche Schicht undurchlässig für den für den ersten Leitungstyp charakteristischen Dotierungsstoff ist, freigelegten Teil der einen Oberfläche eindiffundiert wird, dann die ganze Isolierschicht entfernt wird und danach der für den entgegengesetzten Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff in die ganze eine Oberfläche eindiffundiert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Schutzschicht aus Siliziumoxyd besteht.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper bzw. die epitaktische Halbleiterschicht aus η-leitendem Silizium besteht, der zuerst eindiffundierte für den ersten Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff Arsen ist und der nachher eindiffundierte, für den entgegengesetzten Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff Gallium ist.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper bzw. die epitaktische Halbleiterschicht aus η-leitendem Silizium besteht, der zuerst eindiffundierte für den ersten Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff Arsen ist und der nachher eindiffundierte, für den entgegengesetzten Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff Aluminium ist.

10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper bzw. die epitaktische Halbleiterschicht aus η-leitendem Silizium besteht, der zuerst eindiffundierte für den ersten Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff Phosphor und der nachher eindiffundierte, für den entgegengesetzten Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff Gallium ist.

11. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper bzw. die epitaktische Halbleiterschicht aus η-leitendem Silizium besteht, der zuerst eindiffundierte, für den ersten Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff Phosphor und der nachher eindiffundierte, für den entgegengesetzten Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff Aluminium ist.

12. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper bzw. die epitaktische Halbleiterschicht aus η-leitendem Silizium besteht, der zuerst eindiffundierte, für den ersten Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff Antimon ist und der nachher eindiffundierte, für den entgegengesetzten Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff aus der Gruppe Bor, Gallium und Aluminium gewählt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß, nachdem in die eine Oberfläche über ihre ganze Ausdehnung der für den entgegengesetzten Leitungstyp charakteristische Dotierungsstoff eindiffundiert worden ist, auf dieser Oberfläche eine isolierende Schutzschicht gebildet wird, wonach in der Isolierschicht öffnungen hergestellt werden, um die Emitter- und Basiszonen freizulegen und durch Anbringen ohmschen Kontaktmaterials in den Öffnungen zu kontaktieren, und daß schließlich der Körper so geätzt wird, daß ein Mesa-Aufbau entsteht.

14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der einen flachen Ober-

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fläche des Halbleiterkörpers bzw. der epitakti- Weiter ist es zur Erzielung einer guten Hochfre-

schen Halbleiterschicht eine isolierende Schutz- quenzcharakteristik wichtig, daß die Basiszone eines schicht gebildet -wird, wonach in der Isolierschicht Transistors sehr dünn ist.

eine Öffnung hergestellt wird, um einen Ober- Die Herstellung eines doppeltdiffundierten Planar-

flächenteil des Körpers bzw. der epitaktischen 5 transistors umfaßt die Bildung einer haftenden isolie-Schicht freizulegen, und dann ein für den ersten renden Schutzschicht auf einer flachen Oberfläche Leitungstyp charakteristischer Dotierungsstoff, eines Halbleiterkörpers von einem ersten Leitungsfür den die Isolierschicht undurchlässig ist, sowie typ, die Diffusion eines für den entgegengesetzten ein für den entgegengesetzten Leitungstyp charak- Leitungstyp charakteristischen Dotierungsstoffes, für teristischer Dotiemngsstoff, der leicht durch die io den die Isolierschicht undurchlässig ist, in einen Isolierschicht bindurchdiffundieren kann, gleich- ersten Oberflächenteil des Körpers, der durch eine zeitig in die eine Oberfläche des Körpers oder erste Öffnung in der Isolierschicht freigelegt ist, so Körperteiles eindiffundiert werden. daß sich eine Basiszone vom entgegengesetzten Lei-

15. Transistor, hergestellt nach dem Verfahren tungstyp ergibt, die nachfolgende Diffusion eines für nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekenn- 15 den ersten Leitungstyp charakteristischen Dotierungszeichnet, daß er aus einem Halbleiterkörper be- stoffes, für den die Isolierschicht undurchlässig ist, in steht, der eine diffundierte Emitterzone vom einen Oberflächenteil, der durch eine zweite Öffnung ersten Leitungstyp die sich bis zu einer flachen in der Isolierschicht freigelegt ist und völlig innerOberfläche des Körpers erstreckt und im Körper halb des Mittels der ersten Öffnung vorher freigeleginnerhalb einer eindiffundierten Basiszone vom 20 ten ersten Oberflächenanteiles liegt, so daß sich eine entgegengesetzten Leitungstyp liegt, und eine völlig innerhalb der Basiszone liegende Emitterzone Kollektorzone vom ersten Leitungstyp enthält, vom ersten Leitungstyp ergibt, die Herstellung weitewobei der unmittelbar unterhalb der Emitterzone rer Öffnungen in der Isolierschicht um wenigstens die liegende Teil der Basiszone in einer Tiefe im Kör- Emitter- und Basiszonen an den Stellen freizulegen, per von der einen Oberfläche her liegt, die gerin- 25 an denen sie sich bis zur Oberfläche erstrecken, und ger als die Tiefe des sich bis zur einen Oberfläche die Anbringung von ohmschem Kontaktmaterial in erstreckenden benachbarten Teiles der. Basiszone diesen weiteren Öffnungen. Im allgemeinen wirdwähist , rend und/oder nach jedem Diffusionsvorgang eine

