DE1564865C3 - Verfahren zur Herstellung eines Transistors - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Transistors, bei dem auf der einen Oberflächenseite eines Halbleiterkörpers vom Leitungstyp der Kollektorzone auf den späteren Oberflächenbereich der Emitterzone sowie auf einen daran angrenzenden Oberflächenbereich eine Schicht mit einem Störstellenmaterial aufgebracht wird, welches im Halbleiterkörper die Basiszone erzeugt und bei dem die Basiszone nach dem Einbringen der Emitterzone im äußeren Bereich kontaktiert wird. Ein solches Verfahren ist aus der GB-PS 10 13 985 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Planartransistoren mit einem niederohmigen Anschlußbereich für die Basiszone anzugeben. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung vorgeschlagen, daß das Störstellenmaterial zum Erzeugen der Basiszone in den Halbleiterkörper zunächst bis zu einer Tiefe eindiffundiert wird, die geringer ist als die Dicke der Basiszone, daß nach dieser Diffusion von dieser Schicht der auf dem späteren Oberflächenbereich der Emitterzone befindliche Teil entfernt und anschließend durch eine erneute Diffusion die Basiszone mit einem äußeren Bereich hergestellt wird, der niederohmiger ist als ihr mittlerer Bereich. Durch den niederohmigen Basisanschluß erhalten die Transistoren einen niederen Basiswiderstand.

Die auf den Halbleiterkörper aufgebrachte Schicht kann aus dem Störstellenmaterial für die Basiszone selbst bestehen oder dieses enthalten. Es empfiehlt sich, auf die Störstellenschicht sowie auf die Halbleiteroberfläche vor der ersten Diffusion eine diffusionshemmende Schicht aufzubringen. Nach der ersten Diffusion werden dann die den späteren Oberflächenbereich der Emitterzone bedeckenden Teile der diffusionshemmenden Schicht sowie der darunter befindlichen Schicht entfernt. Vor der zweiten Diffusion kann auch wieder eine diffusionshemmende Schicht auf den freigelegten ; Teil der Halbleiteroberfläche aufgebracht werden, die ' im Anschluß an die Basisdiffusion zur Herstellung eines Emitter-Diffusionsfensters wieder entfernt wird. Als ' diffusionshemmende Schicht eignet sich beispielsweise eine Oxydschicht, die z. B. aus Siliziumdioxyd besteht.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel erläutert.

Zur Herstellung eines npn-Transistors wird nach der F i g. 1 auf die Oberfläche eines n-Ieitenden Halbleiterkörpers 1 vom Leitungstyp der Kollektorzohe .durch eine Metallmaske eine aus Bor bestehende Dotierstoffschicht 2 aufgedampft. Durch einen nachfolgenden Prozeß werden unter Verwendung von Silon der Halbleiterkörper 1 sowie die auf ihm befindliche Dotierstoffschicht 2 mit einer Siliziumdioxydschicht 3 bedeckt. Anschließend erfolgt die erste Diffusion zur Herstellung der Basiszone vom p-Leitungstyp, die sogenannte Vordiffusion, bei der die endgültige Basisweite jedoch noch nicht erreicht wird. Bei dieser Vordiffusion wird das Halbleitersystem für kurze Zeit auf eine Temperatur von z. B. 1100⁰C erhitzt, wobei Bor aus der Dotierstoffschicht 2 in den Halbleiterkörper eindiffundiert. Dabei kommt es zur Ausbildung einer aus Borglas bestehenden Schicht 4.

Nach der Vordiffusion werden Teile der Siliziumdioxydschicht 3 sowie der Dotierstoffschicht 2 entfernt, und zwar diejenigen Teile, die denjenigen Bereich der Halbleiteroberfläche bedecken, an den später die Emitterzone grenzt. Dabei entsteht nach F i g. 2 ein Fenster 5 in der Siliziumdioxydschicht und der Dotierstoffschicht. Um eine Diffusion des Bors aus dem Halbleiterkörper bei der zweiten Diffusion zu verhindern, wird beispielsweise durch eine thermische Oxydation oder durch eine Gasentladungsoxydation eine weitere Siliziumdioxydschicht 6 hergestellt, die die Halbleiteroberfläche im Bereich des Fensters 5 sowie die ursprüngliche Siliziumdioxydschicht 3 bedeckt. Mit der Herstellung der Siliziumdioxydschicht 6 durch thermische Oxydation ist wegen der dazu erforderlichen Temperaturbehandlung eine Diffusion, die zweite Basisdiffusion, verbunden, bei der die endgültige Basisweite (Dicke der Basiszone) eingestellt wird. Bei der zweiten Basisdiffusion kommt es in der Basiszone in deren au-

ßerem Bereich unter dem noch verbliebenen Teil der Dotierstoffschicht wegen der dort herrschenden höheren Borkonzentration zu einer stärkeren Diffusion als im mittleren Bereich der Basiszone, über dem die Dotierstoffschicht vor der zweiten Diffusion entfernt worden ist. Wie die F i g. 2 zeigt, führt dies zu einer Basiszone 7 mit einem weniger tiefen und weniger stark dotierten mittleren Bereich (eigentliche Basiszone) und einem tieferen und stärker dotierten äußeren Bereich, der die eigentliche Basiszone niederohmig mit dem Basisanschluß verbindet. Eine zu starke Dotierung der gesamten Basiszone ist deshalb nicht möglich, weil dadurch der Emissionswirkungsgrad des Transistors beeinträchtigt werden würde.

Nach der Basisdiffusion wird schließlich noch die Emitterzone hergestellt. Zu diesem Zweck wird nach F i g. 3 in der auf der Halbleiteroberfläche befindlichen Oxydschicht ein Emitterdiffusionsfenster 8 hergestellt und in diesem durch Verdampfen von P3N5 beispielsweise eine aus Phosphor bestehende Schicht 9 niedergeschlagen, die sich auch auf die Oxydschicht erstreckt. Eine solche Phosphorschicht eignet sich beispielsweise auch zur Herstellung einer Basiszone vom n-Leitungstyp. Nach dem Aufbringen einer Siliziumdioxydschicht 10 auf die aus Phosphor bestehende Schicht 9 wird nach F i g. 4 Phosphor aus der Phosphorschicht in die Basiszone zur Herstellung der Emitterzone 11 vom n-Leitungstyp eindiffundiert. Zur Kontaktierung der Emitter- und Basiszone werden schließlich noch Kontaktierungsfenster 12, 13 in die Oxydschicht geätzt, in die ein zum Kontaktieren geeignetes Metall, beispielsweise durch Aufdampfen, eingebracht wird. Bei der Herstellung der Kontaktierungsfenster ist auch die Phosphorschicht sowie die auf ihr befindliche Oxydschicht entfernt worden.

Der niederohmige Basisanschlußbereich hat den Vorteil, daß der Basiskontakt 14 bei dem Planartransistor der F i g. 4 nicht so nahe wie bei den bekannten Planartransistoren an den Emitterkontakt 15 herangebracht werden muß. Die Emitterdiffusion kann natürlich auch durch die bei Planartransistoren übliche Diffusion aus der Gasphase hergestellt werden.

Während sich die F i g. 1 bis 4 mit der Herstellung eines Planartransistors mit npn-Schichtenfolge befassen, soll an Hand der F i g. 5 bis 7 noch kurz die Herstellung eines Planartransistors mit pnp-Schichtenfolge erläutert werden.

Zur Herstellung eines pnp-Transistors wird nach der F i g. 5 auf die Oberfläche eines p-leitenden Halbleiterkörpers 1 vom Leitungstyp der Kollektorzone eine aus Phosphor bestehende Dotierstoffschicht 2 aufgebracht. Im Anschluß daran werden der Halbleiterkörper 1 sowie die Dotierstoffschicht 2 mit einer Siliziumdioxydschicht 3 bedeckt. Anschließend erfolgt aus der Dotierstoffschicht 2 eine Diffusion zur Herstellung der Schicht 4 vom Leitungstyp der Basiszone. Danach wird wieder ein Teil der Dotierstoffschicht 2 entfernt und der freigelegte Bereich der Halbleiteroberfläche nach F i g. 6 mit einer Siliziumdioxydschicht 6 bedeckt. Die Basiszone 7 wird in einem zweiten thermischen Prozeß durch Diffusion hergestellt. Zur Herstellung der Emitterzone wird nach F i g. 7 in der Siliziumdioxydschicht 6 ein Emitterdiffusionsfenster 8 hergestellt, in das eine aus Bor bestehende Schicht 9 eingebracht wird, die vor der Emitterdiffusion mit einer Siliziumdioxydschicht 10 bedeckt wird. Die Fertigstellung des pnp-Transistors erfolgt analog der F i g. 4, die an Stelle eines pnp-Transistors lediglich einen npn-Transistor zum Gegenstand hat.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Transistors, bei dem auf der einen Oberflächenseite eines Halbleiterkörpers vom Leitungstyp der Kollektorzone auf den späteren Oberflächenbereich der Emitterzone sowie auf einen daran angrenzenden Oberflächenbereich eine Schicht mit einem Störstellenmaterial aufgebracht wird, welches im Halbleiterkörper die Basiszone erzeugt und bei dem die Basiszone nach dem Einbringen der Emitterzone im äußeren Bereich kontaktiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Störstellenmaterial zum Erzeugen der Basiszone in den Halbleiterkörper zunächst bis zu einer Tiefe eindiffundiert wird, die geringer ist als die Dicke der Basiszone, daß nach dieser Diffusion von dieser Schicht der auf dem späteren Oberflächenbereich der Emitterzone befindliche Teil entfernt und anschließend durch eine erneute Diffusion die Basiszone mit einem äußeren Bereich hergestellt wird, der niederohmiger ist als ihr mittlerer Bereich.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Schicht mit dem Störstellenmaterial sowie auf die Halbleiteroberfläche vor der ersten Diffusion eine diffusionshemmende Schicht aufgebracht wird, und daß nach der ersten Diffusion auch die den späteren Oberflächenbereich der Emitterzone bedeckenden Teile der diffusionshemmenden Schicht entfernt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor der zweiten Diffusion eine diffusionshemmende Schicht auf den freigelegten Teil der Halbleiteroberfläche aufgebracht wird, die im Anschluß an die Basisdiffusion zur Herstellung eines Emitterdiffusionsfensters wieder entfernt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als diffusionshemmende Schicht eine Oxydschicht aufgebracht wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung einer Basiszone vom p-Leitungstyp eine Borschicht aufgebracht wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung einer Basiszone vom n-Leitungstyp eine Phosphorschicht aufgebracht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphorschicht durch Verdampfen von P3N5 hergestellt wird.