16. Anwendung des Verfahrens nach den An- neue Isolierschicht in der betreffenden Öffnung gesprüchen 1 bis 5 zum Herstellen eines doppelt- 30 bildet, welche Schicht in jedem Fall an die anfangs diffundierten npn - Siliziumepitaxialplanartran- vorhandene Isolierschicht angrenzt und sich an diese sistors. anschließt.

17. Anwendung des Verfahrens nach den An- Es hat sich herausgestellt, daß bei einem solchen Sprüchen 6 bis 14 zum Herstellen eines dopplt- Verfahren mit planaren Veriahrensschritten während diffundierten npn - Siliziumepitaxialmesatransi- 35 der zweiten Diffusion die für den ersten Leitungstyp stors. charakteristischen Dotierungsstoff atome die vorher

eindiffundierten, für den entgegengesetzten Leitungstyp charakteristischen Dotierungsstoffatome vor sich

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- her treiben. In einem begrenzten Gebiet, das im welung eines doppeltdiffundierten Transistors mit einem 40 sentlichen dem Gebiet entspricht, in dem die zweite Halbleiterkörper bzw. einer epitaktischen Halbleiter- Diffusion erfolgt, wird ein Teil des Basis-Kollektorschicht, der bzw. die eine diffundierte Emitterzone Überganges aus der während der ersten Diffusion zuvon einem Leitungstyp aufweist, die sich bis zu der stände gekommenen Lage weiter in den Körper hineinen flachen Oberfläche des Körpers erstreckt und eingeschoben. Während der Diffusion des für den im Körper innerhalb einer diffundierten Basiszone 45 ersten Leitungstyp charakteristischen Dotierungsstofvom entgegengesetzten Leitungstyp liegt, bei dem fes wird der Emitter-Basis-Übergang und vor diesem die Planartechnik angewendet wird. her der Basis-Kollektor-Übergang vorgeschoben. Die-

Transistoren mit einer Basiszone, die einen un- ser Effekt wird üblicherweise als Basisvorschubeffekt mittelbar unterhalb der Emitterzone liegenden Teil (»base push-out effect«) oder als Kollektorsenkung aufweist, der im Halbleiterkörper in einer Tiefe von 50 (»collector dip«) bezeichnet und ist beschrieben in der Oberfläche her liegt, die geringer als die Tiefe »Journal of the Electrochemical Society«, 112 (1965), eines benachbarten, sich bis zur Oberfläche erstrek- Heft 3, S. 323 bis 329. Dieser Effekt macht das Erkenden Teiles der Basiszone ist, sind in den britischen zeugen einer dünnen Basiszone, z. B. mit einer Dicke Patentschriften 1 018 673 und 1 065 951 und in der von höchstens 1 μΐη, schwer.

»Zeitschrift für angewandte Physik«, Bd. 18 (1964), 55 Infolge dieses Basisvorschubeffektes liegt der unHeft 3, S. 129 bis 132, beschrieben worden. Eine der- mittelbar unterhalb der Emitterzone befindliche Teil artige Gestaltung der Basiszone in einem Transistor der Basiszone bis zu einer größeren Tiefe im Körper mit einer diffundierten Basiszone, besonders wenn als die sich bis zur Oberfläche erstreckenden benachder unmittelbar unterhalb der Emitterzone liegende barten Teile der Basiszone, was gerade im Gegensatz Teil der Basis verhältnismäßig dünn ist und einen 60 zu den bereits besprochenen bekannten Transistoren verhältnismäßig hohen spezifischen Widerstand hat, ist.

und der sich bis zur Oberfläche erstreckende Teil der Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

Basiszone verhältnismäßig niedrigen spezifischen Wi- Verfahren zum Herstellen eines doppeltdiffundierten derstand hat, ergibt Vorteile in bezug auf die charak- Transistors mit dünner Basiszone und niedrigem Bateristischen elektrischen Eigenschaften, insbesondere 65 sisreihenwiderstand unter Anwendung planarer Verhinsichtlich des Basisreihenwiderstandes und der fahrensschritte anzugeben.

Eignung des Transistors für selbsttätige Verstärkungs- Gemäß der Erfindung ist das eingangs genannte

regelung. Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter-